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論文

Generation and application of ultrahigh monochromatic X-ray using high-quality $$^{57}$$FeBO$$_{3}$$ single crystal

三井 隆也; 瀬戸 誠; 菊田 惺志*; 平尾 直久*; 大石 康生*; 武居 文彦*; 小林 康浩*; 北尾 真司*; 東谷口 聡*; 増田 亮*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 46(2), p.821 - 825, 2007/02

https://doi.org/10.1143/JJAP.46.821
 被引用回数：33 パーセンタイル：74.29(Physics, Applied)

$$^{57}$$Feを富化した反強磁性体$$^{57}$$FeBO$$_{3}$$単結晶のネール温度近傍における純核ブラッグ反射を利用して、SPring-8の日本原子力研究開発機構の専用ビームラインBL11XUにおいて、neVオーダーのエネルギー分解能を持つ超単色のシングルラインX線を12000cpsの世界最高の強度で発生することに成功した。本実験では、得られた超単色X線のビーム特性と放射光メスバウアースペクトル測定におけるパフォーマンスが調べられた。放射光の微小ビームを利用した典型例として、ダイアモンドアンビルセル内の超高圧下における鉄多結晶の圧力誘起磁気転移も観測された。

論文

Flux growth of $$^{57}$$Fe-enriched very high quality iron borate single crystal and observation of magnetic domain structure using X-ray double crystal topography

三井 隆也; 武居 文彦*; 北尾 真司*; 瀬戸 誠; 原見 太幹; Zhang, X.*; 依田 芳卓*; 菊田 惺志*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 30(1), p.7 - 10, 2005/03

核共鳴ブラッグ散乱を利用して、放射光からneVオーダーの超単色光を取り出すための光学素子として、$$^{57}$$Feをエンリッチした大型のFeBO$$_{3}$$単結晶をフラックス法により育成した。結晶性は放射光による平面波トポグラフィーにより評価された。ロッキングカーブの測定から、無磁条件下で結晶の磁化状態が多磁区構造であっても、半値幅が4秒程度の非常に良質単結晶であることがわかった。X線トポグラフィーの結果から、この結晶中が周期性のある磁区構造パターンを持ち、この構造が高い結晶完全性に関連していることが明らかになった。本発表では、上記の結晶評価実験に加えて、本結晶によるネール転移温度近傍での核共鳴ブラッグ散乱現象を利用した放射光X線のneVオーダーの超単色化実験の結果について報告する。

論文

Experimental study of the influence of magnetic phase transition on the M$"o$ssbauer time spectra of the nuclear forward scattering

三井 隆也; 北尾 真司*; 瀬戸 誠*; 依田 芳卓*; 菊田 惺志*

Journal of the Physical Society of Japan, 68(12), p.4049 - 4050, 1999/12

https://doi.org/10.1143/JPSJ.68.4049
 被引用回数：3 パーセンタイル：33.44(Physics, Multidisciplinary)

SPring-8アンジュレータビームラインBL09において反強磁性体$$^{57}$$FeBO$$_{3}$$単結晶のネール温度近傍における核共鳴前方散乱特性を調べた。相転移温度近傍で観測された時間スペクトルには内部磁場の消失に対応して量子ビートが消失するのと対照的に、ダイナミカルビートの周期幅が極端に短くなることが観測された。このことは相転移温度近傍で、X線光子の結晶中での多重散乱過程に大きな変化が生じていることを意味する。本論文ではこの原因が核の励起準移の縮退であることが理論解析から明らかにされる。

論文

Determination of the scattering lengths of gallium isotopes by neutron interferometry with PNO-apparatus in JRR-3M

富満 広; 長谷川 祐司*; 相澤 一也; 菊田 惺志*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 420(3), p.453 - 466, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(98)01172-3
 被引用回数：2 パーセンタイル：27.57(Instruments & Instrumentation)

精密中性子光学実験を行う目的で、JRR-3MにPNO装置を設置した。Si-ILL型干渉計を用いて、ガリウム同位体$$^{69}$$Ga,$$^{71}$$Gaの干渉性中性子散乱長を測定した。結果は、それぞれ、8.053$$pm$$0.013fm,6.170$$pm$$0.011fmであった。これらの値は、従来他の方法で求められていた値を、各1桁以上精度向上させたものであり、干渉計法の威力を示したものである。

論文

Moessbauer time spectra of the nuclear forward scattering from coherently vibrating resonant nuclei

三井 隆也; 清水 達夫*; 今井 康彦*; 依田 芳卓*; X.W.Zhang*; 武居 文彦*; 原見 太幹; 菊田 惺志*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 36(10), p.6525 - 6529, 1997/10

https://doi.org/10.1143/JJAP.36.6525
 被引用回数：8 パーセンタイル：44.14(Physics, Applied)

