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論文

Development of a technique for high pressure neutron diffraction at 40 GPa with a Paris-Edinburgh press

服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*; 有馬 寛*; 岡崎 伸生*

High Pressure Research, 39(3), p.417 - 425, 2019/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:16.18(Physics, Multidisciplinary)

パリエジンバラプレスを用いた40GPaでの高圧中性子回折実験の手法の開発をJ-PARCのPLANETビームラインにおいて行った。実験可能圧力限界を拡大するために、焼結ダイヤモンドアンビルの上部にある試料装填のためのくぼみの直径を4.0mmから1.0mmに順に小さくしていった。その結果、最大発生圧力は上昇し、最終的に40GPaに到達した。この技術を、回折に寄与する試料領域を制限できる光学系と組み合わせることによって、そのような高い圧力で、広いdレンジを用いた構造解析を行うのに十分な回折パターンを取得できるようになった。

論文

高圧中性子ビームラインPLANETの概要と中性子回折実験の実際

服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*; 岡崎 伸生*; 大内 啓一*; 稲村 泰弘

高圧力の科学と技術, 26(2), p.89 - 98, 2016/06

PLANETはJ-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)のパルス中性子源に建設された高圧ビームラインである。飛行時間型(TOF)中性子回折実験のために設計された6軸型マルチアンビルプレスを用いて、定常的には、約10GPa, 2000Kまでの高温高圧下でのデータ測定が可能である。ビームラインには、高圧セル等からの寄生散乱が混入しないように、シャープな入射スリットとラジアルコリメータが装備されており、きれいな回折パターンが取得できるようになっている。この特徴に加え、高い分解能($$Delta d/d$$$$sim$$0.6%)で広いd範囲(0.2-8.4${AA}$)のデータを取得できるため、高温高圧下における結晶及び液体の構造を高い精度で決定することが可能となっている。

論文

超高圧中性子回折装置PLANETがいかにしてつくられたか?

服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*

波紋, 26(2), p.85 - 90, 2016/05

PLANETは世界初の高温高圧実験を主眼においた中性子粉末回折ビームラインである。このビームライン専用にデザインされた6軸プレスを用いることで、10GPa, 2000Kでのデータ測定が定常的にできるようになっている。本稿では、PLANETがどのようにしてつくられたのか紹介する。

論文

Design and performance of high-pressure PLANET beamline at pulsed neutron source at J-PARC

服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 小松 一生*; 山田 明寛*; 稲村 泰弘; 中谷 健; 瀬戸 雄介*; 永井 隆哉*; 内海 渉; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 780, p.55 - 67, 2015/04

 被引用回数:40 パーセンタイル:1.21(Instruments & Instrumentation)

PLANETは高温高圧実験に特化された飛行時間型の中性子ビームラインである。パルス中性子回折実験用に設計された大型の6軸型マルチアンビルプレスを用いることで定常的には高温高圧下約10GPa、2000Kでのデータ測定が可能性である。きれいなデータを取得するために、ビームラインには入射スリットと受光スリットが装備してあり、高圧アセンブリからの寄生散乱が除去可能である。$$Delta$$$$d$$/$$d$$=0.6%の高い分解能、0.2-8.4${AA}$の広いデータ取得可能$$d$$レンジおよび高い寄生散乱除去性能により、高温高圧下での結晶および液体の高精度な構造決定が可能となっている。

論文

Six-axis multi-anvil press for high-pressure, high-temperature neutron diffraction experiments

佐野 亜沙美; 服部 高典; 有馬 寛*; 山田 明寛*; 田幡 諭史*; 近藤 真弘*; 中村 昭浩*; 鍵 裕之*; 八木 健彦*

Review of Scientific Instruments, 85(11), p.113905_1 - 113905_8, 2014/11

 被引用回数:23 パーセンタイル:21.21(Instruments & Instrumentation)

