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論文

Reformation of protective oxide layers on artificially abraded surfaces of FeCrAl alloy during 4000 h exposure in flowing lead-bismuth eutectic

近藤 正聡*; 北村 嘉規*; 瓦井 篤志*; 斎藤 滋; 大林 寛生

Corrosion Science, 262, p.113646_1 - 113646_14, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2026.113646
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

流動鉛ビスマス共晶合金(LBE)中におけるFeCrAl合金APMT(Fe-21Cr-5Al-3Mo)の耐食性を、非等温強制循環ループ(OLLOCHI)を用いた腐食試験により調べた。試験温度は723K、LBE中の酸素濃度は1$$times$$10$$^{-6}$$wt%に制御した。流動LBEに2000時間及び4000時間浸漬した試験片では、深刻な腐食や侵食は検出されなかった。腐食試験中、APMT表面にはFeリッチ層、Crリッチ層、Alリッチ層からなる多重酸化物層が形成され、これらが腐食と侵食を抑制した。これらの酸化物層を研磨により除去した試験片をさらに2000時間流動LBE中に再浸漬した。その結果、研磨面に酸化層が再形成された。この挙動はこのFeCrAl合金が自己修復能力を有することを示唆している。2000時間の腐食試験後のマイクロスクラッチ試験の結果から、その場形成された多重酸化皮膜はせん断方向において高い付着強度を示したことが確認された。

論文

Phonon spectrum in the spin-Peierls phase of CuGeO$$_{3}$$

Spitz, L.*; Razpopov, A.*; Biswas, S.*; Lane, H.*; Nikitin, S. E.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; 藤田 全基*; 新井 正敏*; Mourigal, M.*; et al.

Physical Review B, 112(18), p.184302_1 - 184302_18, 2025/11

https://doi.org/10.1103/jz36-8kz9
 被引用回数：1 パーセンタイル：41.30(Materials Science, Multidisciplinary)

CuGeO$$_{3}$$ has long been studied as a prototypical example of the spin-Peierls transition in a $$S = 1/2$$ Heisenberg chain. Despite intensive investigation of this quasi-one-dimensional material, systematic measurements and calculations of the phonon excitations in the dimerized phase have not to date been possible, leaving certain aspects of the spin-Peierls phenomenon unresolved. We perform state-of-the-art density functional theory (DFT) calculations to compute the electronic structure and phonon dynamics in the low-temperature dimerized phase. We also perform high-resolution neutron spectroscopy to measure the full phonon spectrum over multiple Brillouin zones. We find excellent agreement between our numerical and experimental results that extend to all measurement temperatures. Notable features of our phonon spectra include a number of steeply dispersive modes, nonmonotonic dispersion features, and specific phonon anticrossings, which we relate to the mode eigenvectors. By calculating the magnetic interactions within DFT and studying the effects of different phonon modes on the superexchange paths, we discuss the possibility of observing spinphonon hybridization effects in experiments performed both in and out of equilibrium.

論文

Spin excitations coupled with lattice and charge dynamics in La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

池内 和彦*; 脇本 秀一; 藤田 全基*; 福田 竜生; 梶本 亮一; 新井 正敏*

Physical Review B, 105(1), p.014508_1 - 014508_7, 2022/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.014508
 被引用回数：4 パーセンタイル：24.91(Materials Science, Multidisciplinary)

Spin excitations of layered copper oxide show various characteristic features, depending on the carrier concentration. In this paper, we conducted inelastic neutron-scattering measurements on La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ (LSCO) with $$x$$ = 0, 0.075, 0.18, and 0.30 and La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$NiO$$_{4}$$ (LSNO) with 1/3 to clarify the origin of the intensity enhancement in the excitation spectrum of LSCO at the energy ($$omega$$) of 16-19 meV [Phys. Rev. B $textbf{91}$, 224404 (2015), $textit{ibid.}$ $textbf{93}$, 094416 (2016)]. We confirmed the presence of a peak structure in the $$omega$$ dependence of the local spin susceptibility $$chi''(omega)$$ of superconducting (SC) LSCO with a peak energy of 16-19 meV where the spin excitations intersect optical phonon branches. A comparable peak structure is not observed in the insulating La$$_{2}$$CuO$$_{4}$$, LSNO, and heavily overdoped LSCO with $$x$$ = 0.30. A dome-shaped $$x$$ dependence of the integrated intensity around the peak energies is revealed for the SC phase by summarizing the present and previously reported results. Furthermore, our phonon calculation on LCO shows the existence of two optical branches at $$sim$$19 meV that could stabilize stripe alignment of carriers due to out-of-plane vibrations of Cu or O of the CuO$$_{2}$$ planes. These results indicate the interplay among spin, charge, and lattice dynamics and suggest that the intensity enhancement is associated with their composite excitations.

