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論文

Study on use of superconducting magnet and first inelastic neutron scattering experiment under magnetic field at 4SEASONS spectrometer

梶本 亮一; 石角 元志*; 吉良 弘*; 金子 耕士; 中村 充孝; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 村井 直樹; et al.

Physica B; Condensed Matter, 556, p.26 - 30, 2019/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.06(Physics, Condensed Matter)

Magnets are important for studying magnetism and are commonly used as sample environment devices of neutron scattering instruments. However, the use of magnets was prevented at the time-of-flight direct-geometry neutron spectrometer 4SEASONS in Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at J-PARC, because the instrument is surrounded by iron components, and it is equipped with a piece of equipment operated with magnetic bearings. In the present work, we investigate the influence of stray magnetic fields from a superconducting magnet which is shared among neutron scattering instruments in MLF. Based on the investigation, we modified 4SEASONS such that it can be used with the magnet. Finally, we successfully performed the first inelastic neutron scattering experiments with applied magnetic fields using this sample environment.

論文

Performances of oscillating radial collimator for the Fermi chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

中村 充孝; 神原 理*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 石角 元志*; 青山 和弘*

Physica B; Condensed Matter, 551, p.480 - 483, 2018/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

近年、磁場や圧力、高温といった特殊環境下での中性子非弾性散乱実験へのニーズが高まっており、質の高いデータを得るためには試料環境機器からの不要な散乱をできる限り低く抑える必要がある。そこで、我々はユーザーのニーズに応えるため、J-PARCのフェルミチョッパー分光器四季に特化した揺動型ラジアルコリメータを開発した。四季では比較的高い入射エネルギーを用いることから、コリメータのブレード素材に水素フリーの金属シートを採用した。このラジアルコリメータの制御システムでは、揺動スピードや揺動角等といった揺動パターンを柔軟に変更することが可能である。本稿では、新たに開発したラジアルコリメータの性能と残された課題について報告する。

論文

Status report of 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*; 村井 直樹; 吉良 弘*; 中谷 健; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1021(1), p.012030_1 - 012030_6, 2018/06

4SEASONS is a medium-resolution thermal neutron chopper spectrometer in the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at J-PARC. Although 4SEASONS is routinely used for many experiments by internal and external users, upgrading and maintenance work is still underway. This paper reviews the recent improvements of the instrument.

論文

Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 3; Neutron devices and computational and sample environments

坂佐井 馨; 佐藤 節夫*; 瀬谷 智洋*; 中村 龍也; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 曽山 和彦; 山崎 大; 丸山 龍治; 奥 隆之; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(2), p.10_1 - 10_35, 2017/09

J-PARC物質・生命科学実験施設では、中性子検出器、スーパーミラーや$$^{3}$$Heスピンフィルターなどの光学機器、及びチョッパー等の中性子デバイスが開発され、据え付けられている。また、計算環境として機器制御、データ取得、データ解析、及びデータベースの4つのコンポーネントが整備されている。また、物質・生命科学実験施設では実験に使用される様々な試料環境が利用可能である。本論文では、これらの現状について報告する。

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

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

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

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

Oscillating radial collimators for the chopper spectrometers at MLF in J-PARC

中村 充孝; 川北 至信; 神原 理; 青山 和弘; 梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 池内 和彦*; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.036011_1 - 036011_6, 2015/09

強磁場や高温といった試料環境下での非弾性中性子散乱実験のニーズが近年高まってきているが、これらの試料環境機器に起因する不要な散乱が微弱な非弾性シグナルの検知に悪影響を及ぼすという問題があった。我々はこの問題点を克服するため、J-PARC物質・生命科学実験施設内のチョッパー分光器用揺動式ラジアルコリメータの開発を進めた。本研究ではBL01四季及びBL14アマテラス用にそれぞれ新規開発した揺動式ラジアルコリメータの特性について報告する。

論文

Perturbation on hyperfine-enhanced $$^{141}$$Pr nuclear spin dynamics associated with antiferroquadrupolar order in PrV$$_2$$Al$$_{20}$$

伊藤 孝; 髭本 亘; 酒井 明人*; 中辻 知*; 辻本 真規*

Physical Review B, 92(12), p.125151_1 - 125151_5, 2015/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:90.95(Materials Science, Multidisciplinary)

The nature of multipolar order and hyperfine-enhanced (HE) $$^{141}$$Pr nuclear spin dynamics in PrV$$_2$$Al$$_{20}$$ was investigated using the muon spin relaxation technique. No explicit sign of time-reversal symmetry breaking was found below the multipolar order temperature $$T_Qsim 0.6$$K in a zero applied field as anticipated on the basis of the antiferroquadrupolar (AFQ) order picture proposed by Sakai and Nakatsuji [J. Phys. Soc. Jpn. ${bf 80}$, 063701 (2011)]. Further evidence of the nonmagnetic ground state was obtained from the observation of HE $$^{141}$$Pr nuclear spin fluctuations in the MHz scale. A marked increase in the muon spin-lattice relaxation rate (1/$$T_{rm 1,mu}$$) was observed below 1K with decreasing temperature, which was attributed to the perturbation on the HE $$^{141}$$Pr nuclear spin dynamics associated with the development of AFQ correlations.

