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論文

Unique helical magnetic order and field-induced phase in trillium lattice antiferromagnet EuPtSi

金子 耕士; Frontzek, M. D.*; 松田 雅昌*; 中尾 朗子*; 宗像 孝司*; 大原 高志; 垣花 将司*; 芳賀 芳範; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 88, p.013702_1 - 013702_5, 2019/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:14.05(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic transitions in chiral antiferromagnet EuPtSi were investigated by means of single crystal neutron diffraction. In the ground state, magnetic peaks emerge at positions represented by $$q_{1}$$=$$(0.2, 0.3, 0)$$. Upon heating, an additional magnetic peak splitting around 2.5 K was uncovered, indicating a presence of a first-order transition with $$q^*_{1}$$=$$(0.2, 0.3, {delta})$$. An half-polarized neutron scattering for polarization parallel to Q reveled that polarization antiparallel to Q has stronger intensity in both magnetic phases. This feature clarifies single chiral character of helical structure with moments normal to the ordering vector in both ordered states. Under vertical magnetic field along [1,1,1] in the $$A$$ phase, magnetic peaks form hexagonal patterns in the equatorial scattering plane around nuclear. An ordering vector $$q_{A}$$ of the $$A$$-phase has the similar size in the periodicity to $$q_{1}$$, and could be a hallmark of a formation of skyrmion lattice in EuPtSi.

論文

Neutron scattering study of yttrium iron garnet

社本 真一; 伊藤 孝; 大西 弘明; 山内 宏樹; 稲村 泰弘; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 樹神 克明; 中尾 朗子*; 茂吉 武人*; et al.

Physical Review B, 97(5), p.054429_1 - 054429_9, 2018/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

イットリウム鉄ガーネットの核および磁気構造と全マグノン分散を中性子散乱により調べた。低エネルギーの分散は強磁性マグノンで期待されるように14meVまで2次関数の分散を示した。$$q$$積分した動的磁化率$$chi$$"($$E$$)の虚部は低エネルギーで平方根のエネルギー依存性を示した。$$chi$$"($$E$$)から絶対値でマグノン状態密度を求めた。その値は理論的に予想されるマグノン分散でひとつのカラリティーモードに対応する。

論文

Sample environment at the J-PARC MLF

河村 聖子; 奥 隆之; 渡辺 真朗; 高橋 竜太; 宗像 孝司*; 高田 慎一; 坂口 佳史*; 石角 元志*; 大内 啓一*; 服部 高典; et al.

Journal of Neutron Research, 19(1-2), p.15 - 22, 2017/11

J-PARC MLFにおける試料環境(SE)チームは、ユーザー実験のためのSE機器の運用や開発を行っている。メンバーは、低温マグネット、高温、高圧、ソフトマター、光照射、水素環境、$$^3$$He偏極フィルターといったサブチームに所属している。現在は、数台の冷凍機と、マグネット、高温炉、高圧実験用パリエジンバラプレス、偏極中性子実験のためのSEOPシステムが運用中で、ユーザー実験への提供、運転を行っているほか、パルス磁場システムの汎用化に向けた開発も行っている。またJ-PARC研究棟では、レオメーター、ガス蒸気吸着量測定装置などのソフトマター研究に必要な機器類も整備している。

論文

Magnetic structure of divalent europium compound EuGa$$_{4}$$ studied by single-crystal time-of-flight neutron diffraction

川崎 卓郎; 金子 耕士; 仲村 愛*; 阿曽 尚文*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; 田村 格良; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(11), p.114711_1 - 114711_5, 2016/11

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

The magnetic structure of the intermetallic compound EuGa$$_{4}$$ was investigated using single-crystal neutron diffraction with TOF Laue technique on the new diffractometer SENJU at MLF of J-PARC. Despite of the high neutron absorption of Eu, a vast number of diffraction spots were observed without isotope enrichment. The magnetic reflections appeared at $$h + k + l$$ $$neq$$ 2$$n$$ below 16 K, indicating that the ordering vector is $$q$$ = (0, 0, 0). The continuous evolution of the magnetic reflection intensity below T$$_{N}$$ follows a squared Brillouin function for $$S$$ = 7/2. By adopting a wavelength-dependent absorption collection, the magnetic structure of EuGa$$_{4}$$ revealed that a nearly full magnetic moment of 6.4 $$mu$$B of Eu lies within the basal plane of the lattice.

