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梶本 亮一; 中村 充孝; 蒲沢 和也*; 稲村 泰弘; 飯田 一樹*; 池内 和彦*; 石角 元志*
EPJ Web of Conferences, 272, p.02007_1 - 02007_8, 2022/11
4SEASONS is a direct geometry time-of-flight spectrometer installed in the Materials and Life Science Experimental Facility, the Japan Proton Accelerator Research Complex. It is used to study atomic andspin dynamics in the energy range of 
meV to 
meV. Since more than a decade has crossed after the first inelastic scattering experiment, it is essential to consider upgrading the instrument to improve its flexibility and performance. In this paper, we discuss the possible medium-term upgrades of key components of the instrument like the chopper system, which are achievable with the current technology and at reasonable cost. Herein, we demonstrated that 4SEASONS can improve the energy resolution by a factor of two, remove frame overlap of adjacent incident energies, significantly improve the asymmetry in the pulse shape, and increase the flux by a factor of 
1.5, without major technical difficulties.
梶本 亮一; 中村 充孝; 飯田 一樹*; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 稲村 泰弘; 石角 元志*
Journal of Neutron Research, 22(2-3), p.99 - 107, 2020/10
The elastic energy resolution, integrated intensity, and peak intensity of the direct-geometry neutron chopper spectrometer 4SEASONS at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) were re-investigated. This was done with respect to the incident energy and the rotation speed of the Fermi chopper using incoherent scattering of vanadium and simple analytical formulas. The model calculations reproduced the observed values satisfactorily. The present work should be useful for estimating in instrument performance in experiments.
RhSi山内 宏樹; Sari, D. P.*; 渡邊 功雄*; 安井 幸夫*; Chang, L.-J.*; 近藤 啓悦; 伊藤 孝; 石角 元志*; 萩原 雅人*; Frontzek, M. D.*; et al.
Communications Materials (Internet), 1, p.43_1 - 43_6, 2020/07
中性子とミュオンの相補利用により、720Kまでの高温での短距離磁気秩序現象をMnRhSiで発見した。
=0 long-range magnetic order in centennialite CaCu
(OD)
Cl
0.6DO; A Spin-
perfect kagome antiferromagnet with 
-
-
飯田 一樹*; 吉田 紘行*; 中尾 朗子*; Jeschke, H. O.*; Iqbal, Y.*; 中島 健次; 河村 聖子; 宗像 孝司*; 稲村 泰弘; 村井 直樹; et al.
Physical Review B, 101(22), p.220408_1 - 220408_6, 2020/06
被引用回数：18 パーセンタイル：84.56(Materials Science, Multidisciplinary)鉱物センテニアライトCaCu(OD)Cl 0.6DOの結晶構造と磁気構造をシンクロトロンX線回折と中性子回折測定に密度汎関数理論(DFT)と疑似フェルミオン汎関数繰り込み群(PFFRG)の計算を組み合わせることで調べた。CaCu(OD)Cl 0.6DOではCu
イオンは反強磁性と幾何学的に完全なカゴメネットワークを形成する。CuとCaイオン間のサイト間無秩序は見つからなかった。CaCu(OD)Cl 0.6DOは
=7.2K以下で磁気秩序を示し、負のベクトルスピンキラリティーを持つ=0の磁気構造が現れる。0.3Kでの秩序モーメントは0.58(2)
Bに抑えられている。我々のDFT計算では、この系が量子臨界点の近くにあり、--カゴメ反強磁性体の優れた実現であることを示唆している。
RuO
proved by spin resonance飯田 一樹*; 古府 麻衣子; 鈴木 雄大*; 村井 直樹; 河村 聖子; 梶本 亮一; 稲村 泰弘; 石角 元志*; 長谷川 舜介*; 益田 隆嗣*; et al.
Journal of the Physical Society of Japan, 89(5), p.053702_1 - 053702_5, 2020/05
被引用回数：15 パーセンタイル：82.79(Physics, Multidisciplinary)We investigated the low-energy incommensurate (IC) magnetic fluctuations in SrRuO by the high-resolution inelastic neutron scattering measurements and random phase approximation (RPA) calculations. We observed a spin resonance with energy of 
meV centered at a characteristic wavevector 
. The resonance energy corresponds well to the superconducting gap 2
= 0.56 meV estimated by the tunneling spectroscopy. The spin resonance shows the 
modulation with a maximum at around 
. The modulated intensity of the spin resonance and our RPA calculations indicate that the superconducting gaps regarding the quasi-one-dimensional 
and 
sheets at the Fermi surfaces have the horizontal line nodes. These results may set a strong constraint on the pairing symmetry of SrRuO. We also discuss the implications on possible superconducting order parameters.