論文

Precise determination of $$^{12}_{Lambda}$$C level structure by $$gamma$$-ray spectroscopy

細見 健二; Ma, Y.*; 味村 周平*; 青木 香苗*; 大樂 誠司*; Fu, Y.*; 藤岡 宏之*; 二ツ川 健太*; 井元 済*; 垣口 豊*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2015(8), p.081D01_1 - 081D01_8, 2015/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:38.64(Physics, Multidisciplinary)

$$gamma$$線分光によって$$^{12}_{Lambda}$$Cハイパー核のレベル構造を精密に測定した。ゲルマニウム検出器群Hyperball2を用いて、$$^{12}$$C$$(pi^{+}, K^{+}gamma)$$反応からの4本の$$gamma$$線遷移を同定することに成功した。基底状態スピン二重項$$(2^{-}, 1^{-}_{1})$$のエネルギー間隔は直接遷移$$M1$$$$gamma$$線により、$$161.5pm0.3$$(stat)$$pm0.3$$(syst)keVと測定された。また、励起準位である$$1^{-}_{2}$$$$1^{-}_{3}$$について、それぞれ、$$2832pm3pm4$$, keVと$$6050pm8pm7$$, keVと励起エネルギーを決定した。これらの測定された$$^{12}_{Lambda}$$Cの励起エネルギーは反応分光による$$lambda$$ハイパー核の実験研究において決定的な基準となる。

論文

Feasibility demonstration of a new Fermi chopper with supermirror-coated slit package

中村 充孝; 神原 理; Krist, T.*; 篠原 武尚; 池内 和彦*; 新井 正敏; 梶本 亮一; 中島 健次; 田中 浩道; 鈴木 淳市*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 737, p.142 - 147, 2014/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.96(Instruments & Instrumentation)

チョッパー分光器における非弾性中性子散乱実験の効率は、複数の入射エネルギーを同時利用することで劇的に向上しうる。しかしながら、通常のチョッパーでは全ての入射エネルギーに対して実験条件を最適化することは絶対的に不可能である。我々は、この問題点を克服すべく中性子スーパーミラーを貼付したスリットパッケージを有する新型フェルミチョッパーを開発し、複数の入射エネルギーそれぞれに対して実験条件を最適化しうることを実験的に実証した。

論文

Visualization of focused proton beam dose distribution by atomic force microscopy using blended polymer films based on polyacrylic acid

大道 正明*; 高野 勝昌*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 石井 保行; 大久保 猛; 江夏 昌志; 加田 渉; 杉本 雅樹; 西川 宏之*; et al.

Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 12, p.7401 - 7404, 2012/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.67(Chemistry, Multidisciplinary)

A new visualization method for dose distribution of a focused proton beam in sub-micrometer scale was developed using a formation of a bulky cross-linked structure of polyacrylic acid -$$N$$, $$N$$'-methylence bisacrylamide, blend film. The areas irradiated by the focused proton beam were swelled on the film. The height of the swelling was significantly increased according to the beam fluence and the increase of containing ratio of the methylence bisacrylamide. The height was saturated at the fluence of 5$$times$$10$$^5$$ ions/$$mu$$m$$^{2}$$. The proton beam-sensitive polymer film was used for the analysis of dose distribution on its surface. The irradiated surface was observed by employing an atomic force microscope. This observation result showed that the method could be used to confirm the writing patterns and the beam-spot shape. Nanostructures with a crescent shape are visualized clearly at a misaligned beam-spot shape in the set up of the beam-optics.

論文

Fabrication of poly(9,9'-dioctylfluorene)-based nano- and microstructures by proton beam writing

前吉 雄太*; 高野 勝昌*; 麻野 敦資*; 丸井 裕美*; 大道 正明*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 石井 保行; 大久保 猛; 江夏 昌志; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 51(4), p.045201_1 - 045201_4, 2012/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:93.6(Physics, Applied)

A relation between the fluence and the beam-induced chemical reaction in poly(9,9'-dioctylfluorene), PFO, films has been investigated to fabricate PFO-based nano-micro structures using Proton Beam Writing, PBW. In this investigation, we observed that the cross-linking reaction in PFO occurred without a cross-linking agent using PBW. Furthermore, not only the surface morphology but also structure and shape on PFO films were changed from nano-meter to micro-meter size by controlling the fluence of proton beam irradiation on the basis of the investigation. Consequently, the structure of the arabic numbers was successful fabricated as three-dimensional PFO structures with the aspect ratio of 12 at the fluence of 3.5 $$times$$ 10$$^6$$ ions/$$mu$$m$$^2$$ by PBW.

