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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:5 パーセンタイル:64.73(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:2 パーセンタイル:24.61

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:2.35

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

Establishment of a rearing system of the extremotolerant tardigrade ${it Ramazzottius varieornatus}$; A New model animal for astrobiology

堀川 大樹*; 國枝 武和*; 阿部 渉*; 渡邊 匡彦*; 中原 雄一*; 行弘 文子*; 坂下 哲哉; 浜田 信行*; 和田 成一*; 舟山 知夫; et al.

Astrobiology, 8(3), p.549 - 556, 2008/06

 被引用回数:48 パーセンタイル:13.48(Astronomy & Astrophysics)

クマムシの一種、ヨコヅナクマムシ${it Ramazzottius varieornatus}$が藻類${it Chlorella vulgaris}$を餌として培養可能であることを報告する。本飼育条件にて、クマムシの平均寿命は35日、卵の孵化に要する時間が5.7日、孵化後9日で排卵した。本種の培養個体の乾眠能力を調査したところ、卵,幼体,成体のいずれの発生段階においても乾眠に移行できることがわかった。さらに、乾眠状態の成体は-196$$^{circ}$$Cの超低温や100$$^{circ}$$Cの高温,99.8%のアセトニトリル,1GPaの超高圧,5000Gyの$$^{4}$$Heイオン照射にも耐えうることがわかった。以上の結果から、ヨコヅナクマムシは、宇宙生物学における多細胞生物研究のモデルとして有用であると考えられる。

口頭

極限環境耐性動物クマムシの一種、${it Ramazzottius varieornatus}$の培養法の確立

和達 大樹*; 國枝 武和*; 阿部 渉*; 中原 雄一*; 渡邊 匡彦*; 坂下 哲哉; 浜田 信行*; 小林 泰彦; 東 正剛*; 奥田 隆*

no journal, , 

クマムシを極限環境高等生物のモデル生物として発展させるため、複数種のクマムシを採集し、簡便な培養が可能な種を探索した。野外調査によって得られた4種類のクマムシのうち、札幌市の路上のコケから採取したクマムシの一種、${it Ramazzottius varieornatus}$${it C. vulgaris}$を餌として成長・繁殖できることがわかった。人工培養環境下における${it R. varieornatus}$の寿命はおよそ35日間であり、孵化期間は5.7日であった。生殖様式は単為生殖か自家生殖であることが判明し、1個体あたり、生涯に8個の卵を産んだ。また、${it R. varieornatus}$は、卵,幼体,成体のすべての発生ステージにおいて乾眠に移行できることが確認された。さらに、乾眠状態の成体の${it R. varieornatus}$を種々の極限環境に暴露しても、高い生存率を示した。

口頭

ヨコヅナクマムシ${it Ramazzottius varieornatus}$; 宇宙生物学の研究モデルとして

堀川 大樹*; 國枝 武和*; 阿部 渉*; 越川 滋行*; 中原 雄一*; 渡邊 匡彦*; 岩田 健一*; 坂下 哲哉; 浜田 信行*; 東 正剛*; et al.

no journal, , 

クマムシの一種、ヨコヅナクマムシ${it Ramazzottius varieornatus}$が藻類${it Chlorella vulgaris}$を餌として培養可能であることを報告する。本種の培養個体の乾眠能力を調査したところ、卵,幼体,成体のいずれの発生段階においても乾眠に移行できることがわかった。さらに、乾眠状態の成体は-196$$^{circ}$$Cの超低温や100$$^{circ}$$Cの高温,99.8%のアセトニトリル,1GPaの超高圧,5000GyのHeイオン照射にも耐えうることがわかった。以上の結果から、ヨコヅナクマムシは、宇宙生物学における多細胞生物研究のモデルとして有用であると考えられる。

