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論文

A Study on convection in molten zone of aluminum alloy during Fe/Al resistance spot welding

伊與田 宗慶*; 松田 朋己*; 佐野 智一*; 茂田 正哉*; 菖蒲 敬久; 湯本 博勝*; Koyama, Takahisa*; Yamazaki, Hiroshi*; 仙波 泰徳*; 大橋 治彦*; et al.

Journal of Manufacturing Processes, 94, p.424 - 434, 2023/05

https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.03.032
 被引用回数：3 パーセンタイル：80.08(Engineering, Manufacturing)

Aluminum alloys are increasingly being applied to automobile bodies to reduce the weight of automobiles. In joining steel materials and aluminum alloys using resistance spot welding (RSW), it is important to control the state of intermetallic compounds due to the temperature at the joining interface. In other words, in RSW of Fe/Al dissimilar materials, it is necessary to clarify the heating and cooling phenomena of the interface temperature during joining. Although the convection behavior of the molten aluminum alloy is thought to influence the temperature distribution at the joining interface, there are no studies that have directly observed this phenomenon. In this study, convection in molten zone of aluminum alloy during RSW of steel and aluminum alloy is discussed. Direct observations were attempted in order to clarify the convection behavior of the molten aluminum alloy in RSW of steel and aluminum alloy. The main feature of this experiment is that a real-scale test piece and an RSW apparatus used in actual production were used to observe convection during actual production. The observation experiments were conducted using synchrotron radiation X-ray at SPring-8. During welding, the specimens were irradiated with synchrotron radiation X-ray, and convection was observed from the behavior of tracer particles placed on the specimens. As a results, three types of convection were observed: radial outward convection from the center of the molten zone at the joining interface, convection from the edge of the molten zone toward its center, and weak circulating convection at the edge of the molten zone. And, small convection velocities were generated at the edge of the molten zone. Furthermore, the convection velocity inside the molten zone was calculated to be approximately 1.75 m/s. In addition, it was shown that there is a correlation between convection behavior and the shape of the molten zone.

論文

Uniaxial-pressure control of magnetic phase transitions in a frustrated magnet CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ (x =0, 0.018)

中島 多朗*; 満田 節生*; 高橋 慶一郎*; 吉冨 啓祐*; 増田 一也*; 金子 周史*; 本間 勇紀*; 小林 悟*; 北澤 英明*; 小坂 昌史*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(9), p.094710_1 - 094710_8, 2012/09

https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.094710

We have investigated effects of applied uniaxial pressure ($$p$$) on magnetic phase transitions in a triangular lattice antiferromagnet CuFeO$$_{2}$$ (CFO) and a slightly Ga-substituted compound CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ (CFGO) with $$x$$ = 0.018. We have performed neutron diffraction, spherical neutron polarimetry, magnetic susceptibility and pyroelectric measurements under $$p$$ up to 100 MPa applied on the [1$$bar1$$0] surfaces of the single crystal samples.

論文

Uniaxial-pressure control of magnetic phase transitions in a frustrated magnet CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ ($$x$$ = 0, 0.018)

中島 多朗*; 満田 節生*; 高橋 慶一郎*; 吉冨 啓祐*; 増田 一也*; 金子 周史*; 本間 勇紀*; 小林 悟*; 北澤 英明*; 小坂 昌史*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(9), p.094710_1 - 094710_8, 2012/09

https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.094710
 被引用回数：13 パーセンタイル：63.06(Physics, Multidisciplinary)

We have investigated effects of applied uniaxial pressure ($$p$$) on magnetic phase transitions in a triangular lattice antiferromagnet CuFeO$$_{2}$$ (CFO) and a slightly Ga-substituted compound CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ (CFGO) with $$x$$ = 0.018 by spherical neutron polarimetry. In both of CFO and CFGO ($$x$$ = 0.018), the application of $$p$$ significantly increases the transition temperature from the paramagnetic phase to a collinear incommensurate antiferromagnetic phase. This suggests that the application of $$p$$ breaks equilateral symmetry of the triangular lattice and partially relieves geometrical spin frustration, which generally suppresses long-range magnetic orderings. Thus we demonstrated that uniaxial pressure can be an effective tool to control magnetic phase transitions in frustrated magnets.