Ir
Sn
(
: La and Ce) investigated using neutron and X-ray diffraction中里 晟也*; 岩佐 和晃*; 橋本 大輔*; 塩澤 真未*; 桑原 慶太郎*; 中尾 裕則*; 佐賀山 基*; 石角 元志*; 大原 高志; 中尾 朗子*; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011128_1 - 011128_6, 2020/03
Successive phase transitions of IrSn (: La and Ce) were studied using neutron and X-ray diffraction techniques. A semimetal CeIrSn undergoes three phase transitions: an antiferromagnetic ordering characterized by a propagation vector 
= (1/2, 1/2, 2/5) below 0.6 K, a structural transformation with 
= (1/4, 1/4, 1/4) at 2.0 K, and another structural transformation with 
= (1/2, 1/2, 0) above room temperature. LaIrSn was confirmed to be a superconductor below 2.5 K under the = (1/2, 1/2, 0) structure that also appears above room temperature.
Sr
NiO studied by neutron diffraction梶本 亮一; 中島 健次; 藤田 全基*; 石角 元志*; 鳥居 周輝*; 石川 喜久*; Miao, P.*; 神山 崇*
Journal of the Physical Society of Japan, 88(11), p.114602_1 - 114602_6, 2019/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)A high-resolution time-of-flight powder neutron diffraction study of the layered nickel oxide PrSrNiO with 
and 
was performed to characterize the crystal structures of these highly hole-doped nickelates. For the sample with , the Ni-O bond lengths decrease uniformly with decreasing temperature, and the atomic displacement parameters are similar to those for 
. In contrast, for the sample with 
, the out-of-plane Ni-O bond length shows a sharp thermal contraction in the high-temperature region, which is suggestive of changes in the orbital occupation accompanied by the development of checkerboard-type charge correlations. Furthermore, the sample is characterized by a large atomic displacement parameter for the apical O atoms along the out-of-plane direction, which is interpreted as the existence of two types of Ni
sites with different orbital occupancies. The distinct difference between the sample and the lower-concentration compounds should be related to the development of checkerboard-type charge ordering in the metallic matrix and possible orbital ordering at the Ni sites at 
in the hole-doped layered nickel oxides.
Se 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
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、FeTeSeの超伝導対称性がs
波であることを実験的に示した。
河村 聖子; 高橋 竜太*; 石角 元志*; 山内 康弘*; 中村 雅俊*; 大内 啓一*; 吉良 弘*; 神原 理*; 青山 和弘*; 坂口 佳史*; et al.
Journal of Neutron Research, 21(1-2), p.17 - 22, 2019/05
MLF試料環境チーム低温・マグネットグループは、J-PARC MLFにおいて、利用者の実験のための冷凍機やマグネットの運用を行っている。これまでトップローディング型
He冷凍機、ボトムローディング型
He冷凍機、希釈冷凍機インサート、超伝導マグネットを導入してきた。これらの機器の使用頻度は、ビーム出力、課題数の増加に伴い、ここ2年間で急激に高くなってきている。この状況に対応するために運用経験を加味しながら、これらの機器の性能向上作業を進めている。例えば、He冷凍機の制御ソフトには、自動の初期冷却および再凝縮のプログラムが備わっていたが、新たに、He potにヒーターを焚くことなくsorbの温度制御のみでHe potを温調するプログラムも作成した。また2017年は、超伝導マグネット用に、揺動型ラジアルコリメーター付きのOVCテールを製作した。このラジアルコリメーターの導入によりデータの質は劇的に向上し、中性子非弾性散乱実験でも超伝導マグネットが使用できるようになった。
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：13.32(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.
MoO
( = In, Sc)飯田 一樹*; 吉田 紘行*; 岡部 博孝*; 片山 尚幸*; 石井 裕人*; 幸田 章宏*; 稲村 泰弘; 村井 直樹; 石角 元志*; 門野 良典*; et al.
Scientific Reports (Internet), 9(1), p.1826_1 - 1826_9, 2019/02
被引用回数：6 パーセンタイル：54.04(Multidisciplinary Sciences)Molecular based spin-1/2 triangular lattice systems have attracted research interest. LiMoO
( = In or Sc) is such a compound where spin-1/2 MoO clusters in place of Mo ions form the uniform triangular lattice. Here, we report exotic magnetisms in LiInMoO and LiScMoO investigated by muon spin rotation (SR) and inelastic neutron scattering (INS) spectroscopies. LiInMoO exhibits spin wave excitation which is quantitatively described by the nearest neighbor anisotropic Heisenberg model based on the 120
spin structure. In contrast, LiScMoO undergoes short-range magnetic order below 4 K with quantum-spin-liquid-like magnetic fluctuations down to the base temperature. Origin of the different ground states is discussed in terms of anisotropies of crystal structures and magnetic interactions.