論文

The Performance of neutron diffractometers at long and short pulse spallation sources; Comparison between ESS and J-PARC

新井 正敏*; Andersen, K. H.*; Argyriou, D. N.*; Schweika, W.*; Zanini, L.*; Harjo, S.; 神山 崇*; 原田 正英

Journal of Neutron Research, 23(4), p.215 - 232, 2021/12

https://doi.org/10.3233/JNR-200180

The general performance of diffractometers at the first long pulse spallation source ESS, is compared with their counterparts at J-PARC, a short pulse spallation source. The difference in the inherent pulse structure of these neutron sources presents opportunities for new concepts for instrumentation, where performance does not scale simply with source power. The article describes advantages and disadvantages of those diffractometers, adapting to the very different source characteristics. We find that the two sources offer comparable performance in flux and resolution when operating in high-resolution mode. ESS offers significant advantages in tunability and flexibility, notably in the ability to relax resolution in order to increase flux for a given experiment. On the other hand, J-PARC instruments perform very well in spite of the lower source power and allow better access to epithermal neutrons, of particular interest for PDF analysis of diffraction data.

論文

野生動物の歯を用いた低線量被ばく推定法の開発

光安 優典*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 小荒井 一真; 木野 康志*; 奥津 賢一*; 関根 勉*; 山下 琢磨*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; et al.

KEK Proceedings 2021-2, p.91 - 96, 2021/12

https://lib-extopc.kek.jp/preprints/PDF/2021/2125/2125002.pdf

歯のエナメル質中に放射線によって生成した炭酸ラジカルを指標にして、原爆の被ばく者やチェルノブイリ原子力発電所事故の被ばく者の線量推定に使用されてきたESR線量推定法を、野生ニホンザルに適用することを試みている。ニホンザルのエナメル質のESRを可能にするための分析前処理法を検討し、福島県で捕獲した野生ニホンザルの線量推定を行うとともに、ESR信号の解析方法などについて議論した。

論文

Coexistence of two components in magnetic excitations of La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ ($$x$$ = 0.10 and 0.16)

佐藤 研太朗*; 池内 和彦*; 梶本 亮一; 脇本 秀一; 新井 正敏*; 藤田 全基*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(11), p.114703_1 - 114703_7, 2020/11

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.114703
 被引用回数：9 パーセンタイル：50.39(Physics, Multidisciplinary)

To elucidate the spin dynamics of La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$, which couples with the charge degree of freedom, the spin excitations spanning the characteristic energy ($$E_mathrm{cross}$$ $$sim$$ 35-40 meV) are investigated for underdoped $$x$$ = 0.10 and optimally doped (OP) $$x$$ = 0.16 through inelastic neutron scattering measurements. Analysis based on a two-component picture of high-quality data clarified the possible coexistence of upright standing incommensurate (IC) excitations with gapless commensurate (C) excitations in the energy-momentum space. The IC component weakens the intensity toward $$E_mathrm{cross}$$ with increasing energy transfer ($$hbaromega$$), whereas the C component strengthens at high-$$hbaromega$$ regions. The analysis results imply that the superposition of two components with a particular intensity balance forms an hourglass-shaped excitation in appearance. Furthermore, the temperature dependence of the intensity of each component exhibits different behaviors; the IC component disappears near the pseudo-gap temperature ($$T^*$$) upon warming, whereas the C component is robust against temperature. These results suggest the itinerant electron spin nature and the localized magnetism of the parent La$$_{2}$$CuO$$_{4}$$ in IC and C excitations, respectively, similar to the spin excitations in the OP YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{6+delta}$$ and HgBa$$_{2}$$CuO$$_{4+delta}$$ with higher superconducting-transition temperatures.