論文

Anisotropic spin freezing in lightly-doped La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$

松田 雅昌; 藤田 全基*; 武田 全康; 加倉井 和久; 山田 和芳*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S82 - S83, 2010/12

https://doi.org/10.1016/j.physc.2009.11.009
 被引用回数：1 パーセンタイル：6.44(Physics, Applied)

We performed polarized neutron scattering experiments in lightly-doped La$$_{1.982}$$Sr$$_{0.018}$$CuO$$_4$$, which shows both N$'e$el ordering and spin-glass state at low temperatures. Three-dimensional neutron polarization analysis was performed on diffuse magnetic peaks in the spin-glass phase. From the analysis, we concluded that the ratio of the spin components along the $$a$$, $$b$$ and $$c$$ axes is 0.8, 1.0 and 0.15, respectively, indicating that the low energy spin fluctuations ($$|E|$$$$<$$1.7 meV) have the XY anisotropy.

論文

Spiral spin structures and origin of the magnetoelectric coupling in YMn$$_2$$O$$_5$$

Kim, J.-H.*; Lee, S.-H.*; Park, S. I.*; Kenzelmann, M.*; Harris, A. B.*; Schefer, J.*; Chung, J.-H.*; Majkrzak, C. F.*; 武田 全康; 脇本 秀一; et al.

Physical Review B, 78(24), p.245115_1 - 245115_10, 2008/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.245115
 被引用回数：41 パーセンタイル：80.63(Materials Science, Multidisciplinary)

By combining neutron four-circle diffraction and polarized neutron-diffraction techniques we have determined the complex spin structures of a multiferroic YMn$$_2$$O$$_5$$ that exhibits two ferroelectric phases at low temperatures. The obtained magnetic structure has spiral components in both the low-temperature ferroelectric phases that are magnetically commensurate and incommensurate, respectively. Among proposed microscopic theories for the magnetoelectric coupling, our results are consistent with both the spin-current mechanism and the magnetostriction mechanism. Our results also explain why the electric polarization changes at the low-temperature commensurate-to-incommensurate phase transition.

論文

Spiral spin structure in the Heisenberg pyrochlore magnet CdCr$$_2$$O$$_4$$

松田 雅昌; 武田 全康; 中村 充孝; 加倉井 和久; 大沢 明*; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Chung, J.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*; Lee, S.-H.*

Physical Review B, 75(10), p.104415_1 - 104415_6, 2007/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.104415
 被引用回数：43 パーセンタイル：81.58(Materials Science, Multidisciplinary)

CdCr$$_2$$O$$_4$$はスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCr$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q$$=(0, $$delta$$, 1)($$delta$$ $$sim$$0.09)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点において$$c$$軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面が$$ac$$面であることがわかった。この結果から、基本構造は$$ac$$面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。

論文

Polarized neutron scattering study of the CuO$$_{2}$$ chains in Ca$$_{2}$$Y$$_{2}$$Cu$$_{5}$$O$$_{10}$$

松田 雅昌; 中村 充孝; 武田 全康*; 加倉井 和久; 山口 博隆*; 伊藤 利充*; 岡 邦彦*

Physica B; Condensed Matter, 329-333(1-4), p.711 - 712, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(02)02020-3
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Condensed Matter)

Ca$$_{2}$$Y$$_{2}$$Cu$$_{5}$$O$$_{10}$$は辺共有CuO$$_{2}$$鎖を有する物質であり、低温において反強磁性相転移を示す。磁気構造は鎖内で強磁性的,鎖間で反強磁性的である。これまでの非偏極中性子回折実験による強度解析からは、磁気モーメントが単純にCu位置に局在してCuO$$_{2}$$面に垂直方向(b面)を向いているのではく、O位置にもモーメントが存在することが示唆されていた。しかし、モーメントの方向が決まらないと磁気構造を確定することは困難であった。今回、偏極中性子回折実験を行い、この化合物の磁気構造を詳細に調べ、磁気モーメントの方向がb軸であることを決定した。その結果、モーメントがO位置に拡がった存在することが明らかになった。これは、強磁性CuO$$_{2}$$鎖におけるCuとOの強い電子軌道混成によるものである。

論文

ELM control and boundary plasma modification in the JFT-2M tokamak

玉井 広史; 荘司 昭朗; 三浦 幸俊; 永島 圭介; 川島 寿人; 松田 俊明; 小川 宏明; 前野 勝樹; 山内 俊彦; 上原 和也; et al.

