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論文

Electronic structure of the intermediate-valence compound EuNi$$_2$$P$$_2$$ studied by soft X-ray photoemission spectroscopy

川崎 郁斗; 小畠 雅明; 藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 104(16), p.165124_1 - 165124_8, 2021/10

 被引用回数:0

We carried out angle-resolved photoemission (ARPES) experiments using soft X rays to investigate the electronic structure of the intermediate valence compound EuNi$$_2$$P$$_2$$. Both the Eu$$^{2+}$$ and Eu$$^{3+}$$ components arising from the 4$$f^6$$ and 4$$f^5$$ final states were observed in the valence spectra, directly confirming an intermediate character of Eu ions. The three-dimensional band structure was studied by ARPES measurements, and we found that the ARPES spectra up to just below the Fermi level can well be explained by a calculation based on the density-functional theory for the non-4$$f$$ reference compound SrNi$$_2$$P$$_2$$. The heavy-fermion bands in EuNi$$_2$$P$$_2$$ are thus considered to be formed through the hybridization between the dispersive valence bands, which resemble those for SrNi$$_2$$P$$_2$$, and the Eu$$^{2+}$$ components located at the very vicinity of the Fermi level.

論文

Charge-density-wave order and multiple magnetic transitions in divalent europium compound EuAl$$_4$$

金子 耕士; 川崎 卓郎; 仲村 愛*; 宗像 孝司*; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 90(6), p.064704_1 - 064704_6, 2021/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.06(Physics, Multidisciplinary)

Multiple transition phenomena in divalent Eu compound EuAl$$_4$$ with the tetragonal structure were investigated via single crystal time-of-flight neutron Laue technique. At 30 K below a charge-density-wave (CDW) transition, superlattice peaks emerge near nuclear Bragg peaks described by an ordering vector $$q_{rm CDW}$$ = (0 0 $${delta}_c$$). In contrast, magnetic peaks appear at $$q_2 = ({delta}_2 {delta}_2 0)$$ with $${delta}_2$$ = 0.09 below $$T_{N1}$$ = 15.4 K, and moves to $$q_1 = ({delta}_1 0 0)$$ with $${delta}_1$$ = 0.19 below $$T_{N3}$$ =12.2 K, whereas no distinct change in the magnetic Bragg peak was detected at $$T_{N2}$$ and $$T_{N4}$$. The structural modification with $$q_{rm CDW}$$ is characterized by an absence of the superlattice peak in (0 0 $$l$$). Considering an absence of splitting in magnetic peaks along $$l$$, the structural transition is mainly ascribed to a displacement of Al ions within the tetragonal $$ab$$-plane. Complex incommensurate magnetic transitions are in stark contrast to a simple collinear commensurate structure in isovalent EuGa$$_4$$. This could stem from incompatible electronic structures with the CDW transition between two compounds.

論文

Electronic structure of trivalent compound EuPd$$_3$$ studied by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

川崎 郁斗; 小畠 雅明; 藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; 仲村 愛*; 伊覇 航*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(4), p.044704_1 - 044704_6, 2020/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:32.18(Physics, Multidisciplinary)

EuPd$$_3$$ is a rare Eu-based compound, whose Eu ions are in a trivalent state. The electronic structure of EuPd$$_3$$ was investigated by angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) using soft X rays. Eu$$^{3+}$$ components arising from the 4f$$^5$$ final state multiplet were clearly observed in the valence spectra, and no Eu$$^{2+}$$ components were observed within an experimental accuracy, confirming a robust Eu$$^{3+}$$ state. The band structure and Fermi surfaces revealed by ARPES measurements were compared to the band structure calculations based on the density-functional theory for LaPd$$_3$$ andYPd$$_3$$. We found that the calculation for LaPd$$_3$$ provides a better description for our ARPES results. The effective electron masses estimated from the ARPES spectra near the Fermi level are in good agreement with the corresponding cyclotron effective masses in previous de Haas-van Alphen experiments.

論文

Pyroelectric power generation from the waste heat of automotive exhaust gas

Kim, J.*; 山中 暁*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 坂本 友和*; 川崎 卓郎; 福田 竜生; 関野 徹*; 中山 忠親*; 武田 雅敏*; et al.

Sustainable Energy & Fuels (Internet), 4(3), p.1143 - 1149, 2020/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:51.8(Chemistry, Physical)

Waste heat is a potentially exploitable energy source but remains a problem awaiting a solution. To explore solutions for automobile applications, we investigate pyroelectric power generation from the temperature variation of exhaust gas using a novel electro-thermodynamic cycle. Niobium-doped lead zirconate titanate stannate (PNZST) ceramics were applied as pyroelectric materials, and their structural characteristics were investigated. In the driving cycle assessments (JC-08) using real exhaust gas, the maximum power generated was identified as 143.9 mW cm$$^{-3}$$ (777.3 J L$$^{-1}$$ per 1 cycle) over a temperature range of 150-220 $$^{circ}$$C and an electric field of 13 kV cm-1. The net mean generating power of the total driving cycle was 40.8 mW cm$$^{-3}$$, which is the most enhanced result in our power generating systems to date and 314 times greater than our first report. Materials with sharp transition behaviors with the temperature and electric field are worthy of study with regard to pyroelectric energy harvesting materials, and their corresponding crystal and domain structures were investigated to optimize performance.

