高圧中性子回折実験のためのダイヤモンドアンビルセルの開発

Development of a diamond anvil cell for high-pressure neutron diffraction experiments

町田 真一*; 服部 高典   ; 中野 智志*; 佐野 亜沙美   ; 舟越 賢一*; 阿部 淳*

Machida, Shinichi*; Hattori, Takanori; Nakano, Satoshi*; Sano, Asami; Funakoshi, Kenichi*; Abe, Jun*

J-PARC物質・生命科学実験施設PLANETビームラインにおいて、高圧中性子回折実験用ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を開発した。高圧発生には円錐形状で支持されたダイヤモンドアンビルを用いた。その結果、69.4GPaまでのDO氷の中性子データを得ることに成功した。また、中性子回折測定に適したガスケット材料を検討した。11種類の合金を試験し、SUS304, Inconel718, M2052 (73Mn-20Cu-5Ni-2Fe, at%)合金が優れた性能を示した。特にM2052ヌルマトリクス合金は、入射ビームがガスケットに当たることが避けられない中性子回折実験に有用であることが実証された。われわれは、DO氷に対して少なくとも43.3GPaまでリートベルト解析が可能な中性子回折プロファイルを得ることができた。

A diamond anvil cell (DAC) for high-pressure neutron diffraction experiments has been developed at the PLANET beamline, Materials and Life Science Experimental Facility, in J-PARC. The conically supported diamond anvils were used for high-pressure generation. We succeeded in obtaining the neutron data for DO ice up to 69.4 GPa. In addition, the gasket materials suitable for the neutron diffraction measurements were investigated. 11 kinds of alloys were tested and SUS304, Inconel718 and M2052 (73Mn-20Cu-5Ni-2Fe, at%) alloys showed excellent performance. Especially, M2052 null-matrix alloy has proven to be useful for neutron diffraction experiments where the beam inevitably hits the gasket. We then obtained refinable neutron diffraction profiles in Rietveld analysis from DO ice at least up to 43.3 GPa.