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論文

Effects of Fe doping on anomalous specific heat and XAFS oscillation in antiferromagnetic metal Mn$$_3$$Si

平賀 晴弘*; 大山 研司*; 小坂 昌史*; 松村 大樹

AIP Advances (Internet), 8(10), p.101424_1 - 101424_5, 2018/10

The specific heat of Mn$$_{3-x}$$Fe$$_x$$Si was measured over a wide temperature range. Aside from the lattice and electronic specific heat components, another component had a significant contribution to the specific heat at low temperatures in the case of $$x$$ = 0.2; however, its contribution decreased when $$x$$ = 1.0. It is observed that the net component was retained at temperatures significantly higher than $$T_N$$ for both $$x$$. The XAFS spectra of the Mn $$K$$-edge for $$x$$ = 0 not only indicated a smooth structure near the edge, but also an unusually small amplitude in the extended high energy region; however, these features disappeared with Fe doping. The specific heat and XAFS data were discussed interms of the charge degree of freedom or electronic inhomogeneity.

論文

Multiple-wavelength neutron holography with pulsed neutrons

林 好一*; 大山 研司*; 八方 直久*; 松下 智裕*; 細川 伸也*; 原田 正英; 稲村 泰弘; 仁谷 浩明*; 宍戸 統悦*; 湯葢 邦夫*

Science Advances (Internet), 3(8), p.e1700294_1 - e1700294_7, 2017/08

Local structures around impurities in solids provide important information for understanding the mechanisms of material functions, because most of them are controlled by dopants. For this purpose, the X-ray absorption fine structure method, which provides radial distribution functions around specific elements, is most widely used. However, a similar method using neutron techniques has not yet been developed. If one can establish a method of local structural analysis with neutrons, then a new frontier of materials science can be explored owing to the specific nature of neutron scattering-that is, its high sensitivity to light elements and magnetic moments. Multiple-wavelength neutron holography using the time-of-flight technique with pulsed neutrons has great potential to realize this. We demonstrated multiple-wavelength neutron holography using a Eu-doped CaF$$_{2}$$ single crystal and obtained a clear three-dimensional atomic image around trivalent Eu substituted for divalent Ca, revealing an interesting feature of the local structure that allows it to maintain charge neutrality. The new holography technique is expected to provide new information on local structures using the neutron technique.

論文

Development of portable polarized $$^{3}$$He neutron spin filter and its application to magnetic field imaging at J-PARC

酒井 健二; 奥 隆之; 林田 洋寿; 吉良 弘*; 篠原 武尚; 及川 健一; 原田 正英; 加倉井 和久; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 528, p.012016_1 - 012016_7, 2014/07

 パーセンタイル:100

中性子偏極実験において測定領域を熱外中性子まで広げることは興味深い。その実現には、$$^{3}$$He自身の核スピンを反転することで、冷から熱外まで幅広いエネルギー領域の中性子のスピン偏極と反転が可能な偏極$$^{3}$$Heスピンフリッパー(PHSF)が重要な役割を果たす。現在、J-PARC/MLFでは「可搬型PHSF」の開発を進めている。この装置は、$$^{3}$$Heガスを封入したガラスセルを、$$^{3}$$Heスピン偏極を保持するための直径20cm,長さ30cmの小型ソレノイド内に設置する。さらに、ガラスセルをレーザー照射することで、光ポンピング法(SEOP)により$$^{3}$$Heを偏極した後に、ソレノイドごと中性子ビームラインに移動することで、可搬型PHSFとして利用する。われわれは、MLFの中性子ビームライン(BL10)で、PHSFの特性試験を行い、$$^{3}$$He核スピン反転前後の中性子透過率比の2次元分布測定から、本装置がPHSFとして十分機能することや、サンプルコイルの簡単な磁気イメージを測定できることを実証した。

論文

角度分散型粉末回折装置での構造物性研究の実際

大山 研司*; 樹神 克明; 井川 直樹

波紋, 23(2), p.147 - 153, 2013/05

This article gives an introduction of crystal and magnetic structure refinements using angular dispersive neutron powder diffractometers, HRPD and HERMES installed at JRR-3. Some useful information for material researchers who want to try neutron powder diffraction experiments is provided.