論文

SENJU; A New time-of-flight single-crystal neutron diffractometer at J-PARC

大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; 金子 耕士; 川崎 卓郎; 田村 格良; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 茂吉 武人*; et al.

Journal of Applied Crystallography, 49(1), p.120 - 127, 2016/02

 被引用回数:13 パーセンタイル:11.41(Chemistry, Multidisciplinary)

SENJU, a time-of-flight Laue-type single-crystal neutron diffractometer, was developed at the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of the Japan Accelerator Research Complex (J-PARC). Molecular structure analysis of a sub-millimeter taurine crystal and magnetic structure analysis of a MnF$$_{2}$$ crystal were performed to evaluate its performance.

論文

Instrument design and performance evaluation of a new single crystal neutron diffractometer SENJU at J-PARC

及川 健一; 川崎 卓郎; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 金子 耕士; 田村 格良; 中村 龍也; 原田 正英; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014013_1 - 014013_5, 2014/03

新しいTOF型単結晶中性子回折装置がJ-PARC/MLFのBL18に設置された。本装置「SENJU」は、低温高磁場のような多重極限環境下において1.0mm$$^3$$未満の小さな単結晶を使用して精密な結晶構造や磁気構造解析を実現するために設計された。2012年3月5日に、本装置へ初中性子が導かれ、その後SENJUのハードウェア及びソフトウェアが設計通り機能していることが確認された。また、幾つかの有機及び無機の標準的な単結晶を用いて回折実験が行われた。これらの測定では、高いQ領域(d$$<$$ 0.5 $AA)$のブラッグ反射が明確に測定され、精度よく解析された。発表では、SENJUの装置設計及びその性能評価を詳細に報告する。

論文

Single crystal neutron diffraction study of high neutron absorbing compound EuGa$$_{4}$$

川崎 卓郎; 金子 耕士; 阿曽 尚文*; 仲村 愛*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014009_1 - 014009_4, 2014/03

Single crystal neutron diffraction measurement of EuGa$$_{4}$$ has been carried out using time-of-flight single crystal neutron diffractometer SENJU at BL18 in MLF/J-PARC. In spite of extremely high neutron absorption of natural Eu, significant numbers of Bragg reflection were observed. Lattice parameters and Bravais lattice at above $$T_mathrm{N}$$ (=15 K) obtained from the positions and systematic extinction of the reflections were well agreed with the result of single crystal X-ray diffraction. Further, magnetic reflections were clearly observed at below $$T_mathrm{N}$$ at the positions of forbidden reflections of body-centered lattice of EuGa$$_{4}$$. An antiferromagnetic structure with the propagation vector $$q$$ = 0 was clarified.

口頭

単結晶構造解析装置SENJUのビームライン設計

及川 健一; 大原 高志*; 鬼柳 亮嗣; 川崎 卓郎; 田村 格良; 金子 耕士; 木村 宏之*; 野田 幸男*; 高橋 美和子*; 清谷 多美子*; et al.

no journal, , 

J-PARCのBL18では、共用促進法に基づき、新しい単結晶構造解析装置SENJUが急ピッチで建設されている。SENJUは、1MWにおいて0.5mm角の単結晶を用いた実験を可能とし、中性子が得意とする複合特殊環境下での精密構造解析を目指す装置である。単結晶試料のサイズ及びモザイシティ、検出器の実空間分解能を含めた装置デザインの中でビームラインの仕様を決定した。具体的な設計入力としては、(1)標準的な入射ビーム発散角は$$pm0.3^circ$$とし$$0.4AA$$まで利用する,(2)高強度モードでは$$pm0.5^circ$$を目標とし$$0.5AA$$まで利用する,(3)モデレータからの即発$$gamma$$線は試料位置で10kcps/$$mm^2$$以下とする,(4)試料位置での一様なビームサイズは3mm角程度とする,(5)真空散乱槽内でのビームハローは40mm角以下とする,(6)フレームオーバーラップ成分の混入を避ける、などである。当日は、これら検討プロセス及びその結果の詳細仕様について述べる。

口頭

Construction of new time-of-flight single crystal diffractometer SENJU at J-PARC

鬼柳 亮嗣; 及川 健一; 田村 格良; 大原 高志; 川崎 卓郎; 金子 耕士; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 木村 宏之*; et al.

no journal, , 

A new time-of-flight single crystal diffractometer, SENJU, is being constructed in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). This instrument aims to pursue precise crystal and magnetic structure analyses of the small samples with the lattice constants up to 50${AA}$. Available sample environments will include low temperature, high magnetic field and high pressure. A superconducting magnet has a wide opening angle for diffracted neutrons and a large bore around sample area. A dilution refrigerator ($$sim$$ 50 mK) can be mounted onto the magnet. Other ancillary equipment can be also utilized in combination with another. Softwares were also developed based on the software "STARGazer" that has been developed for iBIX at J-PARC. New features such as controlling goniometers and ancillary equipment, live-monitoring of measurements and the reconstruction of a intensity distribution in 3D reciprocal space were introduced.

