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論文

Improved performance of wide bandwidth neutron-spin polarizer due to ferromagnetic interlayer exchange coupling

丸山 龍治; 山崎 大; 青木 裕之; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 宮田 登*; 曽山 和彦; Bigault, T.*; Saerbeck, T.*; Courtois, P.*

Journal of Applied Physics, 130(8), p.083904_1 - 083904_10, 2021/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:28.82(Physics, Applied)

Ferromagnetic (FM) interlayer exchange coupling of ion-beam sputtered Fe/Ge multilayers was investigated by off-specular polarized neutron scattering measurements. We observed a monotonously growing correlation of magnetic moments in the out-of-plane direction with decreasing Ge thickness. The results of the Fe/Ge multilayers were used to invoke FM interlayer exchange coupling in a neutron polarizing supermirror in order to extend its bandwidth. Typically, the bandwidth is limited due to a Curie temperature close to room temperature of the thinnest Fe layers with less than 3 nm. We propose a modified layer sequence of the neutron polarizing supermirror, where the minimum Fe thickness was set to 3.5 nm whereas the Ge thickness was reduced. A performance test of the neutron polarizing supermirror showed that the FM interlayer exchange coupling contributed to the presence of the magnetization comparable to the bulk and resulted in a marked extension in the bandwidth.

論文

Improvement in sputtering rate uniformity over large deposition area of large-scale ion beam sputtering system

丸山 龍治; 山崎 大; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 宮田 登*; 青木 裕之; 曽山 和彦

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011092_1 - 011092_6, 2021/03

中性子偏極スーパーミラーは、熱及び冷中性子ビームを偏極するための光学素子であり、実機への応用には高偏極率であるとともに必要な外部磁場を小さく抑えること、即ち偏極スーパーミラーを構成する磁気多層膜が磁気的にソフトであることが重要である。本発表では、J-PARC MLFの共用ビームラインBL17等を用いて得られた偏極スーパーミラーの高偏極率化、及び磁気多層膜の軟磁性化を目指しこれを構成する多層膜特有の磁気特性の解明に関する成果について議論する。

論文

Fine-structure analysis of perhydropolysilazane-derived nano layers in deep-buried condition using polarized neutron reflectometry

阿久津 和宏*; 吉良 弘*; 宮田 登*; 花島 隆泰*; 宮崎 司*; 笠井 聡*; 山崎 大; 曽山 和彦; 青木 裕之

Polymers (Internet), 12(10), p.2180_1 - 2180_10, 2020/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:7.27(Polymer Science)

A large background scattering originating from the sample matrix is a major obstacle for fine-structure analysis of a nanometric layer buried in a bulk material. As polarization analysis can decrease undesired scattering in a neutron reflectivity (NR) profile, we performed NR experiments with polarization analysis on a polypropylene (PP)/perhydropolysilazane-derived SiO$$_{2}$$ (PDS)/Si substrate sample, having a deep-buried layer of SiO$$_{2}$$ to elucidate the fine structure of the nano-PDS layer. This method offers unique possibilities for increasing the amplitude of the Kiessig fringes in the higher scattering vector (Qz) region of the NR profiles in the sample by decreasing the undesired background scattering. Fitting and Fourier transform analysis results of the NR data indicated that the synthesized PDS layer remained between the PP plate and Si substrate with a thickness of approximately 109 ${AA}$;. Furthermore, the scattering length density of the PDS layer, obtained from the background subtracted data appeared to be more accurate than that obtained from the raw data. Although the density of the PDS layer was lower than that of natural SiO$$_{2}$$, the PDS thin layer had adequate mechanical strength to maintain a uniform PDS layer in the depth-direction under the deep-buried condition.

