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論文

Cryogenic sample environments shared at the MLF, J-PARC

河村 聖子; 高橋 竜太*; 石角 元志*; 山内 康弘*; 中村 雅俊*; 大内 啓一*; 吉良 弘*; 神原 理*; 青山 和弘*; 坂口 佳史*; et al.

Journal of Neutron Research, 21(1-2), p.17 - 22, 2019/05

MLF試料環境チーム低温・マグネットグループは、J-PARC MLFにおいて、利用者の実験のための冷凍機やマグネットの運用を行っている。これまでトップローディング型$$^4$$He冷凍機、ボトムローディング型$$^3$$He冷凍機、希釈冷凍機インサート、超伝導マグネットを導入してきた。これらの機器の使用頻度は、ビーム出力、課題数の増加に伴い、ここ2年間で急激に高くなってきている。この状況に対応するために運用経験を加味しながら、これらの機器の性能向上作業を進めている。例えば、$$^3$$He冷凍機の制御ソフトには、自動の初期冷却および再凝縮のプログラムが備わっていたが、新たに、$$^3$$He potにヒーターを焚くことなくsorbの温度制御のみで$$^3$$He potを温調するプログラムも作成した。また2017年は、超伝導マグネット用に、揺動型ラジアルコリメーター付きのOVCテールを製作した。このラジアルコリメーターの導入によりデータの質は劇的に向上し、中性子非弾性散乱実験でも超伝導マグネットが使用できるようになった。

論文

Anomaly of structural relaxation in complex liquid metal of bismuth; Dynamic correlation function of coherent quasi-elastic neutron scattering

川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.291 - 296, 2018/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:41.76(Physics, Condensed Matter)

単元素液体金属の中には、その静的構造が剛体球充填モデルでは全く表せない、複雑な構造を有する物質がある。液体ビスマスは、構造因子のメインピークの高波数側に非対称な肩構造を有する。二体分布関数の第一ピークと第二ピークの距離の比が1:2で、一次元的に配列しているような奇妙な値を示すとともに、第一ピークの長距離側に明確な肩構造を有する。二種類の直径の異なる剛体球からなるモデルでは、構造因子の肩構造が生じることから、こうした単元素液体金属の複雑性の起源として、短時間だけ生じる共有結合や、金属イオンを遮蔽する電子が有効二体間ポテンシャルに作り出す振動(フリーデル振動)など、まったく物理的描像が異なる仮説がいくつかなされている。そこで我々は液体ビスマスの中性子準弾性散乱を、J-PARCのMLFに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器を用いて測定し、液体ダイナミクスを動的相関関数から調べた。その結果、二体分布関数の第一ピークの肩構造の緩和時間が、第一ピークや第二ピークなどその他の主要構造に比べて著しく長いことが分かった。

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

Recent progress in the chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 河村 聖子; 中谷 健; et al.

JAEA-Conf 2015-002, p.319 - 329, 2016/02

4SEASONS ($textit{SIKI}$) is one of the three chopper spectrometers operating in MLF at J-PARC, and covers thermal neutron region ($$10^0$$ - $$10^2$$ meV) with relaxed resolution and high flux. The repetition rate multiplication by the Fermi chopper on this short length (18 m between the source and the sample) spectrometer enables wide-band multiple-incident-energy (multi-$$E_mathrm{i}$$) measurements, which proved to be useful in observing hierarchical structures in excitations over a large energy scale. On the other hand, the upgrading work of the spectrometer has been continued since the first inelastic scattering experiment in 2009. For examples, we took several measures to suppress background, installed new detectors recently, and are developing a new Fermi chopper now. In the presentation, we show examples of scientific outputs from the spectrometer which benefit from the multi-$$E_mathrm{i}$$ measurements, and recent or planned upgrades of the instrument.

論文

MLF試料環境

麻生 智一; 山内 康弘; 河村 聖子

波紋, 25(4), p.283 - 287, 2015/11

In the neutron scattering facility, sample environment is one of the important factor. In Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of J-PARC, sample environment team has been officially organized with succeeding the previous ad hoc sample environment team, aiming to measure safety on sample environment in MLF comprehensively and to perform efficient user support in sample environment. In MLF, each beamline (BL) has its own sample environment equipment that is dedicated for the instrument, while some pieces of BL-common sample environment equipment are prepared by the sample environment team. MLF users can also carry in their own equipment or devices for their experiment. All the equipment and devices are allowed to be introduced after passing the safety examination in MLF.