飛行時間法による中性子高温高圧実験のための6軸型マルチアンビルプレス"圧姫"を開発した。プレスは6つの独立した油圧ラムにより中心の立方体空間に荷重をかける。MA6-6セルを用いた試験では9.3GPa, 2000Kまでの温度圧力発生を確認し、MA6-8を用いた試験では16GPa, 1273Kの温度圧力発生を確認した。6軸プレスはガイドブロックをもたないため、試料まわりに空間が確保できることが特徴である。このため入射スリットやラジアルコリメーター、中性子カメラといった周辺機器を試料の近くに置くことが可能となった。6軸プレスとコリメーター機器の組み合わせにより、ヒーターや圧力媒体からの寄生散乱を取り除くことができる。試料からの回折パターンのみを取得することができ、高温高圧下における結晶や液体の構造解析に有効である。

論文

Formation of NaCl-type monodeuteride LaD by the disproportionation reaction of LaD$$_{2}$$

町田 晃彦; 本田 充紀*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; et al.

Physical Review Letters, 108(20), p.205501_1 - 205501_5, 2012/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:42.39(Physics, Multidisciplinary)

希土類金属水素化物ではH/M=2及び3の化学量論比組成が存在する。2水素化物は金属格子がfcc構造でその四面体(T)サイトを水素が占有している。八面体(O)サイトも水素が占有すると3水素化物となる。これまでにLaH$$_{2.3}$$が高圧下、約11GPaで水素の高濃度相と低濃度相へ相分離することを放射光X線回折によって示した。今回実施したLaD$$_2$$の高圧下中性子回折実験から、相分離の生成物としてNaCl型構造の一重水素化物LaDが形成されることを初めて観測した。第一原理計算及び格子ダイナミクス計算からも高圧下でLaDが形成されることが示された。このNaCl型構造のLaHの発見は水素-金属間相互作用の水素占有サイト依存性の研究の足がかりとなる。

論文

Precise structural analyses of advanced materials under high-pressure and high-temperature

吉朝 朗*; 村井 敬一郎*; 有馬 寛*; 片山 芳則

International Journal of Modern Physics B, 25(31), p.4159 - 4162, 2011/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

高圧下での先端材料の精密構造解析がX線吸収微細構造(XAFS)と回折手法のそれぞれの利点を活用して行われた。高温高圧下その場観察測定は放射光施設とマルチアンビル型大容量圧力装置を用いて行われた。XAFSスペクトルは高温高圧下の相関係の研究に有用である。XAFSデバイワラー因子は圧力や温度に依存する非調和有効ポテンシャルを与える。フォノンのエネルギーと非調和性はおもに局所構造と結合の性格に影響される。

報告書

「J-PARC/MLF JAEAプロジェクト研究に関する研究会」講演資料集; 2010年9月29日,10月28日,10月29日,いばらき量子ビーム研究センター,東海村

梶本 亮一; 前川 藤夫; 有馬 寛; 吉成 静香*; 新井 正敏

JAEA-Review 2011-014, 213 Pages, 2011/06

JAEA-Review-2011-014.pdf:38.19MB

J-PARC・MLFでは、2008年末より供用を開始し、2010年はおおむね120kWでの安定したビーム供給が続き、実験研究もかなり進んできた。また、2010年12月からはいよいよ英国ISIS施設を超える200kWでの運転が開始された。このような時期を迎え、これまでJAEAのプロジェクト研究を実施した5台の中性子実験装置を対象として、9月29日に「J-PARC/MLF BL19研究会」、10月28日に「J-PARC/MLF BL04+BL10研究会」、そして10月29日に「J-PARC/MLF BL01+BL14研究会」を開催した。研究会では、これらの装置で行われたJAEAプロジェクト研究課題及び一部の一般研究課題の進捗状況の報告とともに、今後の方向性と解決すべき課題について議論が行われた。本報告書は、これら3研究会の講演要旨、及び、講演で使用された発表資料、及び議論の概要を収録したものである。

論文

Stress/strain effects on industrial superconducting composites

伊藤 崇芳; Harjo, S.; 長村 光造*; 辺見 努; 淡路 智*; 町屋 修太郎*; 小黒 英俊*; 西島 元*; 高橋 弘紀*; 松井 邦浩; et al.