論文

Development of polarized Xe gas target for neutron experiment at J-PARC

酒井 健二; 奥 隆之; 篠原 武尚; 吉良 弘; 大井 元貴; 前川 藤夫; 加倉井 和久; 猪野 隆*; 有本 靖*; 清水 裕彦*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 340, p.012037_1 - 012037_7, 2012/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:48.68

J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)では、$$^{129}$$Xeの共鳴ピークを用いた中性子-原子核スピン相関項に起因する中性子偏極能力を検知する実験が計画されている。スピン交換光ポンピング(SEOP)法により低磁場,室温で高偏極可能なXeガスは、中性子光学定理(NOPT)検証に適した標的核になることが期待できる。われわれはNOPTに基づいて、実験の測定量を評価し、偏極Xeガス生成装置を開発し、装置特性のビーム試験を進めてきた。本論文は、実験の現状について報告する。

論文

Magnetic correlations and the influence of atomic disorder in frustrated isosceles triangular lattice antiferromagnet CuMnO$$_2$$

寺田 典樹*; 土屋 佳則*; 北澤 英明*; 長壁 豊隆; 目時 直人; 井川 直樹; 大山 研司*

Physical Review B, 84(6), p.064432_1 - 064432_8, 2011/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:49.15(Materials Science, Multidisciplinary)

三角格子反強磁性体CuMnO$$_2$$の磁気相関を研究した。$$T$$$$_{rm N}$$以上で磁気励起は2次元(2D)短距離相関によって特徴づけられる。$$T$$$$_{rm N}$$以下で$$d_{z^ 2}$$軌道にほぼ平行なコリニアー構造に磁気秩序することを確認した。$$c$$軸方向の積層構造は原子の乱れを導入することで反強磁性から強磁性体に変化する。われわれは第二最近接の層間相互作用が積層構造に重要な役割をすることを発見した。$$T$$$$_{rm N}$$以下の磁気励起は三次元長距離磁気秩序に伴う集団励起によって特徴付けられる6meVのエネルギーギャップを持つスピン波励起と、比熱で示されるスピン液体のような二次元励起が観察された。

論文

Developments of in-situ SEOP polarized $$^{3}$$He neutron spin filter in Japan

吉良 弘; 坂口 佳史; 奥 隆之; 鈴木 淳市; 中村 充孝; 新井 正敏; 遠藤 康夫; Chang, L.-J.; 加倉井 和久; 有本 靖*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 294, p.012014_1 - 012014_5, 2011/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:4.31

The pulsed neutron source of J-PARC has started to operate in 2008 in Japan. To study structure of magnetic material and soft matters, polarized neutron scattering techniques are very important and powerful tools. It is urgently necessary for us to develop neutron spin polarizers for pulsed neutron scattering experiments. So we began the development of the in-situ SEOP system aiming to use it as a NSF for incident beam polarization and polarization analysis. In previous test performed by Ino et al., the $$^{3}$$He polarization reached 50% and not saturated yet. After that experiment, we began improving the SEOP system by installing the high power laser diode, the prism beam splitter and optimizing the beam-transform optics. By using this improved system, we performed the polarization test at BL10 in J-PRC and achieved the $$^{3}$$He polarization of 73%. We keep improving this in-situ SEOP system aiming to use it s an incident neutron polarizer at J-PARC.

論文

Applications of $$^{3}$$He neutron spin filters on the small-angle neutron scattering spectrometer SANS-J-II

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 相澤 一也; 新井 正敏; 能田 洋平; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 294(1), p.012017_1 - 012017_7, 2011/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:25.19

A polarized $$^{3}$$He neutron spin filter has been applied to polarization analysis on the small-angle neutron scattering spectrometer SANS-J-II at JRR-3. Measurements were taken on silver behenate, which has several coherent peaks in the small-angle region with a background of spin incoherent hydrogen scattering. Here we demonstrate that the coherent and spin incoherent scattering were successfully separated by the polarization analysis using the $$^{3}$$He spin filter on the instrument.