論文

Real-time monitoring of oxidation on the Ti(0001) surface by synchrotron radiation photoelectron spectroscopy and RHEED-AES

高桑 雄二*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 山内 康弘*; 水野 善之*; 頓田 英樹*; 本間 禎一*

Applied Surface Science, 216(1-4), p.395 - 401, 2003/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:33.7(Chemistry, Physical)

SPring-8の原研軟X線ビームラインBL23SUに設置した「表面反応分析装置」を用いてTi(0001)表面のO$$_{2}$$分子による酸化素過程を放射光による光電子分光法で実時間その場観察した。また、東北大学において反射高速電子線回折(RHEED)とオージェ電子分光(AES)によっても実時間その場観察を行った。酸素分圧を2$$times$$10$$^{-7}$$ Torrから8$$times$$10$$^{-8}$$Torrの範囲とし、表面温度を473Kまたは673Kとした。光電子分光観察ではTi-2pとO-1s光電子スペクトルの時間発展を観察することで、清浄Ti表面がTiO$$_{2}$$変化する様子が観察された。また、RHEED-AES測定においては反射電子線強度とO-KLLオージェ電子強度が時間に依存した振動構造を示した。これらの実験結果から酸化されたTi(0001)表面の粗さの変化は表面の金属層の消失ばかりでなく、酸化結合状態の変化にも関係していることが明らかとなった。

報告書

核熱利用システムの現状と将来動向

稲葉 良知; 文沢 元雄; 菱田 誠; 小川 益郎; 飯塚 隆行; 有富 正憲*; 神前 康次*; 桑原 信一*; 野村 眞一*; 村上 信明*; et al.

JAERI-Review 96-007, 87 Pages, 1996/05

JAERI-Review-96-007.pdf:2.66MB

本来核エネルギーの持つ大きな可能性を、長期的な世界のエネルギー需給において現実に利用可能なものとしていくためには、核熱利用の様々な可能性を具体的な利用システムとして構築していく必要がある。本報告書では、このような課題に対し、核熱利用システム導入の前提条件と導入シナリオについて検討した。特に、高温核熱と石炭改質を組み合わせたシステムに重点を置いてシステムの設計検討と評価を行った。その結果、本システムでは炭酸ガス排出量を従来のシステムに比べて抑制できる反面、その経済性については炭酸ガス課税がキーポイントになることがわかった。

論文

高温核熱を用いた水素・メタノール製造システム

宮本 喜晟; 尾本 彰*; 青木 裕*; 福田 繁*; 楮 修*; 村上 輝明*; 内田 聡*; 時田 雄次*; 白川 精一*; 村上 信明*; et al.

エネルギー・資源学会第11回研究発表会講演論文集, p.33 - 38, 1992/00

火力発電所から排出される炭酸ガスとモジュラー型高温ガス炉(MHTGR)の高温核熱を用いて、高温水蒸気電解法により製造した水素からメタノール合成するシステムを検討した。このシステムは、熱出力350MWtのMHTGR4基、高温水蒸気電解装置、メタノール合成装置等からなるユニット2系統からなり、年間100万tのメタノールを製造する。このシステムから得られるメタノールを輸送機関用燃料に使用すると、年間200万tの炭酸ガス排出量を削減することができる。

口頭

Oxidation reaction kinetics on Ti(0001) surface studied by real-time monitoring methods of XPS, UPS, and RHEED combined with AES

高桑 雄二*; 小川 修一*; 大平 雅之*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 水野 善之*; 山内 康弘*; 本間 禎一*

no journal, , 

Ti(0001)-1$$times$$1清浄表面の酸素分子による酸化過程をXPS, UPS, AES/RHEEDの各種表面分析方法でリアルタイムモニタした。それによって以下の結論を得た。酸化層はTi(0001)表面に$$sqrt{3}$$$$times$$$$sqrt{3}$$構造を持ってエピタキシャル成長する。表面荒さは周期的に変化する。その周期は仕事関数のそれと一致する。低酸化状態(TiO)が酸素の解離吸着に大きな影響を与える。酸化膜は673Kで容易に熱分解する。分解中はTiO$$_{2}$$からTiOへの還元が起こる。

口頭

Current status of sample environment in MLF, J-PARC

河村 聖子; 横尾 哲也*; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 鳥居 周輝*; 梶本 亮一; 中島 健次; 金子 耕士; 川北 至信; et al.

