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論文

Role of higher-order effects in spin-misalignment small-angle neutron scattering of high-pressure torsion nickel

大場 洋次郎; Bersweiler, M.*; Titov, I.*; 足立 望*; 戸高 義一*; Gilbert, E. P.*; Steinke, N.-J.*; Metlov, K. L.*; Michels, A.*

Physical Review Materials (Internet), 5(8), p.084410_1 - 084410_9, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

We found that nanosized spin misalignments in pure nickel processed via high-pressure torsion straining persist up to the magnetic field 4 T using small-angle neutron scattering (SANS). The spin-misalignment scattering patterns are elongated perpendicular to the applied magnetic field and different from the conventional micromagnetic SANS theory based on the second order contribution in spin misalignment amplitude. This means that the high-pressure torsion straining makes higher-order effects in the micromagnetic SANS cross sections observable. This results will fuel the further development of the micromagnetic SANS theory.

論文

Revealing defect-induced spin disorder in nanocrystalline Ni

Bersweiler, M.*; Sinaga, E. P.*; Peral, I.*; 足立 望*; Bender, P.*; Steinke, N.-J.*; Gilbert, E. P.*; 戸高 義一*; Michels, A.*; 大場 洋次郎

Physical Review Materials (Internet), 5(4), p.044409_1 - 044409_7, 2021/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:69.4(Materials Science, Multidisciplinary)

Using small-angle neutron scattering (SANS), we found that the high-density of crystal defects induced via high-pressure torsion (HPT) straining cause a significant spin-misalignment scattering in pure Ni. The analysis of the correlation length of the spin misalignments provided that the spin misalignments surround the defect with the size of 11 nm in HPT-strained nickel.

論文

Anomalous magnetic anisotropy and magnetic nanostructure in pure Fe induced by high-pressure torsion straining

大場 洋次郎; 足立 望*; 戸高 義一*; Gilbert, E. P.*; 間宮 広明*

Physical Review Research (Internet), 2(3), p.033473_1 - 033473_6, 2020/11

Formation of nanosized spin misalignment was found in pure iron processed by high-pressure torsion straining. The small-angle neutron scattering profiles show that the spin misalignment remains in magnetic field up to 10 T, whereas the magnetization is almost saturated below 1 T based on the magnetic measurement. These results indicates that anomalous magnetic anisotropy is induced in pure iron via the high-pressure torsion straining.

論文

The Joint evaluated fission and fusion nuclear data library, JEFF-3.3

Plompen, A. J. M.*; Cabellos, O.*; De Saint Jean, C.*; Fleming, M.*; Algora, A.*; Angelone, M.*; Archier, P.*; Bauge, E.*; Bersillon, O.*; Blokhin, A.*; et al.

European Physical Journal A, 56(7), p.181_1 - 181_108, 2020/07

 被引用回数:73 パーセンタイル:99.41(Physics, Nuclear)

本論文では、核分裂と核融合のための統合評価済み核データファイルのバージョン3.3(JEFF-3.3)について説明する。中性子との反応が重要な核種の$$^{235}$$U, $$^{238}$$U, $$^{239}$$Pu, $$^{241}$$Am, $$^{23}$$Na, $$^{59}$$Ni, Cr, Cu, Zr, Cd, Hf, Au, Pb, Biについて、新しい核データ評価結果を示す。JEFF-3.3には、核分裂収率, 即発核分裂スペクトル, 核分裂平均中性子発生数の新しいデータが含まれる。更に、放射崩壊, 熱中性子散乱, ガンマ線放出, 中性子による放射化, 遅発中性子, 照射損傷に関する新しいデータも含まれている。JEFF-3.3は、TENDLプロジェクトのファイルで補完しており、光子, 陽子, 重陽子, 三重陽子, $$^{3}$$He核, アルファ粒子による反応ライブラリについては、TENDL-2017から採用した。また、不確かさの定量化に対する要求の高まりから、多くの共分散データが新しく追加された。JEFF-3.3を用いた解析の結果と臨界性, 遅発中性子割合, 遮蔽, 崩壊熱に対するベンチマーク実験の結果を比較することにより、JEFF-3.3は幅広い原子核技術の応用分野、特に原子力エネルギーの分野において優れた性能を持っていることが分かった。

論文

Energy-resolved small-angle neutron scattering from steel

大場 洋次郎*; 諸岡 聡; 大石 一城*; 鈴木 淳市*; 高田 慎一; 佐藤 信浩*; 井上 倫太郎*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*; 杉山 正明*

Journal of Applied Crystallography, 50(2), p.334 - 339, 2017/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:26.99(Chemistry, Multidisciplinary)

Recent progress of pulsed neutron sources has enabled energy-resolved analysis of neutron attenuation spectra, which include information on neutron scattering. In this study, a new analysis technique for small-angle neutron scattering (SANS) is demonstrated. A clear difference is observed in the neutron attenuation spectra between steels with different nanostructures; this difference can be understood as arising from attenuation due to SANS. The neutron attenuation spectra, calculated from the corresponding SANS profiles, agree well with the experimentally observed attenuation spectra. This result indicates that measurement of neutron attenuation spectra may enable the development of a novel experimental technique, i.e. energy-resolved SANS (ESANS).