Materials Science Forum, 681, p.209 - 214, 2011/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:39.23

The construction of the engineering materials diffractometer TAKUMI at J-PARC has been finished at the end of March 2009, and user programs have been started since January 2009. We proposed a project research with the title of "Stress/strain effects on industrial superconducting composites", and have carried out several preliminary experiments at TAKUMI. This project research aims to clarify internal strains behaviors in industrial superconducting materials generated due to their processes and/or during uses, and to understand the relation between the internal strains and their superconducting properties. Our interests are in developments of superconducting (Nb$$_3$$Sn, Nb$$_3$$Al, etc.) strands and HTC tapes, and in developments of superconducting (ITER and LHC) cables (composing many superconducting strands or tapes and other stabilizing and/or strengthening materials). In this opportunity, we will report our project research status more details.

論文

Aspire to become TAKUMI; TAKUMI present status and research topics

Harjo, S.; 相澤 一也; 伊藤 崇芳; 有馬 寛; 阿部 淳; 盛合 敦; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 中谷 健; 岩橋 孝明; et al.

Materials Science Forum, 652, p.99 - 104, 2010/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:0.51

J-PARCの工学材料回折装置「匠」の建設は2009年3月で終了し、それに先駆けて最終ステージの建設をしながら2008年9月にコミッショニングを開始した。コミッショニングでは、検出器の有効性及び安定性を確認した後に、直径2mmの焼鈍したピアノ線の回折プロファイルを高分解能モードのビームコリメーションで測定し、分解能$$Delta$$$$d$$/$$d$$が0.2%以下であることを確認した。また、匠を用いた研究の代表的な結果を報告する。

論文

A Cubic-anvil high-pressure device for pulsed neutron powder diffraction

阿部 淳; 荒川 雅*; 服部 高典; 有馬 寛; 鍵 裕之; 小松 一生*; 佐野 亜沙美; 上床 美也*; 松林 和幸*; Harjo, S.; et al.

Review of Scientific Instruments, 81(4), p.043910_1 - 043910_5, 2010/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:64.92(Instruments & Instrumentation)

キュービックアンビルセルを中性子回折実験用に小型化し、J-PARC/MLFの工学材料回折装置「匠」で高圧下での粉末回折測定を行った。アンビル材,圧媒体の開発やバックグラウンドと試料以外からの高圧装置部品に由来する回折ピーク強度を減少させ、高圧下における試料からのきれいな回折パターンを測定することに成功した。本研究結果は、キュービックタイプの高圧実験装置とJ-PARCのパルス中性子源の組合せが、高圧下における物性研究の有力な手段になることを示している。

論文

High pressure experiments with the engineering materials diffractometer (BL-19) at J-PARC

阿部 淳; 服部 高典; 小松 一生*; 有馬 寛; 荒川 雅*; 佐野 亜沙美; 鍵 裕之; Harjo, S.; 伊藤 崇芳; 盛合 敦; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 215, p.012023_1 - 012023_6, 2010/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:15.48

2008年から稼働し始めたJ-PARCの中性子実験施設MLFの工学材料回折装置「匠」に、高圧発生装置を持ち込み高圧中性子回折実験が可能であるか検討した。測定結果から高圧装置中にセットされた試料からの回折ピークが観測され、「匠」の光学系において高圧実験が可能であることが認められた。バックグランドノイズが高いなどの課題はあるが、本研究結果はJ-PARCにおいて初めての高圧中性子回折実験結果である。

論文

Designing PLANET; Neutron beamline for high-pressure material science at J-PARC

有馬 寛; 服部 高典; 小松 一生*; 阿部 淳; 内海 渉; 鍵 裕之*; 鈴木 昭夫*; 鈴谷 賢太郎; 神山 崇; 新井 正敏; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 215(1), p.012025_1 - 012025_6, 2010/03