論文

Change in mechanical properties by high-cycle loading up to Gigacycle for 316L stainless steel

直江 崇; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Xiong, Z.*; 二川 正敏

JPS Conference Proceedings (Internet), 28, p.061009_1 - 061009_6, 2020/02

J-PARCの核破砕中性子源に設置されている316L鋼製の水銀ターゲット容器は、陽子及び中性子照射環境により損傷する。照射損傷に加えて、陽子線励起圧力波により期待される設計寿命である5000時間の運転中に、約4.5億回の繰返し応力を受ける。これまでに容器構造材のギガサイクルまでの疲労挙動を調査するために、超音波疲労試験を実施し、疲労後の残強度を測定するなかで、繰返し硬化及び軟化現象を観測した。本研究では、ギガサイクルまでの繰返し硬化/軟化について調査するために、物質・生命科学実験施設(BL-19匠)で中性子回折により繰返し負荷後の試料の転位密度を測定した。その結果、受け入れ材は負荷の繰返し数の増加と共に転位密度が増加した。一方、照射による転位導入を模擬した冷間圧延材は、負荷の繰返し過程において転位の消滅と再蓄積が確認された。ワークショップでは、ターゲット容器構造材のギガサイクルまでの疲労試験の進捗と中性子回折の測定結果について報告する。

論文

Electronic states of EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuCu$$_2$$Si$$_2$$ studied by soft X-ray photoemission spectroscopy

川崎 郁斗; 藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; 伊覇 航*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 100(3), p.035111_1 - 035111_8, 2019/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:51.19(Materials Science, Multidisciplinary)

We have carried out angle-integrated photoemission spectroscopy (AIPES) and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) experiments using soft X-rays on single crystals of EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuCu$$_2$$Si$$_2$$ grown by the Bridgman method to investigate their electronic structures. The AIPES results showed that the Eu ions in EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuCu$$_2$$Si$$_2$$ are in a divalent state and a nearly trivalent state, respectively, in accord with the previously reported magnetic properties. The three-dimensional band structures and shapes of the Fermi surfaces of EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuCu$$_2$$Si$$_2$$ were studied by ARPES measurements. We found that the band structures near the Fermi level and Fermi surfaces of EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuCu$$_2$$Si$$_2$$ are very different from each other and are well reproduced by the band structure calculations based on density-functional theory for SrCu$$_2$$Ge$$_2$$ and YCu$$_2$$Si$$_2$$. This suggests that a charge transfer from the localized 4$$f$$ states into the valence bands is responsible for the difference in the electronic states between EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuCu$$_2$$Si$$_2$$.

報告書

原子力施設等の緊急時における被ばく評価事例集

川崎 将亜; 中嶌 純也; 吉田 圭佑; 加藤 小織; 西野 翔; 野崎 天生; 中川 雅博; 角田 潤一; 菅谷 雄基; 長谷川 里絵; et al.

JAEA-Data/Code 2017-004, 57 Pages, 2017/03

JAEA-Data-Code-2017-004.pdf:2.34MB

原子力施設の事故発生時においては、事故による影響及びその範囲を迅速に把握するために、放出された放射性物質による一般公衆への影響や事故による作業者の個人被ばく線量を早期に評価し報告することが求められる。そのため、原子力科学研究所放射線管理部においては、事故発生時の迅速な対応に資するために、一般公衆及び作業者の被ばく線量評価について、評価方法及び必要となる各種パラメータ等を想定される事故事例ごとにまとめ、事例集を整備した。本事例集では、原子力科学研究所で想定される各種事故に加え、過去の原子力事故で放出された放射性物質による被ばく評価について扱っており、これらは緊急時における被ばく評価についての知見・技術の継承にも用いることができる。

論文

Magnetic structure of divalent europium compound EuGa$$_{4}$$ studied by single-crystal time-of-flight neutron diffraction

川崎 卓郎; 金子 耕士; 仲村 愛*; 阿曽 尚文*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; 田村 格良; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(11), p.114711_1 - 114711_5, 2016/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:47.01(Physics, Multidisciplinary)

The magnetic structure of the intermetallic compound EuGa$$_{4}$$ was investigated using single-crystal neutron diffraction with TOF Laue technique on the new diffractometer SENJU at MLF of J-PARC. Despite of the high neutron absorption of Eu, a vast number of diffraction spots were observed without isotope enrichment. The magnetic reflections appeared at $$h + k + l$$ $$neq$$ 2$$n$$ below 16 K, indicating that the ordering vector is $$q$$ = (0, 0, 0). The continuous evolution of the magnetic reflection intensity below T$$_{N}$$ follows a squared Brillouin function for $$S$$ = 7/2. By adopting a wavelength-dependent absorption collection, the magnetic structure of EuGa$$_{4}$$ revealed that a nearly full magnetic moment of 6.4 $$mu$$B of Eu lies within the basal plane of the lattice.

