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at the MLF, J-PARC高橋 伸明; 柴田 薫; 川北 至信; 中島 健次; 稲村 泰弘; 中谷 健; 中川 洋; 藤原 悟; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB007_1 - SB007_4, 2011/12
被引用回数：6 パーセンタイル：43.42(Physics, Multidisciplinary)A TOF-BSS named has been under construction on BL02 in the MLF of J-PARC. We have estimated expected performances of several candidates under realistic neutron source parameters at MLF. The expected neutron intensity under comparable energy resolutions of the -type is 2.6 times higher than that of the BASIS-type. Consequently, we have chosen the CM with pulse-shaping device for . Pulse-shaping is a good technique from a view point of a variability of resolution. On the other hand, a neutron energy band passing through the pulse-shaping chopper is limited and thus scanning range with one phase of the chopper is narrow. Of course, also can access larger energy transfers by appropriate phasing of the pulse-shaping chopper. In addition, will be able to utilize Repetition Rate Multiplication (RRM). RRM is essentially a way to employ multiple pulse-shaped incident neutron beams to effectively increase neutron counting time to more efficiently measure the inelastic region. In this presentation we will show the chopper sequence and introduce the RRM mode of the forthcoming backscattering spectrometer in detail.
高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 川北 至信*; 筑紫 格*; 目時 直人; 中島 健次; 新井 正敏
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.91 - 93, 2009/02
被引用回数：8 パーセンタイル：50.6(Instruments & Instrumentation)J-PARC、MLF施設に建設が予定されている飛行時間型結晶アナライザー分光器DNAは、PG(002), Ge(311), Si(111)の3種類の結晶アナライザーを用いてタンパク質などの生化学物質の低エネルギーダイナミクスを高強度,高エネルギー分解能で測定するための中性子非弾性散乱分光器である。高エネルギー分解能を目指すSi(111)は完全結晶を用いるが、PG(002)やGe(311)は、結晶ウエハ中に適当なモザイクを入れて反射強度を増大させる必要がある。われわれは、当該分光器にとって最適な仕様を明らかにするため、さまざまな結晶モザイクを有するPG(002)について、また、ホットプレス(高温高圧処理)により結晶モザイクをコントロールしたGe(311)結晶について、中性子ビーム実験を行った。
柴田 薫; 高橋 伸明; 中川 洋; 藤原 悟; 片岡 幹雄; 佐藤 卓*; 川北 至信*; 筑紫 格*
日本結晶学会誌, 50(1), p.46 - 50, 2008/02
J-PARCの物質生命科学実験施設(MLF)に建設が計画されている逆転配置型結晶アナライザー分光器DNAの装置デザインについて述べる。この分光器はおもに、たった数mg程度の生体分子試料の高分解能の非弾性散乱スペクトルを十分に広いエネルギーかつQ範囲において測定することを狙った実験装置である。
中川 洋; 片岡 幹雄*; 城地 保昌*; 北尾 彰朗*; 柴田 薫; 徳久 淳師*; 筑紫 格*; 郷 信広
Physica B; Condensed Matter, 385-386(2), p.871 - 873, 2006/11
被引用回数：13 パーセンタイル：52.05(Physics, Condensed Matter)スタフィロコッカルヌクレアーゼを用いてタンパク質のボソンピークの水和との関連を調べた。ボソンピークは合成高分子,ガラス性物質,アモルファス物質に共通に見られるものであるが、その起源は十分には理解されていない。ボソンピークに寄与する運動は調和振動である。水和によりピークの位置は高周波数側にシフトし、振動の力学定数は増加した。このことはタンパクのエネルギー地形が変化したことを示す。タンパク質が水和することでエネルギー地形がより凸凹になり、極低温ではエネルギー極小に振動がトラップされる。タンパク質のボソンピークの起源はこのエネルギー地形の凹凸と関係しているかもしれない。