論文

Development of high-polarization Fe/Ge neutron polarizing supermirror; Possibility of fine-tuning of scattering length density in ion beam sputtering

丸山 龍治; 山崎 大; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 宮田 登*; 青木 裕之; 武田 全康; 曽山 和彦

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 888, p.70 - 78, 2018/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:30.45(Instruments & Instrumentation)

イオンビームスパッタ法で成膜されたFe/Si及びFe/Ge多層膜に対して、X線及び偏極中性子反射率、走査型透過電子顕微鏡と組み合わされたエネルギー分散型X線分光分析等のプローブによって層構造や局所元素分析を行った。その結果、Fe/Ge多層膜のGe層に含まれたスパッタリングガスであるArが含まれることにより、Ge層の散乱長密度が減少し、(-)スピンの中性子に対するFeとGeの散乱長密度のコントラストがほぼ消失し偏極中性子反射において高偏極率となることがわかった。Ge層に含まれるArは、成膜時においてAeがGeターゲットで後方散乱することに起因することが知られており、偏極スーパーミラーの高偏極率化に必要な(-)スピン中性子に対する散乱長密度コントラストを微調整する新たな手法となる可能性を示すものである。この結果を基に、Niの5倍の全反射臨界角をもつFe/Ge偏極スーパーミラーを成膜し偏極反射率測定を行った結果、(+)スピン中性子の反射率が0.70以上、偏極率はビームラインの偏極性能が正しく補正されている領域においては0.985以上という高い偏極率を達成した。

論文

Development of laser decontamination technique for metal wastes

亀尾 裕; 青木 和宏; 五来 健夫; 平林 孝圀

Proc. of 1998 JAIF Int. Conf. on Water Chemistry in Nucl. Power Plants (Water Chemistry'98), p.571 - 574, 1998/00

原子炉施設の廃止措置において発生する機器配管等に対して除染を実施することは、廃棄物発生量を低減する上で非常に重要である。将来の商用発電炉の廃止措置に向け、二次廃棄物発生量の極めて少ない除染技術の開発を進めており、この中からレーザーを利用した除染技術について報告する。本技術は、レーザーを照射しながらゲル除染剤の中に汚染物を取り込み除去するものであり、通常のレーザー除染法で問題となっていた汚染物の飛散がほとんど起こらず、また汚染物の回収が極めて容易である。ゲル除染剤の調製方法、レーザー照射条件等を最適化し、模擬汚染試料を用いた除染試験を行ったところ、本技術は汚染物を効率良く除去できることを確認した。また試験前後の試料に対して表面分析を行い、反応形態について考察した。

論文

Development of gas-carrying abrasive decontamination technique for metal wastes

五来 健夫; 大内 洋*; 平林 孝圀; 青木 和宏

Proc. of 1998 JAIF Int. Conf. on Water Chemistry in Nucl. Power Plants (Water Chemistry'98), p.566 - 570, 1998/00

原子炉一次系のクラッド除染に適用する除染法では、クラッド性状に適合した除染法であることが重要であり、さらに、二次廃棄物の処理が容易で、かつ発生量が少ないことが最も望ましい。原子炉施設の改修や廃止措置における除染では、金属廃棄物の発生量の低減化が重要となり、そのためには、徹底的な除染が要求される。原研では、空気と研磨材の旋流動を配管内壁に沿って生じさせながら管内壁に付着している金属酸化物を除去する負圧式自重技術方式の流動研磨除染法の開発を進めている。研磨材種、研磨材流速及び濃度を基本因子として、研削されるテストセクション配管部の材質や口径の異なるものを組み合わせた試験を行い、アルミナ研磨材は優れた研削力を有す、研磨材流速は研削力に及ぼす影響力が最も大きい、配管口径により研削パターンは異なり、大口径は旋流動が、小口径は軸流速の影響を主に受けることなどを明らかにした。

論文

Development of advanced decontamination techniques for decommissioning

亀尾 裕; 青木 和宏; 大内 洋*; 五来 健夫; 平林 孝圀

Proc. of Waste Management'98 (CD-ROM), 8 Pages, 1998/00

原子炉施設の廃止措置において、コンクリートや機器配管等に対して除染を実施することは、解体作業効率の向上、作業者の被曝及び廃棄物発生量を低減する上で非常に重要である。将来の商用発電炉の廃止措置に向け、二次廃棄物発生量が極めて少なくかつ効率の良い4種の除染技術の開発を進めており、この中から、流動研磨除染と原位置電解除染について報告する。流動研磨除染は、研磨剤を混合した空気旋回流により配管内部を機械的に研磨し除染するものであり、従来の湿式の流動研磨に比較し大口径配管に適用が可能、乾式であるため除染廃液が発生しない等の特徴がある。原位置電解除染は、電解研磨を解体前の配管内部に適用する技術であり、部分除染が可能、従来の湿式除染に比較し廃液の発生量が極めて少ない等の特徴がある。