論文

Structure of glasses for $$^{3}$$He neutron spin filter cells

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 294(1), p.012004_1 - 012004_7, 2011/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:42.06

In spin-exchange optical pumping, there is unknown excess relaxation, called the X-factor, that limits attainable $$^{3}$$He polarization. It is known that the X-factor depends on the glass containers. Hence, it is expected that there are cell-to-cell variations in microscopic structure among the cells and that these variations affect the attainable $$^{3}$$He polarization. However, microscopic structure of the glasses for $$^{3}$$He neutron spin filters has not been clarified yet. In this paper, we have performed precise X-ray diffraction measurements for the glasses at SPring-8 using synchrotron radiation. The structural differences are observed between several types of glasses, and also, between the GE180 glass pieces with different thermal treatment. Based on the results, the structural influence on the performance of $$^{3}$$He neutron spin filters is discussed.

論文

Development and test of SEOP neutron spin filter in Japan

吉良 弘; 坂口 佳史; 奥 隆之; 鈴木 淳市; 中村 充孝; 新井 正敏; 加倉井 和久; 遠藤 康夫; 有本 靖*; 猪野 隆*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 406(12), p.2433 - 2435, 2011/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:55.78(Physics, Condensed Matter)

Polarized neutron scattering techniques are very important and powerful tools to study the fundamental structures of magnetic materials and soft matters. $$^{3}$$He has a very large absorption cross section for only neutrons in opposite spin state to that of the $$^{3}$$He nucleus. The scattering cross section of $$^{3}$$He is small. These two features allow nuclear spin polarized $$^{3}$$He gas to work as a NSF. Compared with other spin filters such as Heusler alloys and magnetic supermirrors, the $$^{3}$$He gas NSF have following advantages: it can polarize various energy of neutron such as cold, thermal and hot neutrons, it can work for broadband neutrons and it can be used for wide area and large divergence neutron beams. These characteristics of polarized $$^{3}$$He are convenient in use with J-PARC as NSF. We began the development of the on beam SEOP system aiming to use it s a NSF for incident beam polarisation and polarisation analysis. In this paper, we report the current development of SEOP system in Japan.

論文

Research on glass cells for $$^{3}$$He neutron spin filters

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Physica B; Condensed Matter, 406(12), p.2443 - 2447, 2011/06

Polarized $$^{3}$$He neutron spin filters have attracted much attention because of their available wide energy range for polarizing neutrons and their large solid-angle. To use $$^{3}$$He neutron spin filters for the experiments, it is necessary to produce glass cells with good quality. For this purpose, we made research on the glass cells from several aspects. Firstly, we investigated on the microscopic structure for several glasses by means of X-ray diffraction measurement and tried to find a good measure of evaluating the quality of the cells in terms of their structure. Secondly, we investigated on the glass window, which the laser beam passes through for optical pumping. Thirdly, the cells should be optimized for the polarized neutron scattering experiments and the background from the cells needs to be evaluated. The scattered intensity from the cell in small-angle neutron scattering will also be presented.

論文

Research on glass cells for $$^{3}$$He neutron spin filters

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Physica B; Condensed Matter, 406(12), p.2443 - 2447, 2011/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.65(Physics, Condensed Matter)

Glass cells play an important role in polarized $$^{3}$$He neutron spin filters. To evaluate the scattering and absorption contribution from glass cells during neutron scattering experiments, we measured small-angle scattering and neutron transmission in GE180 and other glasses. To pursue the possibility of being a structural influence on $$^{3}$$He spin relaxation in GE180 glass cells, we performed precise X-ray diffraction measurement using synchrotron radiation at SPring-8. From these measurements, a structural difference was observed among GE180 glasses with different thermal treatments.