論文

Characterization of microstructure using Bragg edge and energy-resolved small-angle neutron scattering

大場 洋次郎; 諸岡 聡; 大石 一城*; 鈴木 淳市*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*

Proceedings of 5th International Symposium on Steel Science (ISSS 2017), p.151 - 154, 2017/00

中性子散乱は鉄鋼中のミクロ組織の定量評価に適した実験手法であり、鉄鋼研究分野での活用が進んできている。特に、中性子回折法は鉄鋼母相の格子ひずみや結晶集合組織等の解析に利用され、中性子小角散乱法は析出物や介在物等の第二相の解析に利用されている。鉄鋼の力学特性には母相と第二相の両方が密接に関わっていることから、鉄鋼のミクロ組織と特性の関係を明らかにするためには、回折と小角散乱の両方を測定し、両者から得られる情報を合わせて総合的に考える必要がある。近年、J-PARC等の新しいパルス中性子源が稼働し、ブラッグエッジ解析やエネルギー分析型中性子小角散乱法等の新しい中性子散乱測定手法が利用可能になったことで、実験のフレキシビリティが向上し、回折と小角散乱を同時に測定しやすい環境が整ってきた。そこで、これらを活用した回折と小角散乱の同時測定について、鉄鋼材料への適用例を基に議論する。

論文

Magnetic scattering in the simultaneous measurement of small-angle neutron scattering and Bragg edge transmission from steel

大場 洋次郎*; 諸岡 聡; 大石 一城*; 佐藤 信浩*; 井上 倫太郎*; 足立 望*; 鈴木 淳市*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*; 杉山 正明*

Journal of Applied Crystallography, 49(5), p.1659 - 1664, 2016/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:63.8(Chemistry, Multidisciplinary)

Pulsed neutron sources enable the simultaneous measurement of small-angle neutron scattering (SANS) and Bragg edge transmission. This simultaneous measurement is useful for microstructural characterization in steel. Since most steels are ferromagnetic, magnetic scattering contributions should be considered in both SANS and Bragg edge transmission analyses. An expression for the magnetic scattering contribution to Bragg edge transmission analysis has been derived. The analysis using this expression was applied to Cu steel. The ferrite crystallite size estimated from this Bragg edge transmission analysis with the magnetic scattering contribution was larger than that estimated using conventional expressions. This result indicates that magnetic scattering has to be taken into account for quantitative Bragg edge transmission analysis. In the SANS analysis, the ratio of magnetic to nuclear scattering contributions revealed that the precipitates consist of body-centered cubic Cu$$_{0.7}$$Fe$$_{0.3}$$ and pure Cu, which probably has 9R structure including elastic strain and vacancies. These results show that effective use of the magnetic scattering contribution allows detailed analyses of steel microstructure.

口頭

鋼中に含まれる硬質/軟質分散第2相粒子の塑性変形挙動

諸岡 聡; 大場 洋次郎*; 土山 聡宏*; 赤間 大地*; Gilbert, E. P.*

no journal, , 

本研究は、中性子小角散乱(SANS)法を用いて任意の圧下率を与えた圧延材に対して、第2相粒子の塑性変形挙動を定量的に理解することを目的とする。特に、冷間圧延加工による硬質分散VC粒子(母相より剛性が高い粒子)と軟質分散Cu粒子(母相より剛性が低い粒子)の形態、粒子径、数密度などの変化に着目して定量解析する。硬質粒子の場合、圧下率の増加に伴い、形態、粒子径、数密度の変化が非常に小さいことから、母相が大きく塑性変形しても粒子自体は塑性変形しにくいことが分かる。したがって、硬質粒子は変形能が小さいため、大きな加工硬化は得られるが、粒子割れやボイド形成の核となることから延性の低下を招く。一方で、軟質粒子の場合、圧下率の増加に伴い、形態、粒子径、数密度の変化が非常に大きいことから、母相の大きな塑性変形とともに粒子自体も塑性変形しやすいことが分かる。したがって、軟質粒子は変形能が大きいため、大きな加工硬化を得ることは困難であるが、粒子自体が塑性変形し、内部応力を緩和する作用があるため、延性を維持することができる。このように小角散乱測定は微細な析出物の塑性変形挙動を定量的に観測するツールとしても有効的である。

口頭

Characterization of microstructure in steel using simultaneous measurement of neutron diffraction, small-angle neutron scattering, and neutron transmission

大場 洋次郎; 諸岡 聡; 大石 一城*; 鈴木 淳市*; 土山 聡宏*; Gilbert, E. P.*

no journal, , 

鉄鋼材料中のミクロ組織は力学特性と密接に関連しているため、その精密な評価が重要である。中性子散乱法は、ミクロ組織の評価に有効であり、様々な研究で利用されている。近年、中性子透過率スペクトルの解析技術が発達し、通常の散乱測定だけでなく透過率測定にもっても散乱と同様に構造の情報が得られるようになってきている。この透過率測定の技術と散乱測定技術を組み合わせると、従来よりもフレキシブルな実験が可能になり、中性子の利用範囲が拡大することが期待される。そこで本講演では、これらの中性子実験技術の特徴と応用例を述べ、今後の展開を議論する。

口頭

Revealing defect-induced spin disorder in nanocrystalline Ni

Bersweiler, M.*; Sinaga, E. P.*; Peral, I.*; 足立 望*; Bender, P.*; Steinke, N.-J.*; Gilbert, E. P.*; 戸高 義一*; 大場 洋次郎; Michels, A.*

no journal, , 

Magnetic properties of nanocrystalline nickel prepared via high-pressure torsion straining was investigated using magnetometry and magnetic small-angle neutron scattering to study the influence of the microstructure on magnetism. The magnetometry shows a significant increase of the coercivity compared to nondeformed polycrystalline nickel. The neutron data detect a nanoscale spin misalignment caused by the high density of crystal defects created by severe plastic deformation during the sample preparation. These results indicate that magnetic anisotropy is enhanced around the crystal defects.

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