論文

External exposure dose estimation by electron spin resonance technique for wild Japanese macaque captured in Fukushima Prefecture

岡 壽崇; 高橋 温*; 小荒井 一真; 光安 優典*; 木野 康志*; 関根 勉*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; 鈴木 敏彦*; 小坂 健*; et al.

Radiation Measurements, 134, p.106315_1 - 106315_4, 2020/06

https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2020.106315
 被引用回数：10 パーセンタイル：62.96(Nuclear Science & Technology)

ニホンザルのエナメル質中に誘起された炭酸ラジカルと吸収線量の関係(検量線)を電子スピン共鳴(ESR)法で調べた。ニホンザルのエナメル質のESR測定で検出できる線量の下限(検出限界)は33.5mGyであり、ヒトのエナメル質の検出限界と同等であった。作成した検量線を用いて、福島県で捕獲した7頭の野生ニホンザルの線量を評価したところ、45mGyから300mGyの被ばくをしていることがわかった。

論文

Q dependence of magnetic resonance mode on FeTe$$_{0.5}$$Se$$_{0.5}$$ studied by inelastic neutron scattering

石角 元志*; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 池内 和彦*; Ji, S.*; 新井 正敏*; 社本 真一

Condensed Matter (Internet), 4(3), p.69_1 - 69_10, 2019/09

https://doi.org/10.3390/condmat4030069

中性子非弾性散乱により観測された磁気共鳴モードのQ依存性という初めての手法で、FeTe$$_{0.5}$$Se$$_{0.5}$$の超伝導対称性がs$$pm$$波であることを実験的に示した。

論文

Neutron flux spectrum revealed by Nb-based current-biased kinetic inductance detector with a $$^{10}$$B conversion layer

宮嶋 茂之*; 宍戸 寛明*; 鳴神 吉人*; 吉岡 直人*; 藤巻 朗*; 日高 睦夫*; 及川 健一; 原田 正英; 奥 隆之; 新井 正敏*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 842, p.71 - 75, 2017/01

https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.10.045
 被引用回数：13 パーセンタイル：69.88(Instruments & Instrumentation)

We successfully derived the time-dependent flux of pulsed neutrons using a superconducting Nb-based current biased kinetic inductance detector (CB-KID) with a $$^{10}$$B conversion layer at Japan Proton Accelerator Research Complex. Our CB-KID is a meander line made of a 40-nm-thick Nb thin film with 1-$$mu$$m line width, which is covered with a 150-nm-thick $$^{10}$$B conversion layer. The detector works at a temperature below 4 K. The evaluated detection efficiency of the CB-KID in this experiment is 0.23% at the neutron energy of 25.4 meV. The time-dependent flux spectra of pulsed neutrons thus obtained are in good agreement with the results obtained by the Monte Carlo simulations.

報告書

Proceedings of the 21st Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-XXI); Sep. 29 - Oct.3, 2014, Ibaraki Prefectural Center, Mito, Japan

奥 隆之; 中村 充孝; 酒井 健二; 勅使河原 誠; 達本 衡輝*; 米村 雅雄*; 鈴木 淳市*; 新井 正敏*

JAEA-Conf 2015-002, 660 Pages, 2016/02

JAEA-Conf-2015-002.pdf:168.34MB

第21回「先端的中性子源に関する国際協力」会議(ICANS-XXI)が2014年9月29日から10月3日に、茨城県立県民文化センター(水戸市)において開催された。この会議は日本原子力研究開発機構, 高エネルギー加速器研究機構, 総合科学研究機構により共催されたものである。会議では、大強度パルス中性子源を用いた新時代のサイエンスや応用研究の展開について、ワークショップ形式のセッションを主体として、ハードウェアからソフトウェア、そして放射線安全に至るまで、"インターフェイス"をキーワードに、さまざまな課題に関する活発な討論がなされた。本報文集はそれら72件の論文をまとめたものである。

論文

Recent progress in the chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 河村 聖子; 中谷 健; et al.