論文

Characterization of glasses for $$^{3}$$He neutron spin filter cells

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 新井 正敏; 武田 全康; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 634(1, Suppl.), p.S122 - S125, 2011/04

Polarized $$^{3}$$He neutron spin filters are promising neutron polarizers in polarized neutron scattering experiments at facilities with two-dimensional detectors and pulsed neutron source. Although they are now operational at several institutions, it is still desired to be developed. Among required factors for the development, the study on the glasses in the filters is one of the important issues. In this paper, we report our recent investigation on the glass cells such as X-ray diffraction measurements and the measurements of the degree of circular polarization of the transmitted laser light through the glass window in the filter.

論文

Universal magnetic structure of the half-magnetization phase in Cr-based spinels

松田 雅昌; 大山 研司*; 吉居 俊輔*; 野尻 浩之*; Frings, P.*; Duc, F.*; Vignolle, B.*; Rikken, G. L. J. A.*; Regnault, L.-P.*; Lee, S.-H.*; et al.

Physical Review Letters, 104(4), p.047201_1 - 047201_4, 2010/01

 被引用回数:18 パーセンタイル:25.54(Physics, Multidisciplinary)

Using an elastic neutron scattering technique under a pulsed magnetic field up to 30 T, we determined the magnetic structure in the half-magnetization plateau phase in the spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$. The magnetic structure has a cubic $$P$$4$$_3$$32 symmetry, which is the same as that observed in HgCr$$_2$$O$$_4$$. This suggests that despite their different zero-field ground states a universal field induced spin-lattice coupling mechanism is at work in the Cr-based spinels.

論文

研究用原子炉JRR-3に設置の中性子粉末回折装置の現状と将来; HERMES/HRPD合同ユーザーズミーティングを通して

深澤 裕; 大山 研司*

波紋, 18(4), p.214 - 219, 2008/10

研究用原子炉JRR-3に設置の中性子粉末回折装置の現状を解説した。また、ユーザーズミーティング等を通して得られた利用者の意見を取りまとめて、その結果に基づいて定常炉に求められる粉末回折装置について考察し、その概要を概説した。

論文

High intensity chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

梶本 亮一; 横尾 哲也*; 中島 健次; 中村 充孝; 曽山 和彦; 猪野 隆*; 社本 真一; 藤田 全基*; 大山 研司*; 平賀 晴弘*; et al.

Journal of Neutron Research, 15(1), p.5 - 12, 2007/03

われわれはJ-PARCのパルス中性子源に向けて新しいチョッパー型中性子非弾性散乱分光器4SEASONSを開発している。この分光器は中程度の分解能とISISの同種の装置の2桁上の測定効率を有する。この分光器では新奇な量子現象、特に高温超伝導体の機構の解明を目指す。中性子輸送系を工夫することで試料位置での高いフラックスを達成し、エネルギー遷移$$hbaromega=0$$におけるエネルギー分解能は5-6%である。さらにこの分光器に特徴的なことは、Repetition Rate Multiplication(RRM)法による測定が可能なことである。RRM法によって複数入射エネルギーの同時測定を行うことで測定効率は5倍以上向上し、4次元$$mathbf{Q}$$-$$omega$$空間内の測定がより容易になる。

報告書

平成17年度$$sim$$平成21年度科学研究費補助金特別推進研究「4次元空間中性子探査装置の開発と酸化物高温超伝導機構の解明」平成17年度研究報告書

新井 正敏; 横尾 哲也*; 梶本 亮一; 中島 健次; 社本 真一; 山田 和芳*; 藤田 全基*; 猪野 隆*; 曽山 和彦; 中村 充孝; et al.