range金谷 利治*; 加倉井 和久; 筑紫 格*; 井上 倫太郎*; 渡辺 宏*; 西 正和*; 中島 健次; 竹村 和浩*; 古屋 秀峰*
Journal of the Physical Society of Japan, 74(12), p.3236 - 3240, 2005/12
被引用回数：5 パーセンタイル：37.31(Physics, Multidisciplinary)グラス形成高分子系の重水素置換ポリブタヂエンの3.5
までの領域における熱中性子スピンエコー実験が実施され、S()の第一及び第二ピークの領域における干渉性準弾性散乱ピークのdecay rateの波数依存性が観測された。第一ピーク上で従来観測された"de Gennes"型ナローイングは第二ピーク上では存在しないことが明らかになり、これはこの領域で柔らかい-CD
-CD- and=CD-CD- による揺らぎと柔らかい単位と硬い単位の自身による運動によりナローイングが隠されているものと解釈できる。
柴田 薫; 高橋 伸明; 佐藤 卓*; 川北 至信*; 筑紫 格*; 中川 洋; 藤原 悟; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
JAEAがJ-PARC物質・生命科学実験施設MLF中性子源の結合型ビームラインBL02に設置することを計画している逆転配置型分光器(DNA)は線源から試料位置までの飛行距離を約42mとり、PG002, Ge311, Si111の3種類の集光型結晶アナライザーを使用し、広いQ-E空間を高エネルギー分解能大強度で微少試料の中性子非弾性散乱実験を実施可能な測定装置として計画中である。今後、実際の装置建設計画を検討するにあたり、建設の容易さ,コストの低減を考慮した装置各部分の詳細検討を実施中である。本報告では最新の検討結果を報告する。本体真空槽に関して、3種類の集光型結晶アナライザーを経済的・効率的に配置するためビームライン軸上に上流・下流部分に2種類の真空槽に分割設置する案を現在検討中である。結晶アナライザーの配置方式に関して、上流真空槽に設置するPG002, Ge311については結晶配置ミラー面の設計・加工方法の検討を実施中である。また、下流部真空槽に設置するSi111については結晶配置ミラー面に半径2mの球面の一部を使用して低コストで高分解能の分光配置を実現する検討を行っている。その他、アナライザー結晶のモザイク制御方法等の検討結果について報告予定である。
柴田 薫; 高橋 伸明; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 目時 直人; Mamontov, E.*; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
J-PARC/MLFに設置が計画されている逆転配置型分光器(DNA)用結晶アナライザーにPG(002), Ge(311)を大強度測定モード用、Si(111), Si(311)を高エネルギー分解能測定モードに使用することを検討している。今回、アナライザー結晶に用いるPG(002), Ge(311)結晶について反射強度・モザイク幅の評価及び制御方法の検討を行った。評価のための中性子ビーム実験はJAEA・JRR-3研究用原子炉熱中性子ガイドMUSASI-LポートにおいてEi=13.5meVを用いて実施した。Ge結晶に関しては、(A)As-cut Ge wafer(厚さt=0.25mm)を重ねた場合の重ね合わせ枚数に対する反射強度・モザイク度の依存性、及び(B)Ge板のHot-Press加工条件(温度・圧力等)に対する反射強度・モザイク度の依存性についてそれぞれ測定・検討結果を報告する。併せて複数メーカーが作成した数種類のPG結晶に関する評価結果(反射強度・モザイク幅)を報告する。このほか、Si(111), Si(311)を用いる高エネルギー分解能測定モード用結晶配置方法とその分光仕様について検討結果を報告する予定である。
高橋 伸明; 柴田 薫; 佐藤 卓*; 川北 至信*; 筑紫 格*; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
飛行時間型のSiアナライザー背面反射分光器DNAは、J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)に設置が計画されている。本装置には、Si(111), Si(311)アナライザーが、線源から43mに位置する真空散乱槽内に設置される。この分光器は、数meV程度の低エネルギー(Siアナライザーの反射エネルギー)の中性子を最大強度で享受するため、結合型減速材を線源に選択している。一方、結合型減速材のパルス時間幅は、3種類の減速材中最も広いため、ビームライン上の線源からできるだけ近い位置にパルス整形デバイスとして高速ディスクチョッパーを備える予定である。本発表では、本実験装置の概念設計並びに、そこから期待されるエネルギー分解能を示すとともに、定常炉線源に設置されている同型の実験装置やパルス中性子源に設置される飛行距離が長く、パルス時間幅が狭いが強度の弱い減速材を線源としている分光器と比較議論する。
柴田 薫; 高橋 伸明; 筑紫 格*; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
本国際会議において、パルス中性子回折法でブラッグ反射近傍に測定される熱散漫散乱の測定結果及び理論的予測との比較検討結果を報告する。この熱散漫散乱は、散乱角度が背面反射条件近傍で白色パルス中性子線を用いた飛行時間法単結晶回折測定を行う際に、ブラッグ反射近傍に音響フォノン起源のピーク状散漫散乱として測定される。この散漫散乱は、単結晶をエネルギー解析結晶として分光器に使用する場合、分解能関数の裾野が広がる原因になることが知られている。また、散漫散乱の出現位置から音速の評価が可能なことが理論的に予測されている。本報告では、結晶アナライザーに用いられるPG002, Si111, Mica006ブラッグ反射周辺の熱散漫散乱の測定結果の報告を行う。また、理論予測との比較を行い、結晶アナライザーとして用いた際のバックグラウンドの評価方法及び低減方法の理論的指針の検討結果も議論する。