放射光により瞬時励起された物質からの核共鳴散乱線は比較的長い時間($$^{57}$$Fe核の場合で100ns)に渡り放射される。特に前方方向に散乱される核共鳴散乱は物質中で多重回共鳴吸収を繰り返した後、コヒーレントなX線電場の重ね合わせとして観測されるので散乱の時間応答は崩壊中に生じるX線波長(0.86$AA,$^{57}$$Fe)オーダーの核の位置変化に対し極めて敏感に変化する。本研究では反強磁性体$$^{57}$$FeBO$$_{3}$$単結晶に外部から放射光パルスに同期したRF磁場を印加し、この結晶中に生じる不均一、微小な原子振動がメスバウアー時間スペクトルに与える影響を調べた。観測された時間スペクトルから、結晶の磁化状態が放射光励起時刻の状態に戻る時に著しい強度エンハンスメントが生じることが初めて示された。この現象の解析は、多重核共鳴吸収理論を共鳴核が振動する系に適用して行われた。その結果、結晶のビーム方向に対する歪みのサイズが1$AA$以下のオーダーで決定された。

論文

Applications of X-ray nuclear resonant scattering with the use of synchrotron radiation

菊田 惺志*; 依田 芳卓*; 小山 一郎*; 清水 達夫*; 五十嵐 博*; 泉 弘一*; 国宗 依信*; 瀬戸 誠*; 三井 隆也; 原見 太幹; et al.

X-Ray and Inner Shell-Processes (AIP Conference Proceedings 389), p.351 - 365, 1997/01

https://doi.org/10.1063/1.52249

本論文では、我々のグループで最近行われた核共鳴散乱の応用実験に関して、以下のような実験成果が報告される。(1)放射光による$$^{161}$$Dy、$$^{151}$$Euの核励起後の集団的崩壊を内部転換過程で生じるL-X線の時間遅れを検出することで観測した。(2)集団励起後、反強磁性体$$^{57}$$FeBO$$_{3}$$単結晶中の原子の内部磁場を1nsで高速反転させた時の核共鳴前方散乱の時間スペクトルを観測した。(3)反強磁性体$$^{57}$$FeBO$$_{3}$$に放射光パルスに同期をとったrf磁場(f=2.38MHz)を印加した時の核共鳴前方散乱の時間スペクトルを観測した。(4)核共鳴非弾性散乱の応用として、300K、150Kにおける$$alpha$$Feフォイルのフォノンエネルギースペクトルの測定を行った。また、300K、373Kでの磁性流体中の$$^{57}$$Fe微粒子の非弾性メスバウアースペクトルも観測された。(5)$$^{57}$$FeBO$$_{3}$$(333)(855)の同時反射が起きた時の核ブラッグ散乱特性が調べられた。(6)トリスタン(MR)からの干渉性の良いX線を利用し、X線領域での二光子相関実験が行われた。

報告書

LiTaO$$_{3}$$結晶のX線による評価

塩飽 秀啓; 依田 芳卓*; 原見 太幹; 菊田 惺志*; 大野 英雄

JAERI-Research 94-032, 44 Pages, 1994/11

JAERI-Research-94-032.pdf:2.96MB

6.21keVのエネルギーを取り出し、核共鳴散乱光学素子となりうるリチウムタンタレート(LiTaO$$_{3}$$)結晶の結晶性について、放射光X線を用いて行った。その結果、市販されている結晶(SAW(Surface Acoustic Wave) grade結晶)では、回折強度曲線の半値幅が40秒もあり、また結晶表面には多くの歪みが存在し、核共鳴散乱光学素子として相応しくないことが分かった。しかし、結晶に化学処理を施し、表面近傍の歪み層を取り除くと、歪みのある結晶構造に変わりはないが、半値幅が5秒程度の領域が現われ、核共鳴散乱光学素子として充分利用できることが分かった。

論文

High perfection $$alpha$$-$$^{57}$$Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$ crystals for nuclear bragg scattering

C.Suzuki*; 大野 英雄; 武居 文彦*; 坂井 富美子*; 依田 芳卓*; 工藤 喜弘*; 泉 弘一*; 石川 哲也*; 菊田 惺志*; X.Zhang*; et al.