JAEA-Conf 2015-002, p.319 - 329, 2016/02

https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2015-002

4SEASONS ($textit{SIKI}$) is one of the three chopper spectrometers operating in MLF at J-PARC, and covers thermal neutron region ($$10^0$$ - $$10^2$$ meV) with relaxed resolution and high flux. The repetition rate multiplication by the Fermi chopper on this short length (18 m between the source and the sample) spectrometer enables wide-band multiple-incident-energy (multi-$$E_mathrm{i}$$) measurements, which proved to be useful in observing hierarchical structures in excitations over a large energy scale. On the other hand, the upgrading work of the spectrometer has been continued since the first inelastic scattering experiment in 2009. For examples, we took several measures to suppress background, installed new detectors recently, and are developing a new Fermi chopper now. In the presentation, we show examples of scientific outputs from the spectrometer which benefit from the multi-$$E_mathrm{i}$$ measurements, and recent or planned upgrades of the instrument.

論文

MAGIC chopper; Basic concept and experimental evaluation

中村 充孝; 池内 和彦*; 梶本 亮一; 神原 理; Krist, T.*; 篠原 武尚; 新井 正敏; 飯田 一樹*; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; et al.

JAEA-Conf 2015-002, p.339 - 348, 2016/02

https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2015-002

チョッパー分光分光器におけるMulti-Ei法において、すべての入射エネルギーに対して実験条件を最適化できる新規チョッパー(マジックチョッパー)を開発した。本研究では、マジックチョッパーの基本概念に加えて、モンテカルロシミュレーションや中性子透過実験で評価されたマジックチョッパーの性能について紹介する。

論文

SENJU; A New time-of-flight single-crystal neutron diffractometer at J-PARC

大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; 金子 耕士; 川崎 卓郎; 田村 格良; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 宗像 孝司*; 茂吉 武人*; et al.

Journal of Applied Crystallography, 49(1), p.120 - 127, 2016/02

https://doi.org/10.1107/S1600576715022943
 被引用回数：62 パーセンタイル：96.07(Chemistry, Multidisciplinary)

SENJU, a time-of-flight Laue-type single-crystal neutron diffractometer, was developed at the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of the Japan Accelerator Research Complex (J-PARC). Molecular structure analysis of a sub-millimeter taurine crystal and magnetic structure analysis of a MnF$$_{2}$$ crystal were performed to evaluate its performance.

論文

Microstructure and residual strain distribution in cast duplex stainless steel studied by neutron imaging

Su, Y. H.; 及川 健一; 川崎 卓郎; 甲斐 哲也; 塩田 佳徳*; 佐藤 博隆*; 篠原 武尚; 友田 陽*; 原田 正英; 鬼柳 亮嗣; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.031015_1 - 031015_5, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSCP.8.031015

J-PARC/MLFの中性子イメージング及び回折装置は、鉄鋼材料などの実用材のミクロスコピックな特性評価に非常に有用であると期待されている。本研究では、MLFのBL10(NOBORU)において、2次元検出器を用いて鉄鋼材料の透過イメージング測定を行った。四種類の異なる条件で鋳込みを行ったフェライト($$alpha$$)-オーステナイト($$gamma$$)の二相ステンレス鋼を試料として用いた。得られた2次元の透過スペクトルに含まれるブラッグエッジ情報を、解析プログラムRITSを用いて検証し、試料の集合組織,相分布,粒径や、相応力分布の検証を行った。

論文

Neutron scattering study of spin fluctuations in La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ by four-dimensional mapping of neutron cross-sections using the 4SEASONS chopper spectrometer

脇本 秀一; 池内 和彦*; 新井 正敏; 藤田 全基*; 梶本 亮一; 川村 奨*; 松浦 直人*; 中島 健次; 山田 和芳*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034013_1 - 034013_6, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSCP.8.034013

Previous neutron results of La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ (LSCO) by TOF measurements revealed that magnetic dynamical structure factor has a maximum at $$sim$$ 18 meV. To clarify the origin of the maximum, we carried out 4 dimensional mapping of dynamical structure factor $$S(Q, omega)$$ to see details of both magnons and phonons. We found that $$x$$ = 0 shows ordinary spin waves while $$x$$ = 0.08 shows a maximum at $$sim$$ 18 meV where $$Q$$-independent phonon branch crosses. This imply that in superconducting compositions phonon may also indirectly related to the superconductivity.