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

 被引用回数:33 パーセンタイル:94.36(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.; 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

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

Density and X-ray emission profile relationships in highly ionized high-Z laser-produced plasmas

吉田 健祐*; 藤岡 慎介*; 東口 武史*; 鵜篭 照之*; 田中 のぞみ*; 川崎 将人*; 鈴木 悠平*; 鈴木 千尋*; 富田 健太郎*; 廣瀬 僚一*; et al.

Applied Physics Letters, 106(12), p.121109_1 - 121109_5, 2015/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:32.7(Physics, Applied)

We present a benchmark measurement of the electron density profile in the region where the electron density is 10$$^{19}$$ cm$$^{-3}$$ and where the bulk of extreme ultraviolet (EUV) emission occurs from isotropically expanding spherical high-Z gadolinium plasmas. It was found that, due to opacity effects, the observed EUV emission is mostly produced from an underdense region. We have analyzed time-resolved emission spectra with the aid of atomic structure calculations, and find that while the multiple ion charge states around 18+ during the laser pulse irradiation.

論文

Efficient extreme ultraviolet emission from one-dimensional spherical plasmas produced by multiple lasers

吉田 健祐*; 藤岡 慎介*; 東口 武史*; 鵜篭 照之*; 田中 のぞみ*; 大橋 隼人*; 川崎 将人*; 鈴木 悠平*; 鈴木 千尋*; 富田 健太郎*; et al.

Applied Physics Express, 7(8), p.086202_1 - 086202_4, 2014/08

 被引用回数:24 パーセンタイル:75.15(Physics, Applied)

半導体デバイスには更なる高性能化, 小型化が求められておりノードの微細化は急務となっている。さらなる細線化を目指して波長6.5-6.7nmの極端紫外光源の研究開発に着手している。極端紫外光源を実現させるために最も重要な開発課題は、光源の高出力化であり、本研究では球状ターゲットにレーザーを球対称に12方向から同時にターゲットに照射することで球対称なプラズマを生成させ6.5-6.7nm帯域の放射特性を調べた。本実験では変換効率のレーザー照射強度依存性をスペクトル, 電子密度, イオン価数, 電子温度など様々なパラメータから考察することでリソグラフィに求められる光源として最適なプラズマの生成条件の研究を行った。ガドリニウムターゲットの最適なレーザー照射強度に対する変換効率として、これまでの研究報告の中で最高の0.8%が得られた。

論文

Single crystal neutron diffraction study of high neutron absorbing compound EuGa$$_{4}$$

川崎 卓郎; 金子 耕士; 阿曽 尚文*; 仲村 愛*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 及川 健一; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014009_1 - 014009_4, 2014/03

Single crystal neutron diffraction measurement of EuGa$$_{4}$$ has been carried out using time-of-flight single crystal neutron diffractometer SENJU at BL18 in MLF/J-PARC. In spite of extremely high neutron absorption of natural Eu, significant numbers of Bragg reflection were observed. Lattice parameters and Bravais lattice at above $$T_mathrm{N}$$ (=15 K) obtained from the positions and systematic extinction of the reflections were well agreed with the result of single crystal X-ray diffraction. Further, magnetic reflections were clearly observed at below $$T_mathrm{N}$$ at the positions of forbidden reflections of body-centered lattice of EuGa$$_{4}$$. An antiferromagnetic structure with the propagation vector $$q$$ = 0 was clarified.

論文

Current status of a time-of-flight single crystal neutron diffractometer SENJU at J-PARC

田村 格良; 及川 健一; 川崎 卓郎; 大原 高志; 金子 耕士; 鬼柳 亮嗣; 木村 宏之*; 高橋 美和子; 清谷 多美子*; 新井 正敏; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 340, p.012040_1 - 012040_4, 2012/02

 被引用回数:10 パーセンタイル:94.91

SENJU is a state-of-the-art single crystal time-of-flight Laue diffractometer in Materials and Life Science Experimental Facility at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The diffractometer is designed for precise crystal and magnetic structure analyses under multiple extreme conditions, such as low temperature, high-pressure, high-magnetic field. A measurement using small sample less than 1.0 mm$$^{3}$$ will be also realized, which allows us to study wide variety of materials. SENJU is aimed at a poisoned decoupled moderator to obtain peak profiles of Bragg reflection, and intensity distributions of superlattice reflections and diffuse scatterings with good accuracy. At the beginning, the diffractometer will have 31 two-dimensional scintillator detectors to cover wide area of reciprocal lattice space by a single measurement. The instrument is currently under construction and is scheduled to start on-beam commissioning by the end of 2011.

