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O/HO vapor generator for contrast-variation neutron scattering有馬 寛*; 高田 慎一; 笠井 聡*; 大内 啓一*; 森川 利明*; 宮田 登*; 宮崎 司*; 青木 裕之; 岩瀬 裕希*; 廣井 孝介; et al.
Journal of Applied Crystallography, 56(6), p.1802 - 1812, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Chemistry, Multidisciplinary)The contrast-variation technique in neutron scattering experiments plays a pivotal role in distinguishing partial structures within multi-component complexes, facilitating the elucidation of distinct sample constituents. This differentiation is achieved using different isotopes, namely hydrogen and deuterium, which possess varying neutron scattering characteristics. This study presents a novel vapor generator designed for neutron scattering experiments, enabling continuous control of the DO/HO ratio of the vapor. This feature is especially useful for contrast-variation studies. The generator features two saturators and four mass flow controllers, allowing for the rapid and independent generation of DO/HO vapors. Additionally, the incorporation of the two-temperature method ensures accurate dew point control within a margin of 
0.2
Cdp. This setup proves useful for conducting time-resolved experiments and can accelerate research on functional polymers, such as polymer electrolyte membranes for fuel cells, where water potential assumes critical importance.
大熊 隆太郎*; 古府 麻衣子; 浅井 晋一郎*; Avdeev, M.*; 幸田 章宏*; 岡部 博孝*; 平石 雅俊*; 竹下 聡史*; 小嶋 健児*; 門野 良典*; et al.
Nature Communications (Internet), 12, p.4382_1 - 4382_7, 2021/07
被引用回数：6 パーセンタイル：61.42(Multidisciplinary Sciences)Dimensionality is a critical factor in determining the properties of solids and is an apparent built- in character of the crystal structure. However, it can be an emergent and tunable property in geometrically frustrated spin systems. Here, we study the spin dynamics of the tetrahedral cluster antiferromagnet, pharmacosiderite, via muon spin resonance and neutron scattering. We find that the spin correlation exhibits a two-dimensional characteristic despite the isotropic connectivity of tetrahedral clusters made of spin 5/2 Fe
ions in the three-dimensional cubic crystal, which we ascribe to two-dimensionalisation by geometrical frustration based on spin wave calculations. Moreover, we suggest that even one-dimensionalisation occurs in the decoupled layers, generating low-energy and one-dimensional excitation modes, causing large spin fluctuation in the classical spin system.
GeP
S
矢島 健*; 日沼 洋陽*; 堀 智*; 岩崎 類*; 菅野 了次*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 宗像 孝司*; 廣井 善二*
Journal of Materials Chemistry A, 9(18), p.11278 - 11284, 2021/05
被引用回数：19 パーセンタイル：80.41(Chemistry, Physical)Herein, we studied the crystalline compound LiGePS with the largest Li-ion conductivity thus far via a novel route based on a combination of single-crystal neutron diffraction experiments at low temperature and first-principles calculations, and found that a correlated migration of the densely packed Li ions governs the overall Li-ion conduction. The correlated migration mechanism provides us with guidelines on how to design efficient superionic conductors for more efficient batteries.
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：43 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
anisotropic triangular antiferromagnet Ca
ReO
Cl那波 和宏*; 平井 大悟郎*; 古府 麻衣子; 中島 健次; 村崎 遼*; 小金 聖史*; 木俣 基*; 野尻 浩之*; 廣井 善二*; 佐藤 卓*
Physical Review Research (Internet), 2(4), p.043121_1 - 043121_11, 2020/12
=異方的三角格子反強磁性体CaReOClにおいてスピノンに類した磁気励起が存在するかを確かめるべく、中性子非弾性散乱実験を行った。得られた磁気励起は、スピノン束縛対の形成によって解釈できるものであった。また、CsCuCl
よりもRPA近似による解釈が良く合い、より朝永-ラッティンジャー液体に近い系であると考えられる。
dispersive X-ray absorption fine structure spectroscopySong, C.*; Seo, O.*; 松村 大樹; 廣井 慧*; Cui, Y.-T.*; Kim, J.*; Chen, Y.*; Tayal, A.*; 草田 康平*; 小林 浩和*; et al.
RSC Advances (Internet), 10(34), p.19751 - 19758, 2020/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)To unveil the origin of the hydrogen-storage properties of rhodium nanoparticles (Rh NPs), we investigated the dynamical structural change of Rh NPs using dispersive X-ray absorption fine structure spectroscopy (XAFS). The variation of the Rh-Rh interatomic distance and Debye-Waller factor of Rh NPs with a size of 4.0 and 10.5 nm during hydrogen absorption and desorption suggested that they have a different mechanism for hydrogen absorption, which is that the hydrogen absorption on the inner site has a greater contribution than that on a surface for Rh 4.0 nm. In the case of Rh 10.5 nm, it is opposed to Rh 4.0 nm. This study demonstrates a powerful XAFS method for observing small local structural changes of metal nanoparticles and its importance for understanding of the hydrogen-absorption properties of Rh NPs with an interesting hydrogenation mechanism.