IAEA-CN-60/A1-7, 0, p.137 - 144, 1995/00

エルゴディック磁場によって定常Hモードを制御したとき発生するELMの特徴について、不純物やダイバータへの粒子・熱束の振舞いを明らかにする。また、バイアス印加によるダイバータプラズマ制御に関して、バイアスの加え方によって粒子・熱束が広範に制御できることを示すとともに、その制御機構について考察する。

論文

Multi-ampere negative hydrogen ion source for fusion application

井上 多加志; 荒木 政則; 花田 磨砂也; 倉島 徹*; 松田 慎三郎; 松田 恭博*; 小原 祥裕; 奥村 義和; 田中 茂; 渡邊 和弘

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 37-38, p.111 - 115, 1989/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(89)90146-8
 被引用回数：27 パーセンタイル：91.59(Instruments & Instrumentation)

核融合用体積生成型負イオン源の1つである、磁気多極イオン源の最適化実験を行った。3種類の磁気フィルター、すなわちrodフィルター、extermalフィルター、そしてelectromageticフィルター、を試験し、高い電流密度のHビームを大面積から一様に引出すという観点から、各フィルターの特性が議論された。

論文

Multi-ampere H$$^{-}$$beam production in a volume ion source

渡邊 和弘; 荒木 政則; 花田 磨砂也; 堀池 寛; 井上 多加志; 倉島 徹*; 松田 慎三郎; 松田 恭博*; 小原 祥裕; 奥村 義和; et al.

12th Symp. on Fusion Engineering, p.302 - 305, 1987/00

多孔電極を有した磁気フィルターの付いたマルチカスプイオン源から大電流の負イオン水素ビームを引き出した。引き出し電極は4枚から構成され、それぞれに209個の穴(直径9mm)が12cm$$times$$26cmの範囲に配置されている。

口頭

Detailed magnetic structure of a frustrated spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$ studied by polarized neutron techniques

松田 雅昌; 大沢 明*; 武田 全康; 加倉井 和久; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*

no journal, , 

CdCr$$_2$$O$$_4$$はスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCr$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q=(0, delta, 1)$$ ($$deltasim0.09$$)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点においてc軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面がac面であることがわかった。この結果から、基本構造はac面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。発表ではその原因について考察する。

口頭

Spiral structure of a frustrated spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$ studied by polarized neutron techniques

松田 雅昌; 大沢 明*; 武田 全康; 中村 充孝; Leli$`e$vre-Berna, E.*; 加倉井 和久; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*

no journal, , 

CdCr$$_2$$O$$_4$$はスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCr$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q$$=(0,$$delta$$,1) ($$delta$$$$sim$$0.01)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点においてc軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面がac面であることがわかった。この結果から、基本構造はac面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。

口頭

スピネル化合物CdCr$$_{2}$$O$$_{4}$$の磁気構造

松田 雅昌; 大沢 明*; 武田 全康; 中村 充孝; 加倉井 和久; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*

no journal, , 

CdCr$$_2$$O$$_4$$はスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCd$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q$$=(0,$$delta$$,1)($$delta$$$$sim$$0.09)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点において$$c$$軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面が$$ac$$面であることがわかった。この結果から、基本構造は$$ac$$面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。