口頭

J-PARCの共用開始と中性子利用高圧研究の戦略

内海 渉; 阿部 淳; 服部 高典; 深澤 裕; 山内 宏樹; 井川 直樹; 鍵 裕之; 有馬 寛*; 荒川 雅; 小松 一生*; et al.

no journal, , 

J-PARCが、2008年12月より施設共用運転が開始され、世界最高レベルのパルス中性子を利用して、高圧下における物質・材料研究や地球科学研究が大きく発展することが期待されている。J-PARCのビームライン整備状況や、中性子利用高圧研究の戦略について概要を報告する。

口頭

中性子回折による材料研究; J-PARC工学材料回折装置「匠」の概要

阿部 淳; Harjo, S.; 盛合 敦; 伊藤 崇芳; 相澤 一也; 新井 正敏; 内海 渉

no journal, , 

茨城県の東海村において、大強度陽子加速器施設J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)が建設されている。J-PARCは3器の加速器と、物質・生命科学実験施設(MLF),原子核素粒子実験施設(ハドロン実験施設),ニュートリノ実験施設及び核変換実験施設の4つの実験施設から構成される。応力・ひずみ解析や結晶構造解析などを含む材料工学の研究を行うための飛行時間型中性子回折装置(工学材料回折装置「匠」)がMLFのビームポートNo.19に建設中である。匠の設計では、次のような応用を考慮した。(1)工業部品内のひずみ又は応力の評価,(2)変形及び熱的なプロセス中の構造の変化,(3)工学材料中の微少領域での結晶構造解析,(4)製造過程及び使用中のその場測定及び(5)集合組織解析、などである。また、匠の光学系,試料空間が高圧実験にマッチすることから、匠において高圧中性子散乱実験を行うことを検討している。本講演では、匠の概要と匠での高圧実験について述べる。

口頭

J-PARC「匠」における高圧実験

阿部 淳; Harjo, S.; 盛合 敦; 伊藤 崇芳; 相澤 一也; 新井 正敏; 有馬 寛; 鍵 裕之; 服部 高典; 内海 渉

no journal, , 

大強度陽子加速器施設J-PARC(Japan Proton Accelerator Research Complex)が、日本原子力研究開発機構(JAEA)と高エネルギー加速器研究機構(KEK)により共同で建設されている。J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)において、応力・ひずみ解析や結晶構造解析などを含む材料工学の研究を行うための飛行時間型中性子回折装置(工学材料回折装置「匠」)が建設中である。本講演では、匠の概要及び匠を用いた高圧中性子回折実験について解説する。匠は光学系及び試料空間環境が高圧実験に適合するため、匠において高圧中性子散乱実験を行うことを検討している。そのために、PEセル利用の検討、中性子ビーム強度を増大させるための集光デバイスの開発が進められている。また高温を安定して発生できる日本独自の中性子用高圧セルの開発も進められ、高温高圧下における中性子実験も検討されている。これらにより氷物質,磁性の研究などの高圧物質科学から高温高圧での地球惑星科学分野での新たな展開が期待される。

口頭

MLF/J-PARC工学材料回折装置「匠」の現状

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

no journal, , 

MLF/J-PARCに設置された工学材料回折装置「匠」は2008年9月に中性子ビームを受け入れ、コミッショニングを開始した。ビーム整形用のスリットやラジアルコリメータは、まだ未設置であるが、試料テーブルの他に2台のシンチレータ検出器が据付けられている(今年度末には、全10台完備)。検出器とデータ収集系及びデータ収集系のソフトウェアの調整がほぼ問題なく実施できた。3種類(fcc単相,bcc単相及び67vol%fcc+33vol%bcc 2相,各$$phi$$10mm高さ50mm)のFe合金試料の中性子回折測定を行い、fcc単相試料の回折パターンから装置分解能$$Delta$$d/dが0.40%程度であることがわかった。用いた試料のひずみの存在による散乱ビームの広がりや、データ補正(タイムフォーカシング)がまだ不十分であるので、さらなる補正を行うと分解能が向上し、ビーム整形スリットを導入すると高分解能モードでは$$Delta$$d/dが0.2%以下を達成できる見込である。今後、供用開始に向けて、装置コミッショニングを継続する。

