Development of a hybrid piston cylinder cell for quasielastic neutron scattering experiments up to 1 GPa

1GPaまでの準弾性中性子散乱のためのハイブリッドピストンシリンダセルの開発

服部 高典   ; 河村 聖子   ; 川崎 卓郎   

Hattori, Takanori; Kawamura, Seiko; Kawasaki, Takuro

約1GPaまでの準弾性中性子散乱実験(QENS)のためのハイブリッドピストンシリンダーセルを開発した。このセルは、高張力鋼(SNCM439)のライナーとAl合金(NA700)のジャケットで構成される押し嵌めシリンダーからなる。性能試験の結果、0.8GPaの圧力に耐えることができ、3.14meV(波長5.10)の中性子透過率が従来のCuBeモノブロックシリンダーの4.4倍であることが確認された。多重散乱を抑制するために考案したサンプルアセンブリと組み合わせることで、0.8GPaまでの水の高品質なQENSスペクトルを得ることができた。本研究は、ハイブリッドシリンダーが最大発生圧力を増大させるためだけでなく、発生圧力や信号強度を実験の目的に応じて調整するのに有効であることを示している。

We have developed a hybrid piston cylinder cell for quasi-elastic neutron scattering (QENS) experiments up to about 1 GPa. It consists of a fretted cylinder made of the high tensile steel (SNCM439) liner and the Al alloy (NA700) jacket. Performance tests revealed that the cell can withstand a pressure of 0.8 GPa without irreversible damage and has 4.4 times larger neutron transmission at 3.14 meV (5.10 in wavelength) than that of a conventional CuBe monobloc cylinder. Combined with the sample assembly devised for suppressing multiple scattering, high quality QENS spectra of water were obtained up to 0.8 GPa. This study illustrates the efficacy of the hybrid cylinders not only for increasing maximum available pressure but also manipulating the available pressure and the signal intensity, depending on the purpose of the experiments.