口頭

TbMnO$$_3$$の磁気構造の三次元偏極中性子解析

梶本 亮一; 松田 雅昌; 武田 全康; 加倉井 和久; 三井 由佳利*; 吉澤 英樹*; 木村 剛*; 十倉 好紀*

no journal, , 

TbMnO$$_3$$は$$T_N=42$$Kでスピンが$$b$$軸方向を向いて波数$$q_s sim 0.28b^*$$で変調するcollinearなサイン波的磁気秩序を示すが、$$T_C=28$$K以下では$$bc$$面内で回転するらせん配列へと変化する。このとき、スピン変調の振幅の大きさは異方的で楕円形のらせん秩序を形成していると言われている。一方、$$T_C$$以下では自発電気分極を生じ、磁性との関係が注目されている。われわれはTbMnO$$_3$$におけるスピン配列のサイン波秩序かららせん秩序への変化を詳細に調べるため、三次元偏極中性子解析装置CRYOPADを用いた偏極中性子回折実験を行った。磁気Bragg 反射$$mathbf{Q}=(3,1 pm q_s,1)$$での中性子の偏極率$$P_{if}$$(入射中性子のスピンの向きが$$i$$、散乱中性子のスピンの向きが$$f$$のときの偏極率。$$i,f=x,y,z$$)を観測した結果、TbMnO$$_3$$ではcollinearなスピン秩序が$$T_C$$で一度にらせんになるのではなく、温度の低下とともに徐々に「膨らんで」らせん秩序に変化していることがわかった。その変化の様子は$$T_C$$以下での自発電気分極の発達と対応しており、非常に興味深い。そして、楕円形のらせん秩序とは、完全な(円形の)らせん秩序になりきれなかったもの、と見ることができる。

口頭

La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$のスピン揺らぎの異方性の研究

脇本 秀一; 加倉井 和久; 松田 雅昌; 武田 全康; 藤田 全基*; 山田 和芳*; Gu, G.*; Tranquada, J. M.*; Birgeneau, R. J.*; Zhang, H.*

no journal, , 

214型銅酸化物高温超伝導体における磁気励起へのストライプ構造の影響を調べるため、強固なストライプ構造を持つLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$と弱いストライプ秩序を示すLa$$_{1.92}$$Sr$$_{0.08}$$CuO$$_{4}$$の単結晶を用いて偏極中性子非弾性散乱実験を行い、低エネルギー領域($$omega < 8$$meV)の磁気励起の偏極性を調べた。前者の試料では10Kでストライプ構造に起因する格子非整合弾性散乱ピークが観測され、偏極解析により秩序化したCu$$^{2+}$$スピンはCuO$$_{2}$$面内に寝ていることを確認した。偏極中性子非弾性散乱実験では$$omega = 4$$meVのエネルギーでスピンが面内にのみ揺らいでいることを観測した。これとは対照的に後者の試料では10K, 4meVでの磁気揺らぎは完全に等方的であった。以上の結果は低エネルギー磁気励起はストライプの影響を強く受けていることを示唆する。

口頭

Magnetic structure of frustrated magnets studied by spherical neutron polarimetry

松田 雅昌; 武田 全康; 大沢 明*; 中村 充孝; 梶本 亮一; 加倉井 和久

no journal, , 

フラストレート反強磁性体は、磁性と構造の自由度が相互に深くかかわり合い、興味ある現象を示すことが大きな特徴である。われわれは、JRR-3の三軸型中性子分光器TAS-1に設置された三次元偏極解析装置(CRYOPAD)を利用して、これらフラストレート反強磁性体の複雑な磁気構造の詳細解析を行っている。今回は、過去2, 3年間に得られた新しい結果の報告を行う。一つがスピネル磁性体CdCr$$_2$$O$$_4$$に関する研究であり、Crモーメントがac面内で楕円スパイラル構造を示すことを示した。もう一つはマルチフェロイック物質TbMnO$$_3$$に関する研究であり、MnモーメントがSDW相からスパイラル相へ連続的に変化することを、偏極度の非対角成分の測定により初めて明らかにした。

口頭

Magnetic structure of frustrated magnets studied by 3D neutron polarimetry using CRYOPAD at JRR-3