報告書

汎用小型試験研究炉の概念検討; 平成22年度活動報告(共同研究)

今泉 友見; 宮内 優; 伊藤 正泰; 綿引 俊介; 永田 寛; 花川 裕規; 那珂 通裕; 川又 一夫; 山浦 高幸; 井手 広史; et al.

JAEA-Technology 2011-031, 123 Pages, 2012/01

JAEA-Technology-2011-031.pdf:16.08MB

世界の試験研究炉は、老朽化に伴う廃炉により減少しているが、その一方でアジア諸国においては、原子力発電の導入計画が相次いでいる。このようなアジア諸国では、原子力発電所を建設した後の運転管理ができる技術者の育成が課題となっていると同時に、自国における原子力技術を高めるため、軽水炉の長期化対策,科学技術の向上,産業利用及び原子力人材育成のための試験研究炉の必要性が高まっている。このような背景から、照射試験炉センターにおいては、今後、発電用原子炉を導入する国に向け、各種照射利用や教育訓練に用いる試験研究炉の基本概念検討を開始した。設計活動を通じた本検討は、照射試験炉センターにおける試験研究炉の設計に必要な計算コードなどの環境の整備及び人材育成に貢献するとともに、本概念検討に共同研究として参加する原子力関連会社の試験研究炉にかかわる技術力の維持,向上にも貢献することが期待される。本報告は、平成22年度に設置された「照射試験炉センター汎用小型試験研究炉WG(ワーキンググループ)」と原子力関連会社が行った平成22年7月$$sim$$平成23年6月までの試験研究炉の概念検討結果について取りまとめたものである。

論文

3D micro-fabrication utilized superimposing technique with focused MeV ion beams

高野 勝昌*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 石井 保行; 大久保 猛; 江夏 昌志; 加田 渉; 杉本 雅樹; 関 修平*; 西川 宏之*

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 162, 2012/01

A unique micro-processing technique for epoxy resin films has been developed at the TIARA, utilizing the ion beam writing with multiple energies of light and heavy ion beams. In this study, nano-wire structure fabrication was tried by a superimposing with the proton beams and 520 MeV $$^{40}$$Ar$$^{14+}$$. And in order to reduce the surface tension in developing and drying processes, after a baking at 95 $$^{circ}$$C for 1 minute, developing and drying was performed with super-critical CO$$_{2}$$ at 12 MPa, 40 $$^{circ}$$C. As the result, the bridge structure which strung the wires fabricated by 520 MeV $$^{40}$$Ar$$^{14+}$$ hitting can be observed at the aimed points.

論文

AMATERAS; A Cold-neutron disk chopper spectrometer

中島 健次; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 中村 充孝; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 相澤 一也; 鈴谷 賢太郎; 柴田 薫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB028_1 - SB028_6, 2011/05

 被引用回数:57 パーセンタイル:7.99(Physics, Multidisciplinary)

アマテラスは、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置された冷中性子ディスクチョッパー型分光器であり、結合型水素モデレーターと新開発の高速ディスクチョッパーの組合せで、高分解能,高強度を両立させる最新鋭の中性子分光器である。今回の発表では、これまでの機器調整とユーザー利用の成果を踏まえ、アマテラスの現状と性能、そして、得られた成果の例を示す。

論文

Adsorption of Db and its homologues Nb and Ta, and the pseudo-homologue Pa on anion-exchange resin in HF solution

塚田 和明; 羽場 宏光*; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 秋山 和彦*; 笠松 良崇; 西中 一朗; 市川 進一; 安田 健一郎; 宮本 ユタカ; et al.

Radiochimica Acta, 97(2), p.83 - 89, 2009/02

 被引用回数:19 パーセンタイル:15.82(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

105番元素ドブニウム(Db)及び周期表上同族の5族元素ニオブ(Nb),タンタル(Ta),擬5族のプロトアクチニウム(Pa)のフッ化水素酸水溶液中における陰イオン交換挙動を観測した。実験にはタンデム加速器施設に設置したオンライン自動迅速イオン交換分離装置を利用し、$$^{248}$$Cm+$$^{19}$$F反応で生成する$$^{262}$$Db(半減期34秒)を対象に13.9Mフッ化水素酸水溶液におけるイオン交換樹脂への分配係数を測定した。上記元素とDbの溶離挙動を比較すると、Dbの分配係数は5族元素Nb及びTaに比べて小さく、その傾向はむしろ擬5族のPaに近いという結果を得た。この結果は超アクチノイド元素であるDbのフッ化物陰イオン錯体が同族元素と異なるという興味深いものである。