口頭

Polarized neutron reflectometer SHARAKU with 2-D MWPC in J-PARC

山崎 大; 曽山 和彦; 宮田 登*; 笠井 聡*; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 久保田 正人; 青木 裕之; 鈴木 淳市*; 藤 健太郎; et al.

no journal, , 

試料垂直型偏極中性子反射率計「SHARAKU」では、薄膜試料の表面や界面で起こるoff-specular反射、Grazing angle SANSの測定を目指して2次元MWPC中性子検出器を整備している。MWPCは、0.5mmピッチのワイヤーによる個別読み出し方式を採用し、各々の信号ラインにASD-ASICを配置することで、高速・高効率を実現している。本実験では、BL17ビームラインにおいて、Ni/Ti多層膜を試料として中性子反射率実験を行った。その結果、1.8mmの空間分解能を確認し、qz-qx方向について明瞭なシグナルを記録した。本報告では、2次元MWPCの特性とその中性子反射率測定への応用について述べる。

口頭

中性子反射率及び核反応分析法による固体電解質中Li濃度分布の決定

杉山 一生*; 齊藤 正裕*; 宮田 登*; 花島 隆泰*; 阿久津 和宏*; 青木 靖仁*; 大塚 祐二*; 武田 全康; 清水 亮太*; 一杉 太郎*

no journal, , 

固体電解質/電極界面近傍に生じる空間電荷層は、系全体の物性に大きな影響を及ぼすことから、空間電荷層内部における各元素の濃度分布を明らかにすることは極めて重要である。しかしながら、空間電荷層におけるLi濃度分布を直接的かつ定量的に測定した報告はなかった。そこで本研究では、固体電解質に電圧印加($$pm$$5V)しつつ、ラザフォード後方散乱(RBS), 核反応分析法(NRA)、そして、中性子反射率測定を行い、nmから数十$$mu$$mまでの広いレンジで固体電解質/電極界面近傍のLi濃度分布を明らかにすることに成功した。

口頭

Current status of a polarized neutron reflectometer "SHARAKU" in J-PARC

曽山 和彦; 青木 裕之; 山崎 大; 宮田 登*; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 笠井 聡*; 鈴木 淳市*

no journal, , 

SHARAKU is a neutron reflectometer using polarized neutron pulses in Materials and Life Science Experiment Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A polarization reflectometry can probe not only a nanometric layered structure with a contrast of an atomic neutron scattering length but also of a magnetic scattering length; therefore, SHARAKU is a powerful tool to analyze a magnetic structure in a magnetic thin film. SHARAKU has large flexibility of the sample environment. In addition to a 1-T magnet and a 4-K refrigerator for the magnetic samples, we have recently developed a liquid immersion cell and atmosphere control chamber for soft-matters. The user experimental programs have been carried out in various fields such as solid state physics, polymer physics, and electro-chemistry.

口頭

Wide bandwidth neutron polarizing supermirror due to ferromagnetic interlayer exchange coupling

丸山 龍治; 山崎 大; 青木 裕之; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 宮田 登*; 曽山 和彦; Bigault, T.*; Saerbeck, T.*; Courtois, P.*

no journal, , 

The polarized neutron off-specular scattering measurement of Fe/Ge periodic multilayers revealed that the ferromagnetic (FM) interlayer exchange coupling between neighboring Fe layers grew with decreasing Ge thickness less than 2 nm. The FM interlayer exchange coupling observed here contributed to the presence of the saturation magnetization comparable to the bulk and to smaller coercivity and larger initial permeability than the multilayer without the FM interlayer exchange coupling. This offers a possibility to keep the spontaneous magnetization for the multilayer with a thin bilayer thickness and hence to increase the bandwidth of the polarizing supermirror. We proposed a modified layer sequence of the neutron polarizing supermirror, where the minimum Fe thickness was set to 3.5 nm, whereas the Ge thickness was reduced. A performance test of the neutron polarizing supermirror showed that the FM interlayer exchange coupling contributed to the presence of the magnetization comparable to the bulk and resulted in a marked enhancement in the m-value larger than 6.

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