松田 雅昌; 武田 全康; 大沢 明*; 中村 充孝; 梶本 亮一; 加倉井 和久

no journal, , 

フラストレート反強磁性体は、磁性と構造の自由度が相互に深くかかわり合い、興味ある現象を示すことが大きな特徴である。われわれは、JRR-3の三軸型中性子分光器TAS-1に設置された三次元偏極解析装置(CRYOPAD)を利用して、これらフラストレート反強磁性体の複雑な磁気構造の詳細解析を行っている。今回は、過去2, 3年間に得られた新しい結果の報告を行う。一つがスピネル磁性体CdCr$$_2$$O$$_4$$に関する研究であり、Crモーメントがac面内で楕円スパイラル構造を示すことを示した。もう一つはマルチフェロイック物質TbMnO$$_3$$に関する研究であり、MnモーメントがSDW相からスパイラル相へ連続的に変化することを、偏極度の非対角成分の測定により初めて明らかにした。

口頭

三次元偏極中性子解析によるTbMnO$$_3$$の磁気構造

梶本 亮一; 松田 雅昌; 武田 全康; 加倉井 和久; 三井 由佳利*; 吉澤 英樹*; 木村 剛*; 十倉 好紀*

no journal, , 

TbMnO$$_3$$は$$T_N=42$$Kでスピンが$$b$$軸方向を向いて波数$$q_s sim 0.28b^*$$で変調するcollinearなサイン波的磁気秩序を示すが、$$T_C=28$$K以下では$$bc$$面内で回転するらせん配列へと変化する。このとき、スピン変調の振幅の大きさは異方的で楕円形のらせん秩序を形成していると言われている。一方、$$T_C$$以下では自発電気分極を生じ、磁性との関係が注目されている。われわれはTbMnO$$_3$$におけるスピン配列のサイン波秩序かららせん秩序への変化を詳細に調べるため、三次元偏極中性子解析装置CRYOPADを用いた偏極中性子回折実験を行った。その結果、TbMnO$$_3$$ではらせん秩序のカイラリティの偏りはないこと,collinearなスピン秩序が$$T_C$$で一度にらせんになるのではなく、温度の低下とともに徐々にらせん秩序に変化し、最低温度でも完全な(円形の)らせん秩序になりきれずに楕円らせんとなることなどが明らかになった。さらに、$$T_C$$直下では楕円の長軸はほぼ$$b$$軸を向いているが、温度の低下とともに楕円は$$bc$$面内で徐々に回転していることがわかった。自発電気分極の発達に伴う結晶構造の対称性の変化に対応していると思われるが、その起源の詳細については検討中である。

口頭

La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の磁気揺動とその偏極性

脇本 秀一; 藤田 全基*; Gu, G.*; 加倉井 和久; 松田 雅昌; 武田 全康; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*; Birgeneau, R. J.*; Frost, C. D.*

no journal, , 

銅酸化物高温超伝導体の磁気励起に対するストライプの影響を調べるため、強固なストライプ構造を持つLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$と弱いストライプ秩序を示すLa$$_{1.92}$$Sr$$_{0.08}$$CuO$$_{4}$$の単結晶を用いて偏極非弾性散乱実験を行い、低エネルギー領域($$omega$$$$<$$8meV)の磁気励起の偏極性を調べた。LBCO12.5%の試料では10Kでストライプ構造に起因する格子非整合弾性散乱ピークが観測され、偏極解析により秩序化したCu$$^{2+}$$スピンはCuO$$_2$$面内に寝ていることを確認した。偏極中性子非弾性散乱実験では$$omega$$=4meVのエネルギーでスピンが面内にのみ揺らいでいることを観測した。さらにLSCO8%の試料ではスピンの揺らぎが等方的であることを発見した。これらの結果は低エネルギー磁気励起がストライプの影響を強く受けていることを示唆する。

口頭

3-D polarization analysis investigation on frustrated spin and multiferroic systems

加倉井 和久; 武田 全康; 松田 雅昌; 脇本 秀一; 梶本 亮一; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Tasset, F.*; 中村 充孝; 大沢 明*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構のJRR-3に設置されたCRYOPADによる中性子3次元偏極解析研究を概観する。パイロクロア構造を持つスピンフラストレート物質CdCr$$_{2}$$O$$_{4}$$やスピンカイラリティーを持つYMnO$$_{3}$$の実験結果を報告し、この先端偏極中性子解析の重要性について議論する。

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