柴田 薫; 高橋 伸明; 筑紫 格*; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
白色パルス中性子飛行時間回折法による単結晶試料を用いたブラッグ反射の測定においてブラッグ反射条件周辺で音響フォノン由来のサイドピーク状の熱散漫散乱(TDS)が観察されることが報告されている。また、この散漫散乱はパルス中性子源に設置されるエネルギー解析用単結晶を用いる非弾性散乱装置においては分解能関数の裾野を広げるバックグラウンドになることも報告されている。今回の研究発表では、結晶アナライザーの単結晶として用いられるPG002, Si111, Mica006の単結晶ブラッグ反射について、ブラッグ反射条件の周辺における熱散漫散乱の測定結果を報告する。また英国のグループにより報告されているこのタイプの熱散漫散乱に関する散乱理論を用いたわれわれの測定データの検討結果も報告する。これらの検討結果をもとに行った、現在J-PARCセンター物質生命科学実験施設に設置計画を進めている背面反射型高エネルギー分解能分光器(DNA)のSi111反射を用いた分解能関数への熱散漫散乱の影響に関する検討結果についても報告を行う予定である。
柴田 薫; 高橋 伸明; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 中川 洋; 藤原 悟; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
ドイツBernriedで開催されるJCNS Workshop 2008 "Modern Trends in Neutron Scattering Instrumentation"に参加し、J-PARCに建設計画中のDNA分光器の装置仕様を口頭発表する。報告内容は、現在までに検討を進めてきたDNA分光器のSiアナライザー結晶を用いた高エネルギー分解能測定における期待される分解能(約1micro eV)、測定強度、分解能関数等及びそれらを達成するために検討を進めてきた分光器を構成する各デバイスの仕様について行う。分光器建設の専門家が集まるワークショップでDNA分光器の詳細な仕様について発表を行うことで貴重な意見を得ることが期待される。
高橋 伸明; 柴田 薫; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 中川 洋; 藤原 悟; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
A Si-analyzer backscattering spectrometer DNA is proposed to be constructed in the Materials and Life Science Facility of Japan Proton Accelerator Research Complex, in order to research on the dynamics of bio-molecules and proteins. Si(111) and Si(311) analyzers will be mounted in a vacuum vessel located at 43 m away from a coupled moderator to enjoy the highest peak intensity among moderators at the target station. On the other hand, there is a demerit that the pulse-shape of the coupled moderator is broad and has a long tail. Then, the instrument is designed to utilize a pulse-shaping device, which is installed at the beamline as far away from the sample position as possible (at 7.8 m from the source) to sharpen the pulse-shape. By optimizing the pulse-shaping device, we can realize 1 micro-eV energy resolution with 
35 micro-eV energy band. This is almost comparable to BSSs at reactor sources. Additionally we can obtain valuable energy resolution by tuning the pulse-shaping device. A novel efficient measurement technique, so-called Repetition Rate Multiplication (RRM) is also planned, i.e., measuring inelastic part is efficiently achievable by using a multi-slit pulse-shaping chopper. In this presentation we will show conceptual design of the instrument. The expected performance will be compared with BSSs at reactor sources as well as BSSs at spallation neutron sources.