論文

Evolution of local magnetic state in SmRu$$_4$$P$$_{12}$$ probed by muon spin relaxation

伊藤 孝; 髭本 亘; 大石 一城; 藤本 達也*; Heffner, R. H.; 西田 信彦*; 佐藤 一彦*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 菊地 大輔*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 76(5), p.053707_1 - 053707_4, 2007/05

 被引用回数:26 パーセンタイル:22.07(Physics, Multidisciplinary)

充填スクッテルダイト化合物SmRu$$_4$$P$$_{12}$$$$T_{MI}$$=16.5Kにおいて磁気的な異常を伴い金属絶縁体転移を起こす。結晶場基底状態の多極子の自由度から、この相転移が磁気八極子秩序である可能性が議論されている。われわれはミュオンスピン緩和法を用い、秩序相における局所的な磁性を調べた。零磁場において$$T_{MI}$$直下からミュオンスピン緩和率の増大が確認され、秩序相が自発的に時間反転対称性が破れた状態にあることを確認した。この結果は秩序変数が磁気八極子もしくは磁気双極子を含むことを示している。ミュオンが感じる静的な内部磁場の大きさは降温とともに単調増加を示し、$$T^{prime}$$=3K付近から急激に増大する。縦緩和率を調べると$$T^{prime}$$付近に極大を持つことから、$$T^{prime}$$以下において磁気揺らぎが抑制されていることがわかった。これらの実験事実を多極子の自由度に基づき議論した。

論文

Investigation of bulk superconductivity in PrPt$$_5$$

伊藤 孝; 西田 信彦*; 大石 一城; 髭本 亘; 柄木 良友*; 石本 英彦*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.189 - 191, 2006/08

PrPt$$_5$$は核断熱消磁冷却の冷媒として知られる物質であり、低温において核磁性と電子による一般的な磁性の中間的な性質をもった磁性を示す。最近、PrPt$$_5$$多結晶試料において超伝導転移を示唆する抵抗及び磁化の異常が観測された。これがバルクの超伝導であるならば、「増強された核磁性」との共存という観点から非常に興味深い。われわれは$$mu$$SR法を用いて微視的な視点からPrPt$$_5$$の超伝導特性の研究を行い、混合状態におけるミュオンスピン緩和率の測定から磁場侵入長に関する知見を得た。

論文

Magnetic field stabilization by temperature control of an azimuthally varying field cyclotron magnet

奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸*; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Review of Scientific Instruments, 76(3), p.033301_1 - 033301_6, 2005/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:58.3(Instruments & Instrumentation)

AVFサイクロトロンの運転において、ビーム電流減少を引き起こす数十時間に渡る10$$^{-4}$$台の磁場変動が生じていた。実験の結果より、励磁コイルからの熱によって鉄心温度が上昇し、ビーム特性の劣化を引き起こす磁場変動を発生させていることを明らかにした。鉄心温度上昇を防ぎ、高安定磁場を実現するために、メインコイルとヨークとの間への熱絶縁やトリムコイル冷却水温度制御の高精度化といった鉄心温度制御技術を開発した。この温度制御によって、磁場安定度$$pm$$5$$times$$10$$^{-6}$$を達成し、$$pm$$2%のビーム強度安定度を得た。

論文

Development of a magnetic field monitoring system for the JAERI AVF cyclotron

奥村 進; 荒川 和夫; 福田 光宏; 中村 義輝; 横田 渉; 石本 貴幸; 倉島 俊; 石堀 郁夫; 奈良 孝幸; 上松 敬; et al.

Nukleonika, 48(Suppl.2), p.S35 - S37, 2003/00

サイクロトロンでは、ビーム強度減少などのビーム不安定現象が一般的に生じるため、高精度なビーム制御は困難であった。原研AVFサイクロトロンでは、この原因がサイクロトロン電磁石の鉄心温度上昇による磁場変動であることを突き止め、鉄心温度の定温化によってビーム強度の安定化を確認した。イオンビームによる細胞や材料の微細加工技術の開発に必要なビームサイズ1ミクロンを達成するにはビームエネルギーの最小化が必要で、これにはビーム強度のみならずビーム位相も十分安定化する必要があり、サイクロトロン電磁石が磁場安定度10$$^{-5}$$を達成している必要がある。この磁場安定度測定を実現するには通常用いられるホール素子では精度が不十分であるため、核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance:NMR) を利用した測定法を用いる必要があるが、サイクロトロン内部は高磁場(~2T)、高磁場勾配(~10G/cm)、高電磁場ノイズのため従来のNMR磁場測定装置では測定が困難であった。そこで、磁場勾配補正コイルの採用や高電磁場ノイズ対策などを行ったNMR磁場測定装置を開発し、10$$^{-6}$$台の測定精度を実現することでサイクロトロン電磁石の磁場安定度を確認することに成功した。

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