Review of Scientific Instruments, 63(1), p.1206 - 1209, 1992/01

https://doi.org/10.1063/1.1143084
 被引用回数：7 パーセンタイル：60.99(Instruments & Instrumentation)

放射光を利用した核ブラッグ散乱実験(NBS)のX線光学素子の主体は、メスバウアー核アイソトープ(例えば$$^{57}$$Fe)を含んだ高性能(完全性)単結晶あるいは薄膜である。この目的のためフラックス法によりヘマタイト($$alpha$$-$$^{57}$$Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$)単結晶を作成し、その結晶性能を放射光を利用したトポグラフ法で調べた。純粋に核のみからの反射である(111),(333),(555),(777)および(999)面からの反射形状の測定結果は理論から推定した形状と極めて良い一致を示した。核ブラッグ散乱実験はトリスタン蓄積リング(AR:高エネルギー物理学研究所)に設置されているビームライン(NE-3)を用い行った。(777)反射を用いた核ブラッグ散乱強度として10000cps以上の強度が得られた。

論文

Very small angle neutron scattering from amorphous Fe$$_{7}$$$$_{8}$$B$$_{1}$$$$_{2}$$Si$$_{1}$$$$_{0}$$

富満 広; 高橋 敏男*; 菊田 惺志*; 土井 健治

Journal of Non-Crystalline Solids, 88, p.388 - 394, 1986/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3093(86)80040-0
 被引用回数：7 パーセンタイル：59.79(Materials Science, Ceramics)

JRR-2に設置した極小角中性子散乱装置を用いて金属ガラスFe$$_{7}$$$$_{8}$$B$$_{1}$$$$_{2}$$Si$$_{1}$$$$_{0}$$についての実験を行なった結果を報告する。試料は厚さ30$$mu$$mの箔である。常温で磁性を持っている。中性子極小角散乱の測定結果より次のことが明らかとなった。i)箔よりサンプルした試料は、サンプルした場所、また箔のロットの如何にかかわらず、半値巾0.2~0.3秒程度の、ガウス型プロフイルを持つ小角散乱を示す。これは、箔の表面に平行な方向に1.2~1.6$$times$$10$$^{6}$$A程度の慣性半径を持つ構造不均一性の存在を示す。ii)箔表面に平行にD80Gaussの磁場を約60時間印加することにより、慣性半径は磁場の方向に約15%増加する。

論文

The Very-small angle neutron scattering from SiO$$_{2}$$-PbO glasses

高橋 敏雄*; 富満 広; 牛神 義行*; 菊田 惺志*; 土井 健治; 星埜 禎男*

Physica B; Condensed Matter, 120, p.362 - 366, 1983/00

散乱角が動程度における中性子散乱強度を精密に測定する極小角中性子散乱測定装置を開発したので、これをPbO-SiO$$_{2}$$系のガラスに応用した結果を報告する。内容は次の通りである。1)石英ガラス(SiO$$_{2}$$)は極小角散乱を示さないが、これをJRR-2よりの熱中性子線により3$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$/cm$$^{2}$$照射したものは、極小角散乱を示し、慣性半径3$$times$$10$$^{5}$$$AA$程度の大きさの構造不均一性が発生したことを示す。2)鉛ガラス(SiO$$_{2}$$-PbO)は、PbO濃度の60%程度までは極小角散乱を示さないが、70%にいたって慣性半径が10$$^{6}$$$AA$程度に相当する極小角散乱を示す。以上の結果の、ガラス構造に対するimploieationとともに、このような極小角領域における散乱実験技術上の問題点とその対応についても報告する。

論文

The Very-small angle neutron scattering from neutron-irradiated amorphous silica

高橋 敏男*; 富満 広; 牛神 義行*; 菊田 惺志*; 土井 健治

Japanese Journal of Applied Physics, 20(11), p.L837 - L839, 1981/00

https://doi.org/10.1143/JJAP.20.L837
 被引用回数：6 パーセンタイル：44.1(Physics, Applied)

原研JRR-2よりの熱中性子線により、48°$$pm$$2$$^{circ}$$C、3$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$/cm$$^{2}$$の照射を行なった石栄ガラスについて中性子極小角散乱を測定した。2枚の完全性の高いSi結晶板を平行におき1.9$AA$の熱中性子線の111と1$$^{-}$$1$$^{-}$$1$$^{-}$$のBragg反射が2枚の結晶板で同時におこるようにする。2回のBragg反射の後の中性子線束の角度巾は1.41秒であった。照射した石英ガラス板を2枚のSi結晶板の間に挿入すると角席巾は1.79秒にひろがった。これは照射によって石英ガラス内に回転半径が3$$times$$10$$^{5}$$$AA$程度の構造不均一性が生じたことを示す。未照射の石英ガラス板の挿入によっては中性子線束の角席巾の殆んど変わらない、照射によって作られる構造不均一性は光学顕微鏡によっても観察された。中性子線束のこのような微小な角席巾のひろがりは、極端に小さい角席領域における散乱であり、屈折によるものではないことが論証された。

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