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設では、2008年12月に供用が開始され、現在、基礎科学研究から産業利用まで幅広い分野の中性子実験が行われている。試料環境(SE)機器の標準化は、その初期段階において最も重要なもののひとつである。特に我が国では、各装置が独立にSE機器を運用することが多いため、ガイドラインを整備しないと、コストが増加し、装置間の互換性も失われてしまう。そこでわれわれSEチームは、例えばフランジサイズや温度センサー、コントローラー等の標準化を図るため、SEプロトコルについて議論を重ねてきた。これにより、コストやマンパワーの削減,互換性の向上等が期待できる。現在SEチームは、SEにおける利用者支援体制とSE機器保守エリアの整備について議論している。また、SEチームの技術系メンバーは、冷凍機の冷却試験などの実務も開始している。

口頭

Si結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの建設状況報告,5

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.

no journal, , 

現在、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)BL02に建設が進められている、ダイナミクス解析装置DNA分光器は、本邦初めての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逆転配置飛行時間型分光器である。装置の建設作業完成は、平成23年11月末を目標として、その後コミッショニングを行い、平成24年3月末以降供用運転を開始できるように工程を調整している。現在ビームライン遮蔽体,本体遮蔽体設置がほぼ終了した状態である。今後、ガイド管, チョッパー, 本体真空槽, 分光器内分光機器, 中性子検出器等の設置・調整を行い、その後コミッショニング測定を行い装置パラメータの調整を行う予定である。また、平行して分光器の性能をおもに決定するSi単結晶ウエハを貼り付けた超精密球面アナライザーユニットの製作工程を進めている。

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

Si結晶アナライザー背面反射型分光器DNAの開発

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.

no journal, , 

J-PARCセンター、物質・生命科学実験施設に建設・設置中の1ueVの高エネルギー分解能を目指すSi結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの建設状況及びビームコミッショニング計画を発表する。平成24年1月、ビーム受け入れを目指して建設中でオンビームコミッショニング計画を策定中である。本形式の分光器は、現在まで本邦では研究用原子炉、パルス中性子源いずれにも設置されたことがない。一方、海外の原子炉に設置されている本形式分光器を利用した邦人研究者の仕事は確実に増加している。DNA分光器の供用実験開始により国内でも背面反射型分光器を用いた研究が盛んになることが期待される。

口頭

Si結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの開発,6

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.

no journal, , 

J-PARCセンター物質生命科学実験施設(MLF)のBL02中性子ビームラインに設置がほぼ完了した、ダイナミクス解析装置DNA分光器は、国内では初めての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逆転配置飛行時間型分光器である。大がかりな建設設置作業は平成23年12月末までに終了し各デバイスの調整,オンビームコミッショングを行い、平成24年3月中旬から共用実験を開始予定である。このタイプの分光器建設は国内で初めてであったため以下のような開発項目を検討・開発してきた。・ビームライン上流部でのパルス整形高速チョッパーの検討・発注製作・高効率のスーパーミラーを用いた中性子ガイドシステムの検討・発注製作。・高精度の球面Siアナライザーユニットの検討・開発・製作。・分光器内部の狭い空間に効率よく収納できる高効率の検出器アナライザーシステムの検討・開発・発注製作。DNA装置は、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設計され、電池材料,触媒材料等の機能性材料の開発,生体物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,磁性物質の研究等が検討されている。現在、上記研究対象の実験に必要な試料周辺機器を整備中である。