J-PARC物質生命科学実験施設における高圧研究の専用ビームライン建設について、科学研究費補助金新学術領域研究(高温高圧中性子実験で拓く地球の物質科学:領域代表八木健彦)が採択され、平成21年度からBL11において超高圧中性子回折装置(PLANET)の建設が開始された。30GPa及び2500Kまでの温度圧力領域での中性子回折測定を研究対象とし、分光器室内には大型マルチアンビルプレスを設置する。本装置の概要並びに開発の現状について報告する。PLANETは水を含む地球深部物質の高温高圧下での結晶構造,マグマの局所構造,液体の圧力誘起構造変化を主要な研究テーマとして設計を行った。10mm$$^3$$以下の試料体積を対象として主検出器である90$$^{circ}$$バンクにおいて0.5%の装置分解能を持つ。4.3${AA}$のd値範囲を1フレームで測定することが可能である。中性子の輸送には11.5mの集光型中性子ガイド管を用い、結晶,液体それぞれの構造解析に適した波長領域での測定効率の向上を目指している。

論文

Designing PLANET; Neutron beamline for high-pressure material science at J-PARC

有馬 寛*; 服部 高典; 小松 一生*; 阿部 淳; 内海 渉; 鍵 裕之*; 鈴木 昭夫*; 鈴谷 賢太郎; 神山 崇*; 新井 正敏; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 215(1), p.012025_1 - 012025_6, 2010/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:3.29

高圧実験に特化したPLANETはパルス中性子施設J-PARCのBL11に建設されている。PLANETは、地球深部の高密度な含水鉱物,マグマ,軽元素液体を含む水素を含む物質の構造を研究することを目的としている。装置は、20GPa, 2000Kの温度圧力における粉末結晶,液体,非晶質の回折実験、イメージング実験を実現するものである。回折実験において、90$$^{circ}$$バンクを使用することで、第一フレームで0.2-4.1${AA}$$$d$$値をカバーしている。この研究では、PLANETの設計と仕様をモンテカルロシミュレーションを用いて評価した。

論文

J-PARC超高圧中性子回折装置PLANETの設計思想と建設状況

服部 高典; 有馬 寛; 内海 渉

波紋, 20(1), p.39 - 44, 2010/01

高圧研究に特化した新しい中性子ビームラインがJ-PARC/MLFに現在建設されている。その設計思想と建設状況を紹介する。このビームラインの最大の特徴は最大加重1500トンを持つ巨大な高圧プレスである。この装置と、最新の中性子技術を組合せることにより、数十GPa,数千度における物質,鉱物中の水素位置及びそれらが及ぼす物性への影響を明らかにすることができる。このことは、このビームラインが、水素に富んだ地球及び惑星の内部を探査するための強力なツールとなることを約束する。

論文

高温高圧下でのXAFS法と回折法によるAgIの研究(MS35)

吉朝 朗*; 有馬 寛; 福井 宏之*; 奥部 真樹*; 片山 芳則; 大高 理*

日本結晶学会誌, 51(1), p.66 - 69, 2009/02

われわれは高温高圧放射光実験によってAgIの精密な温度圧力相図を決定した。マルチアンビル高圧装置とSPring-8の放射光を利用することによって、X線回折及びXAFS測定が行われた。不規則岩塩構造相では、Agイオンが6配位席及び4配位席の両方を占有する。4配位席の占有率は、2GPa付近で最大の20%程度となる。岩塩構造から不規則岩塩構造への変化は、X線回折で観測される平均構造でははっきりしないが、XAFSで観測される局所構造でははっきりと現れた。EXAFSデバイワーラー因子からは原子間の有効二体ポテンシャルを高温高圧下でも求めることができる。圧力は有効ポテンシャルに大きな影響を及ぼし、非調和性が圧力とともに減少することが明らかになった。