口頭

A New time-of-flight single crystal diffractometer SENJU at J-PARC

及川 健一; 大原 高志*; 鬼柳 亮嗣; 川崎 卓郎; 田村 格良; 金子 耕士; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; et al.

no journal, , 

千手観音から名前を頂いたSENJUは、J-PARCのMLFに提案されたTOF型の単結晶ラウエ回折装置である。SENJUは、結晶構造及び磁気構造の精密解析を、多重極限下において行うことに特化した装置であり、1 $$mm^3$$以下の小さな試料を測定に用いる。TOF型ラウエ法と広角二次元検出器の組合せにより、効率的な測定を実現するとともに、データの完全性を改善できる。波長変換方式のシンチレーション検出器はiBIXのために開発されたものであるが、これをSENJUの要求仕様に合わせ改良した。SENJUの建設スケジュールは地震により遅れたが、オンビームコミッショニングは2012年早々に開始される予定である。

口頭

Current status and future plan of sample environment in MLF, J-PARC

河村 聖子; 横尾 哲也*; 神原 理; 宗像 孝司*; 梶本 亮一*; 中谷 健; 金子 耕士; 川北 至信; 高田 慎一; 中島 健次; et al.

no journal, , 

中性子実験施設のような大型施設において、試料環境は、質の高い研究成果を生み出すための重要な要素のひとつである。J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では、基礎研究から産業利用に至るまでの幅広い分野において、さまざまな中性子実験が行われており、申請課題の件数と多様さはJ-PARC再稼働後もさらに増えていくことが予想される。MLFの試料環境チームは、発足当時より、試料環境の標準化について議論してきた。これは、コストとマンパワーを抑え、装置間の互換性をもたせ、また機器や操作の技術を共有することで実験を効率化することが目的である。また最近では、機器のメンテナンスや冷凍機の予冷などを行う「試料環境エリア」の整備を開始した。試料環境チームではさらに、試料環境に関する利用者支援の体制などを含めた将来計画についても議論している。

口頭

Detector system of single crystal diffractometer SENJU

川崎 卓郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 藤 健太郎; 細谷 孝明*; 曽山 和彦; 片桐 政樹*; 及川 健一; 金子 耕士; 田村 格良; et al.

no journal, , 

A novel time-of-flight single crystal neutron diffractometer, SENJU, is being constructed in MLF at J-PARC. The diffractometer will have 37 two-dimensional WLSF-type scintillator detectors to cover wide area of reciprocal lattice space by a single measurement. SENJU will receive first neutron in early 2012 in which 30 detectors will be installed around the sample chamber in a cylindrical arrangement and one detector will be installed just under the chamber. The maximum total covered solid angle around the sample will be 4.8 sr, which enables the efficient measurements and improves the completeness of the data. The detector for SENJU was developed based on the detector for iBIX to meet the requirement of SENJU, i.e. spatial resolution, chassis size, sensitive area and magnetic field tolerance. The 31 detectors have been already manufactured and their performances were tested by checking sources. Overview of the system and the performances of the detectors will be presented.

口頭

単結晶構造解析装置SENJUの現状

川崎 卓郎; 及川 健一; 大原 高志*; 鬼柳 亮嗣; 田村 格良; 金子 耕士; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; et al.

no journal, , 

J-PARC/MLFのBL18では、新しい単結晶構造解析装置SENJUが建設されている。SENJUは0.5mm角の単結晶を用いた実験を可能とし、中性子が得意とする複合特殊環境下での精密構造解析を目指す装置である。SENJUではJ-PARCの大強度パルス中性子と31台の波長シフトファイバ型大面積シンチレータ検出器によって、従来の装置では実施が困難であった微小な試料を用いた測定を、低温・高磁場などを組合せた試料環境下において非常に効率的に行うことが可能となり、単結晶中性子回折法による物質構造研究の間口が大きく広がることが期待される。SENJUは2012年春より本格的に稼働を開始する予定であるが、真空槽・検出器・光学機器・試料環境機器等の製作はほぼ完了し、建設の最終段階に差し掛かっている。発表当日は装置の現状と今後の調整計画について報告する。