JAEA-Review 2006-033, 58 Pages, 2006/11

JAEA-Review-2006-033.pdf:17.22MB

平成17年度から平成21年度にわたり、「4次元空間中性子探査装置の開発と酸化物高温超伝導機構の解明」を研究課題とする科学研究費補助金・特別推進研究が採択された(研究代表者・新井正敏)。本研究は大強度陽子加速器(J-PARC)の大強度パルス中性子源において、現在世界最高性能の非弾性散乱実験装置よりも二桁高い性能を有する実験装置、4次元空間中性子探査装置(4SEASONS: 4d SpacE AccesS neutrON Spectrometer)を建設し、異常な磁気励起,フォノン異常現象を3次元の波数-エネルギーからなる4次元空間で詳細に観測することにより酸化物高温超伝導機構の解明を目指すものである。本報告書は本研究の平成17年度の研究成果をまとめたものである。

論文

Application of miniature pulsed magnets to synchrotron X-ray spectroscopy and neutron diffraction

松田 康弘*; 村田 悠人*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 野尻 浩之*; 大山 研司*; 加藤 直樹*; 村上 洋一*; 伊賀 文俊*; 高畠 敏郎*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 51, p.490 - 493, 2006/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:7.3

Synchrotron X-ray and neutron experiments in high magnetic fields have been performed using miniature pulsed magnets. In EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$, the drastic change of the $$L$$$$_{3}$$-edge absorption spectrum is found at the valence state transition. While, no changes of the spectra are found at the insulator-metal transitions in Kondo insulators YbB$$_{12}$$ and Ce$$_3$$Bi$$_4$$Pt$$_3$$. As a test experiment the high field neutron diffraction experiment of MnF$$_2$$ has been carried out at JRR-3M reactor.

論文

Anisotropy in magnetic phase diagram of TbB$$_2$$C$$_2$$ with field-induced antiferroquadrupolar order

井戸 海平*; 東方 綾*; 金子 耕士; 大山 研司*; 小野寺 秀也*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(12), p.3382 - 3386, 2005/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.54(Physics, Multidisciplinary)

磁場誘起反強四極子秩序を示すTbB$$_2$$C$$_2$$について、磁気相図の印加磁場方向依存性を調べ、$$H{parallel}$$[100]と$$H{parallel}$$[110]の異方性を明らかにした。反強磁性と反強四極子秩序が共存する$$H{parallel}$$[100]の磁場誘起秩序相(III相)は、$$H{parallel}$$[110]のII'に連続的につながっているように見える。この結果は、III相とII'相の磁気構造が類似もしくは同じであることを示唆している。

論文

Unusual antiferromagnetic properties affected by antiferroquadrupolar interaction in TbB$$_{2}$$C$$_{2}$$

金子 耕士; 目時 直人; 大山 研司*; 小野寺 秀也*; 山口 泰男*

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 272-276(Suppl.), p.e375 - e376, 2004/05

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

正方晶RB$$_{2}$$C$$_{2}$$の特徴は、強い反強四極子相互作用の存在である。DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$, HoB$$_{2}$$C$$_{2}$$の無磁場下で反強四極子(AFQ)秩序相、また反強磁性(AFM)秩序との共存相の存在が明らかとなった。TbB$$_{2}$$C$$_{2}$$では、磁場下でDyB$$_{2}$$C$$_{2}$$, HoB$$_{2}$$C$$_{2}$$のAFQ+AFM共存相と酷似した物性が表れるが、無磁場下では$$T_{N}$$=21.7Kの反強磁性体である。この反強磁性相では、帯磁率を初めとして、特異な物性が明らかとなっているが、その中の一つに(100)逆格子点近傍に現れる特異な散漫散乱の存在がある。この散漫散乱は、同じRB$$_{2}$$C$$_{2}$$化合物のうち、反強四極子秩序化合物HoB$$_{2}$$C$$_{2}$$と反強磁性体ErB$$_{2}$$C$$_{2}$$双方の中間相でも観測されているが、その起源を含めよく理解されていない。本講演では、AFQ相互作用の影響が現れる磁場下を初めとして、${it H-T}$相図等TbB$$_{2}$$C$$_{2}$$全般の物性を紹介するとともに、無磁場下での散漫散乱に焦点を当てる。

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