論文

Development status of the NMR system for the polarized $$^{3}$$He Neutron Spin Filter (NSF) in the MLF at J-PARC

酒井 健二; 奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 廣井 孝介; 猪野 隆*; 大山 研司*; 大河原 学*; 加倉井 和久; 篠原 武尚; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036015_1 - 036015_6, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSCP.8.036015

$$^{3}$$Heの中性子吸収断面積が強いスピン選択性を有することを利用した偏極$$^{3}$$Heフィルターは、ビーム調整が不要なため、ビームラインに設置すれば直ぐに使える簡便な中性子スピンフィルター(NSF)として利用できる。そのようなNSF実現のためには、NSFの$$^{3}$$He偏極度${it P}$を定常的にモニタするための核磁気共鳴(NMR)システムの開発が不可欠である。我々は断熱高速通過型(AFP)とパルス型NMRの特徴が相補的であることに着目して2つのシステムを併用した汎用性の高いNMRシステムを開発した。更に、J-PARCの中性子実験装置(BL10)での中性子透過率測定から得られた${it P}$で校正しながら、温度、パルスNMRの振動磁場の大きさや印可時間などの測定条件を変えて、AFPとパルスNMRの信号間の相関を測定した。例えば、パルスNMR測定に起因する減偏極率を0.1%以下になるまでパルスNMRの検出感度を小さくしても、2つのNMR信号間の線形性は確認できた。これらの結果から、我々は開発したNMRシステムが$$^{3}$$He偏極度モニタとして十分機能することを確認した。

論文

Background caused by continuously emitted high-energy neutrons at the chopper spectrometer 4SEASONS

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 原田 正英; 新井 正敏

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036001_1 - 036001_6, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSCP.8.036001

The background that appears in spectra acquired by the chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC was investigated. A continuous background that oscillates in synch with the rotation of the Fermi chopper was observed even when neutrons should be suppressed. The characteristics of the background strongly suggest that high-energy delayed neutrons continuously emitted from the mercury target are its cause.

論文

Development of AC magnetic field imaging technique using polarized pulsed neutrons at J-PARC

廣井 孝介; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; 和田 直大*; 及川 健一; 原田 正英; 甲斐 哲也; 新井 正敏

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.035001_1 - 035001_6, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSCP.8.035001

J-PARCにおいて偏極パルス中性子を用いた定量的磁気イメージング手法の開発を行ってきた。本手法を稼働中のモーターなど工業製品内の磁気の測定に応用するためには、時間的に強度が変化する交流磁界のイメージング手法を確立する必要がある。本発表ではBL10"NOBORU"にて行った交流磁界の定量化実験について報告する。小型コイルに商用電源周波数付近の50.5Hzの交流電流を印加し、コイルがつくる交流磁界の定量化を試みた。実験で得られた偏極度分布像に関してコイル中心付近の偏極度の波長依存性を調べたところ、交流磁界により中性子スピンが歳差運動をしたものと考えられる偏極度の振動現象が観測された。この振動を中性子スピンの歳差運動をもとにした計算モデルでフィッティングしたところ、交流磁界の振幅強度は3.22$$pm$$0.14$$times$$10$$^{3}$$A/mと見積もられた。これは流した電流値から予想される3.3$$times$$10$$^{3}$$A/mとほぼ等しく、交流磁界強度の定量評価に成功したものと考えられる。

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

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.01.059
 被引用回数：97 パーセンタイル：99.04(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

Structure and dynamics of solid electrolyte (LiI)$$_{0.3}$$(LiPO$$_{3}$$)$$_{0.7}$$

Kartini, E.*; 中村 充孝; 新井 正敏; 稲村 泰弘; 中島 健次; Maksum, T.*; Hoggowiranto, W.*; Putra, T. Y. S. P.*

Solid State Ionics, 262, p.833 - 836, 2014/09

https://doi.org/10.1016/j.ssi.2013.12.041
 被引用回数：19 パーセンタイル：57.12(Chemistry, Physical)

J-PARCの非弾性散乱装置AMATERASを利用して超イオン伝導ガラス(LiI)$$_{0.3}$$(LiPO$$_{3}$$)$$_{0.7}$$の中性子散乱実験を行った。非弾性散乱スペクトルから、6.5meV付近にボゾンピークを観測した。また、285Kにおいて過剰な準弾性散乱が観測されたが、この散乱は20Kでは観測されなかった。動的構造因子S(Q,E)のQ依存性は長波長音響フォノン的な密度揺らぎで近似しうることを示した。

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