口頭

J-PARC/MLF「匠」での高圧中性子回折実験

阿部 淳; 服部 高典; 有馬 寛; Harjo, S.; 盛合 敦; 伊藤 崇芳; 相澤 一也; 新井 正敏; 内海 渉; 荒川 雅; et al.

no journal, , 

大強度陽子加速器施設J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)において、応力・ひずみ解析や結晶構造解析などを含む材料工学の研究を行うための飛行時間型中性子回折装置(工学材料回折装置「匠」)が設置された。本講演では、匠の概要及び匠における高圧中性子回折実験について解説する。匠は検出器などの光学系及び試料空間環境が高圧実験に適合するため、匠において高圧中性子散乱実験を行うことが可能である。そのために、PEセル利用の検討,中性子ビーム強度を増大させるための集光デバイスの開発が進められている。また高温を安定して発生できる日本独自の中性子用高圧セルの開発も進められ、高温高圧下における中性子実験も検討されている。これらにより未踏温度圧力条件下での中性子回折実験が可能であり、氷物質,磁性の研究などの高圧物質科学から高温高圧での地球惑星科学分野での新たな展開が期待される。

口頭

MLF/J-PARC工学材料回折装置「匠」の供用に向けての現状

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

no journal, , 

平成18年度に予算化され、J-PARC物質・生命科学実験施設BL19に建設が進められていた工学材料回折装置「匠」は12月の供用開始に向けて、2008年9月に中性子ビームを受け入れ、オンビームコミッショニングを開始した。匠では、実用材料,新規複合材料等の評価・開発のための残留応力解析を目的とした中性子回折法による歪測定と高圧条件下の中性子回折実験等が展開される。本報告では、供用に向けてのハードウェア,ソフトウェア,試料環境機器の整備状況及びコミッショニング状況と供用時に実施される装置グループ提案課題,2件のプロジェクト課題を概観する。

口頭

MLF/J-PARC工学材料回折装置; 匠の現状

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

no journal, , 

J-PARCにて、物体内のひずみまたは応力の評価,変形及び熱的プロセス中の構造変化の評価,製造過程及び使用中のその場測定や微視組織解析等のような材料工学分野の研究や産業利用を推進するため、原子力機構は、工学材料回折装置「匠」を整備している。匠は測定精度(分解能)及び測定効率ともに同種の装置の中でトップクラスである。現在建設の最終段階にあり、コミッショニングや幾つかの供用実験も既に行っている。これまでに、各種の装置パラメータ,装置性能の評価,確認のためにシリコン粉末標準試料や鉄ブロックなどの測定を行っている。この結果から、ほぼ設計値通りの$$Delta$$d/d=0.24%の装置分解能が達成されていることが確認できた。応力解析の結果などを加えて、装置性能や測定例について報告する。

口頭

J-PARC工学材料回折装置「匠」における高圧中性子回折実験の最新結果

服部 高典; 阿部 淳; 有馬 寛; 荒川 雅; 小松 一生*; 奥地 拓生*; 鍵 裕之; 内海 渉; Harjo, S.; 伊藤 崇芳

no journal, , 

これまで高圧中性子実験は、そのソースフラックスの不足のために限られたものであった。しかしながら現在、大強度陽子加速器施設J-PARCが建設され、高圧中性子実験が可能になってきた。高圧中性子実験は、これまでわれわれの手に入れることのできなかった情報(軽元素の位置や原子のダイナミックス)を提供するために、垂涎の的となっている。本稿では、J-PARC工学材料測定装置「匠」を用いての、初めての高圧TOF実験結果を紹介し、高圧中性子回折の今後の展開を述べる。

口頭

Study of instrumental design for high-pressure material science diffractometer at MLF, 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.