口頭

Current status of sample environment in MLF J-PARC

河村 聖子; 神原 理; 山内 康弘; 横尾 哲也*; 宗像 孝司*; 川北 至信; 中谷 健; 鳥居 周輝*; 梶本 亮一*; 中島 健次; et al.

no journal, , 

本講演では、MLFにおける試料環境(SE)の現状と計画を紹介し、議論する。新規に導入された機器としては、7T縦磁場超伝導マグネットが2012年3月に整備された。このマグネットは、2012年の10月にユーザー実験で使用される予定である。また、中性子実験用のパルスマグネットが東北大学金属材料研究所グループによって開発されており、われわれの施設において、40Tのパルス磁場印加に成功した。さらにわれわれは、2006年にシャットダウンした高エネルギー加速器研究機構中性子施設(KENS)で使用されていた機器の有効利用を計画してきたが、2011年度には、これらの機器のつくばキャンパスからMLFへの移動も完了した。現在残されている課題のひとつは、SEに関する利用者支援の体制である。

口頭

特殊環境微小単結晶構造解析装置SENJUの立ち上げと現状

鬼柳 亮嗣; 大原 高志*; 川崎 卓郎; 及川 健一; 田村 格良; 金子 耕士; 花島 隆泰*; 中尾 朗子*; 宗像 孝司*; 木村 宏之*; et al.

no journal, , 

共用促進法に基づきJ-PARC/MLFのBL18に建設が進められてきた単結晶構造解析装置SENJUは、2012年3月よりオンビームコミッショニングを開始した。7月2日のJ-PARCビーム運転終了まで、装置調整やテスト測定等を行ったのでこれを報告する。装置を構成するハードウェア及びソフトウェアの調整を行いつつ、標準試料としてNaCl(1mm$$^{3}$$)やタウリン(1.3mm$$^{3}$$)等を用いた測定を行った。全検出器で測定されたBragg反射から求められた格子定数は、期待される値と良い一致を示した。また、その回折強度データを用いた結晶構造解析を行ったところ、良い精度で構造解析できた。これらは、装置調整とともに白色中性子特有の各種補正が順調に機能していることを示している。タウリンの測定は210kWで2日間である。また、1mm$$^{3}$$以下の微小有機結晶を用いたテスト測定でも、数MWhの照射で高いQ領域までBragg反射を観測できることが確認された。発表では、装置の現状と性能について具体的なデータを用いて紹介するとともに、今後の課題や計画について報告を行う予定である。

口頭

SENJUにおける構造解析の現状

鬼柳 亮嗣; 大原 高志*; 川崎 卓郎; 及川 健一; 田村 格良; 金子 耕士; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 木村 宏之*; et al.

no journal, , 

2010年より建設が行われていたJ-PARC/MLF BL18の特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置SENJUは、2012年3月より中性子ビームを受け入れ、コミッショニングを開始した。本発表では、コミッショニング中に測定した幾つかの標準試料の構造解析の詳細を報告するとともに、今後の課題等を議論する。例えば、標準試料として測定した1mm角のNaCl単結晶の測定では、ブラッグ反射位置から求めた格子定数は期待される値と良い一致を示した。構造解析の結果得られた最終的なR-factorはR=3.25%であり、パラメータも過去の結果と良い一致が得られている。幾つかの試料での構造解析を行った結果、改良されるべき点は幾つかあるものの、総じて、期待された通りの性能が得られていると言える。その他、ルビー,タウリン,グリシン等の測定結果も報告する予定である。

口頭

Structure analyses on the new TOF neutron single crystal diffractometer, SENJU

鬼柳 亮嗣; 大原 高志*; 川崎 卓郎; 及川 健一; 田村 格良; 金子 耕士; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 木村 宏之*; et al.

no journal, , 

The construction of the new time-of-flight single crystal neutron diffractometer, SENJU, has been completed and on-beam commissioning is in progress. SENJU was designed for structural research of inorganic and organic materials with relatively small cell sizes under multiple extreme environments, such as low temperature and a high magnetic field. On the course of the commissioning, several materials have been measured on SENJU, and here in this presentation, some of the results of structure analyses will be reported. The actual examples of structure analyses include NaCl, ruby, glycine and taurine, and the accuracy of the lattice parameters and the results of the structure analyses will be reported.