高橋 伸明; 柴田 薫; 中島 健次; 新井 正敏; 中川 洋; 藤原 悟; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*
no journal, ,
背面反射型中性子非弾性散乱分光器(BSS)DNAは、平成20年度よりJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)への建設を着手した。DNAは最も強度の高い結合型減速材を線源に選択し、パルス整形チョッパーを用いることで、大強度と高分解能を同時に狙った分光器である。チョッパーの開口時間の可変性を利用し、実験者の要求に応じた強度・分解能(1
eV
17eV)が選択可能となるよう設計した。一方、パルス整形の特徴として、エネルギー範囲が40eV程度に制限される。この2点で、米国ORNL研究所SNS施設のBASIS分光器とは大きく異なる。BASISは、パルス波形が最も鋭い反面強度が最も弱い非結合型ポイズン減速材を線源に選択し、線源からの白色中性子をパルス整形せずに用いる。このため3eV程度の分解能(固定)で、250eV程度のエネルギー範囲が得られる。DNAでは、Siアナライザーの弾性エネルギー周辺以外のエネルギーのパルス整形され試料に到達する中性子ビームを余すところなく測定に用いる技術(RRM: Repetition Rate Multiplication)を搭載し、その測定範囲を高効率で(例えば7meVまで)拡大することを計画している。発表では、RRMの手法と効果を示し、実現に向けた課題とその解決法について議論する。
柴田 薫; 高橋 伸明; 中川 洋; 藤原 悟; 中島 健次; 新井 正敏; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*
no journal, ,
J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)パルス中性子源に一部建設が開始されている背面反射型Si結晶アナライザー分光器DNAの仕様検討結果について報告する。DNA分光器は結合型液体水素減速材をみるBL02ビームラインに設置を予定し、線源からL=7.7m付近に設置される350Hzで対向回転する2枚のディスクチョッパーにより中性子パルスを整形する。そのあと中性子ビームは線源からL1=43m位置の分光器内試料位置へスーパーミラーガイド管で輸送される。分光器真空槽内には、Si(111), Si(311)結晶が貼り付けられたAl製球面アナライザーバンクが試料からL=2.3m位置に左右対称に設置されアナライザーブラッグ角度87.5
を保つように試料フランジ周辺に3HePSD検出器が設置される。期待されるエネルギー分解能はSi(111)の場合約1eV, Si(311)の場合約5eVを想定している。測定範囲も40eV程度でスキャン中心エネルギーを自由に移動して非弾性散乱領域でも約1eVの分解能で測定が可能なことが特徴である。上記以外に内包的なバックグラウンド要因の検討結果なども報告を予定している。
柴田 薫; 高橋 伸明; 中島 健次; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 中川 洋; 藤原 悟; Mezei, F.*; Mutka, H.*; et al.
no journal, ,
J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)パルス中性子源ビームラインBL02に一部建設が開始された背面反射型Si結晶アナライザー分光器DNAの仕様検討のために、パルス中性子源に設置を想定したSi結晶アナライザーを用いた背面反射型分光器の光学系の検討を行った。分光原理概略は以下の通りである。ブラッグ反射(
=約87.5)による試料からの散乱中性子のエネルギー解析は精密球面加工した金属面上へ貼り付けられたSiウエハ結晶(Si(111),Si(311))で行う。金属球面の球中心は、それぞれ試料位置の上方及び下方に位置するように調整され、ブラッグ反射した中性子ビームは、それぞれ試料上方及び下方の円環上の複数の位置敏感型中性子検出器で検出される。そのため、散乱面に垂直方向の角度分解はそれぞれの結晶アナライザーに対応する検出器の縦方向の位置分解能で分解することが可能になる。また散乱面内の角度は、円環を構成する検出器のそれぞれの位置により分解することで、単結晶試料からの2次元散乱も測定可能である。以上の新しい光学系の収束原理,エネルギー分解能,運動量分解能等の検討結果について報告する。
高橋 伸明; 柴田 薫; 中島 健次; 新井 正敏; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 中川 洋; 藤原 悟; Mezei, F.*; et al.
no journal, ,
DNAは、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)BL02へ建設中のSi結晶アナライザー背面反射型中性子非弾性散乱実験装置である。本装置は、最も強度の高い結合型減速材を線源に選択し、パルス整形高速ディスクチョッパーを用いることで、大強度・高分解能(最高1eV)を狙った分光器である。チョッパーの開口時間の可変性を利用し、実験者の要求に応じた強度・分解能が選択可能となるよう設計されている。パルス整形は、高エネルギー分解能を得られる一方で、線源で発生する白色中性子ビームを切り出すことから、測定エネルギー範囲が40eV程度に制限される。本装置では、多孔ディスクを高速回転させることで生み出される複数のパルス整形された中性子ビームを用いて非弾性領域の測定を効率的に測定に用いる技術(RRM: Repetition Rate Multiplication)を合計3台の高速ディスクチョッパーを用いて実現するよう設計されている。本発表では、本実験装置におけるチョッパーシステムの設計指針と、RRM技術により生み出される効果を示す。
柴田 薫; 高橋 伸明; 中島 健次; 神原 理; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 中川 洋; 藤原 悟; Mezei, F.*; et al.