口頭

背面反射型Si結晶アナライザー高エネルギー分解能分光器DNAの現状

柴田 薫*; 高橋 伸明; 山田 武*; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

国内では初めて建設された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逆転配置飛行時間型分光器ダイナミクス解析装置DNAはJ-PARCセンター物質生命科学実験施設(MLF)のBL02結合型中性子源ビームラインへ平成24年2月末までに設置がほぼ終了し平成24年3月からコミッショニング実験を開始し、各デバイスの調整・オンビームコミッショングを行い6月からは共用実験を一部実施開始した。このタイプの分光器は、入射中性子のパルス整形($$Delta$$t 10 microsec)及び散乱中性子の球面Siアナライザーによるブラッグ反射を用いたエネルギー解析で高エネルギー分解能(エネルギー分解能$$Delta$$E 1.5 micro-eV)を実現する。現在、入射中性子パルス整形を行うビームライン上流部に設置予定の高速ディスクチョッパー(回転速度Max300Hz)は調整・製作中のため設置せず、今回のコミッショニングでは結合型中性子モデレータからの幅広いパルス($$Delta$$-t 200 microsec@lambda 6${AA}$)を直接用いて非弾性散乱測定($$Delta$$E 12 micro-eV)を実施した。4-Methylpyridine N-oxideのトンネルスペクトル測定(T=6.8K)を行い、十分な統計精度が約11時間で得られることを確認した(入射陽子200kW)。DNA装置は、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設計され、電池材料、触媒材料等の機能性材料の開発、生体物質の機能解明、高分子等のソフトマター物質、磁性物質の研究等が検討されている。

口頭

BL02装置仕様とコミッショニング報告; Si結晶アナライザー背面反射型分光器DNA

柴田 薫*; 高橋 伸明; 山田 武*; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

J-PARCセンター物質生命科学実験施設MLFの結合型中性子ビームラインBL02に建設設置された背面反射型TOF分光器の仕様及びコミッショニング状況について報告する。本装置は、完全結晶のSiウエハを背面反射条件でアナライザー用いて、最終的な非弾性散乱エネルギー分解能1.5micro-eVを目指している飛行時間型中性子非弾性散乱分光器である。主な分光器デバイスは2012年2月末までに建設を終了し、3月からコミッショニング測定を開始した。また、一部2012Aの共用実験を2012年6月以降実施して興味ある研究成果が得られている。なお現在、主要分光デバイスであるパルス整形用の高速ディスクチョッパーが開発調整中のため、結合型線源からのパルスソースをそのまま試料に照射して散乱中性子をSi111反射でエネルギー分析を行いエネルギー分解能12micro-eVでコミッショニング実験、共用実験を実施している。2012年10月以降のマシンタイムでは、パルス整形用の高速ディスクチョッパーを運用して高エネルギー分解能1.5micro-eVでのコミッショニング,共用実験を計画している。

口頭

Si結晶アナライザー背面反射型分光器DNAを用いたメソポーラスシリカ中の水の準弾性散乱

山田 武*; 柴田 薫*; 高橋 伸明; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 福嶋 喜章*; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; et al.

no journal, , 

日本初のSi結晶アナライザー背面反射型分光器であるDNAは2012年2月にビームを受け入れ、3月よりコミッショニングを開始した。現在のエネルギー分解能は結合型モデレータのパルス幅に対応した約12micro-eVである。本発表では、現在までに得られたメソポーラスシリカ中の水準弾性散乱の結果と現在準備している解析ソフトの現状について紹介する。

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

Si結晶アナライザー背面反射型TOF分光器DNAの現状

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

球面状に張付成型した完全結晶Siウエハアナライザーを背面反射条件で用いて、最終的な非弾性散乱エネルギー分解能$$delta$$E$$sim$$1.5micro-eVを目指している飛行時間型中性子非弾性散乱分光器DNAは、J-PARCセンター物質・生命科学実験施設MLFの結合型中性子ビームラインBL02に建設設置され主要分光器デバイスの設置は2012年2月末までに終了し3月からコミッショニング測定を開始した。2012Aの共用実験を2012年6月以降実施して興味ある研究成果が得られている。2012Bも多くの課題が採択されて実施準備を進めている。現在,試料周辺機器としてトップローディングクライオファーネス(5K$$sim$$500K)を運用中で、さらに超高温炉,水蒸気雰囲気制御装置,液体加圧装置等の試料周辺機器も整備中である。共用装置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設計され、電池材料,触媒材料等の機能性材料の開発、生体物質の機能解明、高分子等のソフトマター物質,磁性物質など広い分野の申請課題の研究に役立てられることが期待されている。ポスター発表ではコミッショニング結果及び一般課題測定結果等について報告予定である。

口頭

冷中性子ディスクチョッパー型分光器・AMATERASの2012年

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘; 梶本 亮一*; 中村 充孝; 川北 至信; 田中 浩道; 岩橋 孝明; 神原 理; et al.

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設に設置されている冷中性子ディスクチョッパー型分光器AMATERASについて、2012年度の利用状況,装置整備状況等について報告する。

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