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.
Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04
被引用回数：259 パーセンタイル：99.73(Multidisciplinary Sciences)小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。
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
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He偏極度
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He偏極度モニタとして十分機能することを確認した。
He neutron spin filter奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 坂口 佳史*; 猪野 隆*; 大山 研司*; Chang, L.-J.*; et al.
no journal, ,
He-NSFは、広いエネルギー範囲の中性子に対して有効に働き、特に数十ミリeV以上の高いエネルギー領域で有効であることから、磁気励起の研究などで役立つと期待されている。また、He-NSFは、大きな立体角をカバーすることができ、ほとんど散乱させることなく中性子を偏極できるので、小角散乱や反射率計の検極子としても適している。さらに、近年開発された偏極パルス中性子を用いた磁気イメージング法の実用化においても、He-NSFは要のデバイスとして期待されている。そこで、J-PARCのようなパルス中性子実験施設において、He-NSFを実用化するためには、装置を放射線の遮蔽体内に設置する必要があるため、装置を安定でかつセットアップや運転が容易なものにする必要がある。そこで、我々は体積型ホログラフィック回折格子を用いて、スピン交換型光ポンピング(SEOP)He偏極システム用の小型レーザー光学系を開発し、それを用いてオンビームSEOP型He-NSFシステムを構築した。学会では、このシステムの内容と、更なる性能向上の取り組みについて紹介する。
廣井 孝介; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; 及川 健一; 原田 正英; 甲斐 哲也; 新井 正敏
no journal, ,
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場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場の解析手法を確立する必要がある。本発表ではBL10"NOBORU"において行った偏極パルス中性子を用いた交流磁場の定量化実験結果について報告する。小型コイルに52.5Hzの交流電流を印加し、コイルがつくる交流磁場の定量化を試みた。コイルに印加する交流電流の開始時間を記録することで中性子が通過してきた交流磁場の位相を計算し、各位相における偏極度分布像とその波長依存性を取得した。実験で得られた偏極度分布像に関してコイル中心位置の偏極度の波長依存性を調べ、交流磁場の各位相に関して磁場強度を見積もった結果、位相0
2
radで一周期分の正弦波形を描くことを確認し、その磁場強度は印加した電流値から予想される値とよく一致した。この結果から、本手法により50Hz付近の交流磁場強度の定量評価が可能であることを確認した。
He neutron spin filter at J-PARC奥 隆之; 吉良 弘*; 林田 洋寿*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 坂口 佳史*; 猪野 隆*; 大山 研司*; 中村 充孝; et al.
no journal, ,
He中性子スピンフィルター(He-NSF)を用いることにより、広いエネルギー範囲の中性子を偏極することができる。J-PARCのようなパルス中性子実験施設において、He-NSFを実用化するためには、装置を放射線の遮蔽体内に設置する必要があるため、装置をコンパクトでかつ安定なものにする必要がある。そこで、我々は体積型ホログラフィック回折格子を用いて、スピン交換型光ポンピング(SEOP)用の小型レーザー光学系を開発し、それを用いてオンビームSEOP型He-NSFシステムを開発した。会議では、開発した装置の性能および今後の実用化研究の展望について発表する。
He neutron spin filter for high magnetic field sample environment accessories at J-PARC吉良 弘*; 林田 洋寿*; 奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 猪野 隆*; 大山 研司*; 大河原 学*; 加倉井 和久; 鈴木 淳市*; et al.
no journal, ,
The magnetic shield design study for the in-situ SEOP polarized He neutron spin filter system for high magnetic field sample environment has been performed by means of finite element calculation. The study showed that the design of magnetic shield can be optimized to accommodate the in-situ SEOP filter system located 1 meter from the sample position achieving depolarization time greater than 100 hours with an applied magnetic field of 7 Tesla of a cryomagnet at the sample position.