論文

Neutron powder diffraction under high pressure at J-PARC

内海 渉; 鍵 裕之*; 小松 一生*; 有馬 寛*; 永井 隆哉*; 奥地 拓生*; 神山 崇*; 上床 美也*; 松林 和幸*; 八木 健彦*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.50 - 52, 2009/02

 被引用回数:11 パーセンタイル:35.15(Instruments & Instrumentation)

高圧をかけると多くの物質がその性質を大きく変える。高圧下の回折実験はそれらの現象を理解するうえで最も基本的な構造に関する情報を与える。J-PARCにおいて高圧下でのその場中性子回折実験が可能になれば、水素を含んだ結晶や軽元素液体などの高圧下での構造に関する優れた研究成果が得られると期待されている。現在検討中の中性子光学系や高圧発生装置について紹介する。

論文

JRR-3の高分解能中性子粉末回折装置を使った高圧実験

小松 一生*; 有馬 寛*; 鍵 裕之*; 奥地 拓生*; 佐々木 重雄*; 山内 宏樹; 深澤 裕; 井川 直樹; 内海 渉; 神山 崇*

高圧力の科学と技術, 18(2), p.170 - 172, 2008/05

現在東海村に建設中の大強度パルス中性子施設(J-PARC)や、集光デバイスの積極利用による中性子強度の増大は、「高圧」と「中性子」という2つのキーワードをつなぐ架け橋と期待される。高圧中性子科学分野で先行する英国ISISやフランスILLでは、パリエジンバラ(PE)セルを用いた10GPa程度までの圧力下での中性子粉末回折実験はルーチンワークとなっている。国内でも単結晶試料を用いた高圧下中性子回折実験は実績があり、PEセルを用いた中性子回折実験もわずかに例があるが、中性子強度の弱さから本格的な広がりを見せていない。日本独自の中性子回折用高圧セルの開発と平行して、PEセルの本格利用を検討することは有意義であるとの視点から、われわれはPEセルを原子力機構の研究用原子炉中性子施設JRR-3内にある高分解能粉末中性子回折装置HRPDに導入し、高圧下中性子粉末回折実験を行った。本短報では、その結果を簡単に報告する。

論文

${it In-situ}$ XAFS and XRD studies of pressure-induced local structural change in liquid AgI

有馬 寛*; 大高 理*; 服部 高典; 片山 芳則; 内海 渉; 吉朝 朗*

Journal of Physics; Condensed Matter, 19(7), p.076104_1 - 076104_7, 2007/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:41.18(Physics, Condensed Matter)

液体AgIの圧力誘起構造変化を調べるために、約1200K, 6GPaの温度圧力範囲において高温高圧XAFS及びXRDを行った。XANESスペクトル及び$$S$$($$Q$$)の変化は液体AgIの短距離秩序が変化することを示している。約2GPaまでのAg-I距離の増大は、局所構造が配位数が4から4より大きなものへと変化することを示している。約2GPaより高い圧力下での、Ag-I距離の減少は、2GPaで上記構造変化が完了し、高圧Formが安定になることを示している。Ag-I距離の結晶相におけるものとの比較から、液体の高圧Formの構造は、空孔を含んだ岩塩構造に類似していることを示している。

論文

X-ray diffraction experiments under pulsed magnetic fields above 30T

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 松田 康弘*; 上田 勇治*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 有馬 孝尚*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 238(1-4), p.233 - 236, 2005/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:44.85(Instruments & Instrumentation)

通常強磁場下でのX線回折実験は超伝導マグネットを用いて行われ、このため、最大磁場は15Tとなっている。この限界を超えるため、われわれは、パルス磁場を組み込んだX線回折システムを構築した。8T近傍で起こるPr$$_{0.6}$$Ca$$_{0.4}$$MnO$$_3$$の構造相転移と26T近傍で起こるYbInCu$$_4$$の価数転移をデモンストレーションとして示す。

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