no journal, ,
Si完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射型逆転配置飛行時間型分光器としてダイナミクス解析装置DNAは、原子, 分子, スピンのナノ秒オーダーの運動を測定する目的で、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に昨年度平成20年度から建設が進められている。DNA分光器は、結合型中性子源から取り出された中性子ビーム(BL02)を高性能スーパーミラーガイド管によって輸送し、途中複数のディスク・チョッパーによってそのビームを整形,入射中性子波長範囲を調整し、線源から42m離れた位置に置かれる実験試料に入射させる。試料から約2.3m離れた位置に試料中心を取り囲むようにSi結晶アナライザーユニットが設置され、試料から散乱された中性子線のうちブラッグ反射条件に合うエネルギーの中性子線のみを反射し、試料位置近傍の上下に設置された中性子検出器に検出させる。約1micro eVの高エネルギー分解能を実現し、ナノ秒オーダーの原子・スピンの運動を測定する広い分野の研究成果が期待されている。最終検討を進めている装置仕様及び建設計画について報告する。
高橋 伸明; 柴田 薫; 中島 健次; 新井 正敏; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 中川 洋; 藤原 悟; Mezei, F.*; et al.
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL02へ建設中のダイナミクス解析装置DNAは、結合型減速材を線源とし、線源から7.75mの位置に設置される高速ディスクチョッパーを用いてパルス整形することで、大強度かつ高分解能を狙ったSi結晶アナライザー背面反射型中性子非弾性散乱実験装置である。パルス整形は、高エネルギー分解能を得られる一方で、線源で発生する白色中性子ビームを切り出すことから、測定エネルギー範囲が制限される。本装置では、4か所スリットを設けたディスクを高速回転させることで生み出される複数のパルス整形された中性子ビームを用いて非弾性領域の測定を効率的に測定に用いる技術(RRM: Repetition Rate Multiplication)を同型の実験装置では世界で初めて実現する計画である。
柴田 薫; 高橋 伸明; 川北 至信; 中島 健次; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; 曽山 和彦; 及川 健一; 吉田 登; et al.
no journal, ,
Si結晶アナライザー背面反射型分光器(DNA)は約1eVの高エネルギー分解能を実現し、生体関連物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,電池材料等の機能性材料の開発,磁性物質の研究等の幅広い研究分野で役立つことが期待されており、現在J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に建設が進められている。装置概要は以下の通りである。結合型中性子源から発生する大強度の比較的時間幅の広い中性子ビーム(BL02ビームライン)を高性能スーパーミラーガイド管によって約42m下流の試料位置まで輸送する。途中複数のディスク・チョッパーによってそのパルスビームを整形、入射中性子波長範囲を調整する。試料から約2.3m離れた位置に試料中心を取り囲むように、アルミニウム製精密球面に貼り付けられたSi結晶ウエハによって、試料から散乱された中性子線のうちブラッグ反射条件に合うエネルギーの中性子線のみを反射し、試料近傍の上下に設置された位置敏感型中性子検出器に検出させる。装置建設の完成は、来年平成23年夏ごろを目標として、その後約半年間、コミッショニングを行い、平成24年4月以降供用運転を開始する予定である。
柴田 薫; 高橋 伸明; 川北 至信; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; 曽山 和彦; 及川 健一; et al.
no journal, ,
背面反射型Siアナライザー分光器DNAは、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)結合型モデレータビームラインBL02にSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射型逆転配置飛行時間型分光器として、約1eVの高エネルギー分解能を実現し、原子,分子,スピンのナノ秒オーダーの運動を測定する目的で本格的に建設が進められている。研究成果の期待される分野としては、生体関連物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,電池材料,触媒材料等の機能性材料の開発,磁性物質等が検討されている。建設計画は平成21年度から3年間の予算で建設することが決定し現在(H22.11)ビームライン遮蔽体の設置中である。装置建設の完成は、平成23年6月頃を目標として、その後約半年間、コミッショニングを行い、平成24年4月以降供用運転を開始する予定である。