口頭

中性子回折法を用いたラフィノース五水和物の結晶構造研究

川崎 卓郎; 高橋 美和子*; 大原 高志*; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; 田村 格良; 金子 耕士; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*

no journal, , 

本研究ではBL18/MLFで2012年3月から新たに稼働を開始した単結晶中性子回折装置SENJUを使用して、ラフィノース五水和物の結晶構造解析を行い、ラフィノースと水分子の間の水素結合の詳細を明らかにすることを目的とする。本発表はSENJUで実施された最初の一般課題の結果である。水溶液からの再結晶化によって作製した単結晶試料(0.7$$times$$0.7$$times$$2mm$$^{3}$$)を用いて、120Kで6方位についてそれぞれ8時間、回折強度を測定した。結晶構造解析の結果、非等方性温度因子を含めたすべての構造パラメータは妥当な値に収束した。結晶中で5つの水分子は水素結合によって互いに鎖状に結ばれているが、そのうち3つの水分子は4つの水素結合をもち、残る2つは3つの結合をもっている。後者の2分子の方が構造的に不安定であり、高温あるいは真空下において確認されている脱水反応において優先的に脱離するものと考えられる。

口頭

立ち上がった特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置

鬼柳 亮嗣; 大原 高志*; 川崎 卓郎; 及川 健一; 田村 格良; 金子 耕士; 花島 隆泰*; 中尾 朗子*; 宗像 孝司*; 木村 宏之*; et al.

no journal, , 

J-PARC/MLFのBL18に新たに建設された単結晶構造解析装置SENJUは、複合特殊環境下での微小単結晶構造解析を行うことを目的とした装置である。2012年3月よりコミッショニングを開始し、装置調整、標準試料を用いたテスト測定及び一般課題の実施を行ってきている。当初、比較的高いバックグラウンドが、特に低角側検出器に見えていたが、真空槽入り口部分にコリメータを設置すうることで、このバックグラウンドの低減に成功した。微小単結晶を用いた測定では、$$phi$$0.6mmのタウリンの測定を行った。加速器出力270kW-300kW時に1方位あたり30時間をかけ強度積算をした。sin$$theta$$/$$lambda$$=0.9$${rm AA}^{-1}$$程度までブラッグ反射が測定され、6方位の測定でI$$ge$$4$$sigma$$(I)の980点の有意な反射が得られた。このデータを用いた解析では、水素も含めた全原子の構造パラメータを精密化し、R=7.16%の精度で構造決定ができた。これにより、加速器出力が1MWとなればこの程度の微小結晶でも現実的な時間で十分解析可能なデータの収集ができることが示された。

口頭

Structural study of solid solution of protonic conductors Rb$$_{3-x}$$K$$_{x}$$H(SeO$$_{4}$$)$$_{2}$$ by single crystal neutron diffraction

鬼柳 亮嗣; 松尾 康光*; 大原 高志; 川崎 卓郎; 及川 健一; 金子 耕士; 田村 格良; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 中尾 朗子*; et al.

no journal, , 

M$$_{3}$$H(XO$$_{4}$$)$$_{2}$$で表される固体酸と呼ばれる物質群は比較的低温で超プロトン伝導性を示すことが知られている。超プロトン伝導性は構造相転移と同時に発現し、その相転移温度はMやXの組成により変化する。また、超プロトン伝導相における伝導度もMやXの組成により変化することがわかっているが、その原因はわかっていない。そこで超プロトン伝導性の発現と内部構造の関係を明らかにするため、超プロトン伝導体の混晶であるRb$$_{3-x}$$K$$_{x}$$H(SeO$$_{4}$$)$$_{2}$$(x=0, 1, 2, 3)の中性子単結晶構造解析を行った。測定の結果、xの変化とともに格子定数が線形に変化することが観測され、これは平均イオン半径を考慮することにより理解される。一方、K原子が二つの独立なサイトのうち一つに優先的に入ることが明らかとなり、この占有率の変化と水素結合間距離の変化が一致することが明らかとなった。マクロ測定により、xの変化に相転移温度の変化は線形ではないことがわかっており、この相転移温度の変化とK原子占有率及び水素結合間距離に相関があることが明らかとなった。

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