He neutron spin filter奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 坂口 佳史*; 猪野 隆*; 大山 研司*; Chang, L.-J.*; et al.
no journal, ,
He-NSFは、広いエネルギー範囲の中性子に対して有効に働き、特に数十ミリeV以上の高いエネルギー領域で有効であることから、磁気励起の研究などで役立つと期待されている。また、He-NSFは、大きな立体角をカバーすることが出来、ほとんど散乱させることなく中性子を偏極できるので、小角散乱や反射率計の検極子としても適している。さらに、近年開発された偏極パルス中性子を用いた磁気イメージング法の実用化においても、He-NSFは要のデバイスとして期待されている。そこで、J-PARCのようなパルス中性子実験施設において、He-NSFを実用化するためには、装置を放射線の遮蔽体内に設置する必要があるため、装置を安定でかつセットアップや運転が容易なものにする必要がある。そこで、我々は体積型ホログラフィック回折格子を用いて、スピン交換型光ポンピング(SEOP)He偏極システム用の小型レーザー光学系を開発し、それを用いてオンビームSEOP型He-NSFシステムを構築した。会議では、このシステムの内容と、更なる性能向上の取り組みについて紹介する。
HeフィルターのHe核スピンフリップシステムの開発と応用林田 洋寿*; 吉良 弘*; 鈴木 淳市*; 奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 加倉井 和久; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.
no journal, ,
He中性子スピンフィルターは、大立体角に対応でき、高エネルギー(数eV以下)中性子の偏極/検極を可能にする中性子偏極/検極デバイスである。この発表ではHe核スピン偏極率を一定に保つことができ、安定した偏極中性子実験を可能とするSpin Exchange Optical Pumping (SEOP)方式のHe中性子スピンフィルター開発及びBL17写楽での偏極反射率測定およびBL10 NOBORUでの偏極イメージング実験について報告する。
He中性子偏極フィルターの開発状況と今後の計画奥 隆之; 酒井 健二; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 相澤 一也; 新井 正敏; 加倉井 和久; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 鈴木 淳市*; et al.
no journal, ,
パルス中性子散乱実験への応用を目的として、He中性子偏極フィルターの実用化研究を行っている。He中性子偏極フィルターは、広いエネルギー範囲の中性子に有効である他、発散度の大きな中性子ビームの偏極も可能であるなど、優れた特徴を兼ね備えている。これまでに我々は、Volume Holographic Grating(VHG)素子を用いて、スピン交換光ポンピング(SEOP)用の小型レーザー光学系を開発し、シンプルで使いやすいオンビームSEOP型He偏極フィルターシステムを構築した。そして、そのシステムを用いて、J-PARCのパルス中性子ビームを用いて、小角散乱装置や反射率計における偏極度解析実験、偏極中性子イメージング試験などを行ってきた。今後、このシステムの適用範囲を拡張するため、Heフィルターセルの大型化や多様化、レーザー光学系他周辺技術の改良、施設整備などを実施していく。学会では、開発の現状と今後の開発・整備計画について発表する予定である。
廣井 孝介; 篠原 武尚; 林田 洋寿*; Parker, J. D.*; 及川 健一; 原田 正英; 甲斐 哲也; 新井 正敏*
no journal, ,
モーター, トランス等の磁気実用製品内部の磁場評価に向けた、偏極パルス中性子を利用した定量的磁気イメージング手法の開発を行ってきた。磁気製品のエネルギー損失を低減するためには磁場強度のみならず、磁場の方向分布の情報も定量的に評価することが重要となる。そこで本研究では偏極中性子イメージングによる小型モデルモーター内部の磁場方向分布の定量評価を試みた。磁気イメージング実験はJ-PARCセンター・物質生命科学実験施設(MLF)内に設置されたBL10"NOBORU"にて実施した。実験では偏極中性子の量子化軸方向をスピン回転子により変化させ、モーター内部の磁場に対して量子化軸方向を様々に変化させて偏極度分布像を取得した。その結果、量子化軸の方向に依存した偏極度の変化を位置ごとに解析することで、モデルモーター内の磁場方向の定量的分布像の取得に成功した。
Takir, D.*; 北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; et al.
no journal, ,
宇宙航空研究開発機構(JAXA)の探査機・サンプルリターンミッション「はやぶさ2」は、地球近傍小惑星Ryuguに到着した。この小惑星は、原始的な炭素質天体に分類される。ここでは、「はやぶさ2」探査機に搭載された近赤外線分光器(NIRS3)の最近の観測結果を報告する。この観測は、リュウグウの表面組成の直接測定と、リターンサンプルのコンテクストを提供する。NIRS3は、観測された表面全体に2.72マイクロメートルを中心とする弱く狭い吸収特性を検出した。この吸収特性は、OHを含む鉱物の存在に起因する。また、NIRS3の観測により、リュウグウは探査機による近接観測で最も暗い天体であることが明らかになった。OHの強度と低いアルベドから、熱衝撃変成された、あるいは炭素に富む宇宙風化した始原的な水和炭素質コンドライトと一致する。