no journal, , 

近年の大強度パルス中性子実験施設の稼働に伴い、高温高圧領域をターゲットとした研究に注目が集まっている。本発表ではJ-PARC/MLFのNo.11ビームラインに建設中の超高圧中性子回折装置の装置設計について述べる。本装置は15GPa, 2000Kまでの温度圧力領域における結晶及びガラス,液体の構造解析を目的としている。ビームラインの特徴は次の2点である。(1)中性子実験用に新規開発するマルチアンビル高圧発生装置とナノ多結晶ダイヤモンドセルを導入する。(2)1mm$$^{3}$$$$sim$$10mm$$^{3}$$程度の微小な試料での効率的な測定を行うためにスーパーミラーによる集光を行う。設計の現状とMcStas, PHITSを用いたモンテカルロシミュレーションによるビームライン性能評価の結果について述べる。

口頭

A Feasibility study of neutron powder diffraction under high pressure with the Engineering Materials Diffractometer "TAKUMI" at J-PARC

阿部 淳; 服部 高典; 小松 一生*; 有馬 寛; 荒川 雅*; 奥地 拓生*; 鍵 裕之; 八木 健彦*; 上床 美也*; 松林 和幸*; et al.

no journal, , 

2009年の1月2月にJ-PARC/MLFの工学材料回折装置「匠」に2種類の高圧装置、パリ-エジンバラプレスとパームキュービックアンビルセルを持ち込んで、高圧中性子回折実験を行った。試料には鉛を用い、鉛の中性子回折線を観察することで、「匠」において高圧実験が可能であるか検討した。どちらの高圧装置を用いても鉛のピークが観測され、パームキュービックアンビルセルを用いた高圧の測定では、圧力増加に伴い鉛のピークがd値の低くなる方へシフトした。このことから、J-PARCの「匠」において高圧中性子回折実験が可能になったと言える。

口頭

J-PARCにおける高温高圧中性子散乱ビームラインの建設

内海 渉; 服部 高典; 有馬 寛; 小松 一生*; 阿部 淳; 鍵 裕之*; 八木 健彦*

no journal, , 

J-PARCが平成20年度より稼動を開始し、世界最高レベルのパルス中性子を供給する物質・生命科学実験(MLF)における共用運転も12月より開始された。今後、地球惑星科学研究における強力なツールになるものと期待され、運用を開始した粉末中性子回折ビームラインに高圧発生装置を持ち込んで、試験的な実験も開始されている。高圧研究の専用ビームラインに関しては、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年度からその建設が開始されることが決まった。本ビームラインの概要並びにスケジュールについて報告する。

口頭

Strategy of high pressure research with pulsed neutron at J-PARC

内海 渉; 鍵 裕之*; 服部 高典; 有馬 寛; 小松 一生*; 阿部 淳; 永井 隆哉*; 奥地 拓生*; Harjo, S.; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

J-PARCは、大強度陽子加速器施設であり、世界最強クラスのパルス中性子を発生できる。J-PARCの運用開始により、高圧下の物質科学や地球内部構造探求が大きく進展することが期待されている。最初の高圧実験が、工業材料回折装置(BL19)で行われた。また、2011年の運用開始をめざして高圧専用ビームラインの建設も始まった。

口頭

Designing the 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.

no journal, , 

A neutron beamline dedicated to high-pressure material science is now being constructed on BL11 at the spallation neutron source of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The beamline realizes the measurement of diffraction and radiography for powder and liquid, glass samples at high pressures up to 15 GPa and 2000 K. The beamline aims to study crystal structure of hydrogen-bearing materials including hydrous minerals of the Earth's deep interior and structure of magma and light element liquids. In order to achieve our goal, the beamline has two characteristics. One is the installation of a large-sized hydraulic press and the other is using supermirror focusing guides. Here, we report the current design and the performance of the beamline estimated with Monte-Carlo simulation program McStas and PHITS.

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