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：3 パーセンタイル：18.22(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。
iron-based superconductor LaFePO
石角 元志*; 社本 真一; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; Hong, T.*; Mutka, H.*
Scientific Reports (Internet), 8, p.16343_1 - 16343_6, 2018/11
被引用回数：2 パーセンタイル：23.65(Multidisciplinary Sciences)磁気揺らぎはBCS理論に従わない非従来型超伝導で最も可能性のある機構として重要な役割を担うと考えられてきた。今回、これまで磁気ゆらぎが見つかっていない5Kという低い超伝導転移温度の鉄リン系超伝導体LaFePOで、30-50meVの高エネルギーで磁気ゆらぎを見つけた。これはこれまで考えられてきた高エネルギー磁気揺らぎで、高い超伝導転移温度になるという考えとは矛盾することから、超伝導機構の理解に向けて重要な発見である。
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
被引用回数：3 パーセンタイル：91.064SEASONS 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.
河村 聖子; 奥 隆之; 渡辺 真朗; 高橋 竜太; 宗像 孝司*; 高田 慎一; 坂口 佳史*; 石角 元志*; 大内 啓一*; 服部 高典; et al.
Journal of Neutron Research, 19(1-2), p.15 - 22, 2017/11
J-PARC MLFにおける試料環境(SE)チームは、ユーザー実験のためのSE機器の運用や開発を行っている。メンバーは、低温マグネット、高温、高圧、ソフトマター、光照射、水素環境、He偏極フィルターといったサブチームに所属している。現在は、数台の冷凍機と、マグネット、高温炉、高圧実験用パリエジンバラプレス、偏極中性子実験のためのSEOPシステムが運用中で、ユーザー実験への提供、運転を行っているほか、パルス磁場システムの汎用化に向けた開発も行っている。またJ-PARC研究棟では、レオメーター、ガス蒸気吸着量測定装置などのソフトマター研究に必要な機器類も整備している。
As飯田 一樹*; 石角 元志*; 永井 佑紀; 吉田 紘行*; Christianson, A. D.*; 村井 直樹; 川島 健司*; 吉田 良行*; 永崎 洋*; 伊豫 彰*
Journal of the Physical Society of Japan, 86(9), p.093703_1 - 093703_4, 2017/09
被引用回数：23 パーセンタイル：81.78(Physics, Multidisciplinary)The dynamical spin susceptibility in the new-structure iron-based superconductor CaKFeAs was investigated by a combination of inelastic neutron scattering (INS) measurements and random phase approximation (RPA) calculations. Powder INS measurements show that the spin resonance at Q
= 1.17(1) 
vector in the tetragonal notation, evolves below Tc. The characteristic energy of the spin resonance E = 12.5 meV is smaller than twice the size of the superconducting gap (2). The broad energy feature of the dynamical susceptibility of the spin resonance can be explained by the RPA calculations which take into account the different superconducting gaps on the different Fermi surfaces. Our INS and PRA studies demonstrated that the superconducting pairing nature in CaKFeAs is the s symmetry.
O
by dynamical Jahn-Teller effect蒲沢 和也*; 石角 元志*; 河村 聖子; 川北 至信; 加倉井 和久*; 中島 健次; 佐藤 正俊*
Physical Review B, 95(10), p.104413_1 - 104413_7, 2017/03
被引用回数：2 パーセンタイル：12.92(Materials Science, Multidisciplinary)A powder inelastic neutron-scattering study of HoBaFeO (HBFO) revealed characteristic magnetic excitations associated with geometrical spin frustration. Dispersionless excitations in energy (
) and wave-vector (
) space are observed at several discrete energies. Some of them can be attributed to crystal-field excitations of Ho in octahedral symmetry, but the others are explained instead by the vibronic state of the Fe dynamical Jahn-Teller effect with orbit-spin coupling, indicating interaction among the spin, the orbital, and the lattice degree of freedom. The antiferromagnetic HBFO lattice has cubic symmetry, and both Fe and Fe reside on corner-sharing tetrahedra with a number ratio of 3:1. Even though Fe is a Jahn-Teller active ion in tetrahedral symmetry, the system does not exhibit any static lattice distortion to the lowest temperature studied (4 K). The observed excitations can be understood by considering the dynamical interaction among spin-orbital-lattice degrees of freedom, indicating that spin fluctuation due to the frustration effect induces the dynamical Jahn-Teller effect, although in most cases a Jahn-Teller active ion Fe takes the static Jahn-Teller effect in a magnetic oxide system.
野村 拓司*; 原田 慈久*; 丹羽 秀治*; 石井 賢司*; 石角 元志*; 社本 真一; Jarrige, I.*
Physical Review B, 94(3), p.035134_1 - 035134_9, 2016/07
被引用回数：10 パーセンタイル：47.31(Materials Science, Multidisciplinary)Fe-
吸収端での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)を用いて、典型的な鉄系超伝導体PrFeAsOの単結晶で、低エネルギー電子励起スペクトルを測定した。
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。
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 (
) is one of the three chopper spectrometers operating in MLF at J-PARC, and covers thermal neutron region ( - 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-
) 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- measurements, and recent or planned upgrades of the instrument.