論文

Propagation behaviour of general and localised corrosion of carbon steel in simulated groundwater under aerobic conditions

谷口 直樹; 鈴木 宏幸; 川崎 学; 内藤 守正; 小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.117 - 123, 2011/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:51.86(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼は高レベル放射性廃棄物地層処分におけるオーバーパック候補材料の一つに選定されている。炭素鋼の腐食は全面腐食と局部腐食の二つに分類される。本研究では酸化性雰囲気における炭素鋼の浸漬試験によって全面腐食と局部腐食の進展挙動を調べた。浸漬試験結果,腐食進展速度は環境条件と鋼種に大きく依存した。しかし、孔食係数(最大腐食深さと平均腐食深さの比)の上限はおよそ平均腐食深さのみから決定されることがわかった。実験データと文献データに基づき、Gumbel分布を用いた極値統計解析を適用することによって平均腐食深さからオーバーパックの最大腐食深さを推定する経験的モデルを提示した。

論文

Construction status of a general control system for the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at J-PARC

酒井 健二; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 木下 秀孝; 川崎 進; 渡辺 聡彦; 神永 雅紀; 二川 正敏

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 600(1), p.75 - 77, 2009/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:13.08(Instruments & Instrumentation)

物質・生命科学実験施設(MLF)の装置全体を安全かつ効率的に運転する目的で、MLF全体制御システム(MLF-GCS)は、ターゲットを中心とした計測制御システム,人的安全・機器・ターゲット保護のためのインターロックシステムなど、幾つかのサブシステムより設計されている。MLF-GCS自身は独立した制御システムである一方、中央制御棟から運用されるJ-PARC全体制御システムの一部としての役割も持つ。現在は、MLF-GCSの構築はほとんど終了し、MLF制御室からのリモート操作や総合インターロックの確認調整作業によるMLF-GCSの性能試験が進められている。本論文ではMLF-GCSの概要と構築状況について報告する。

口頭

特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置

田村 格良; 及川 健一; 高橋 美和子*; 川崎 卓郎*; 木村 宏之*; 鬼柳 亮嗣*; 大原 高志; 金子 耕士; 清谷 多美子*; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置は大強度パルス中性子源を用いて結晶・磁気構造解析を行うための中性子回折装置である。本装置が目指すのは主として、(1)単位格子50${AA}$以下の低分子有機化合物や磁性物質の微小単結晶を用いた結晶及び磁気構造解析,(2)温度,磁場,圧力,電場,光(レーザー)照射等の多重極限環境下での構造解析及び局所構造解析である。単結晶を用いることで高いS/N比,モデルフリーでの構造決定等、粉末回折測定では得ることのできない知見を得られ、さらに極限環境を実現することで異方的な外場応答についての情報を得ることもできる。これにより、単に構造決定に留まらず、構造と機能とを一体として解明を行うことのできる構造解析を実現することができる。本提案装置は中性子実験装置の設置提案公募に応募し、装置デザインの専門的なレビューの実施を条件に二次審査を合格した。特殊環境微小単結晶中性子構造解析装置の詳細設計については現在検討を進めており、当日は、現状での装置パラメーターについて報告する。

口頭

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

川崎 卓郎; 及川 健一; 田村 格良; 大原 高志; 金子 耕士; 木村 宏之*; 鬼柳 亮嗣*; 高橋 美和子; 清谷 多美子*; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

SENJUは2011年春の完成を目指し、J-PARC MLFに建設中の新しい単結晶中性子回折装置である。この装置は格子定数が最大で50オングストローム程度の物質を対象とし、1mm$$^{3}$$以下の微小な単結晶試料を用いて、さまざまな外部環境下において結晶構造及び磁気構造解析を行うことを目的としている。同時に、逆格子空間内での散漫散乱や超格子反射の強度分布を測定し、物質の局所的な構造を明らかにすることも目的とされているが、これらの強度分布を精度よく測定するために非結合ポイズン型モデレータを選択した。運用開始時には31台の大面積シンチレーション型二次元検出器,極低温冷凍機、及び7Tマグネットが設置される予定である。

口頭

ITER TFコイル用Nb$$_3$$Sn素線の評価技術

名原 啓博; 布谷 嘉彦; 礒野 高明; 小泉 徳潔; 濱田 一弥; 松井 邦浩; 辺見 努; 吉川 正敏*; 宇野 康弘; 押切 雅幸; et al.

no journal, , 

ITER TFコイルに使用されるNb$$_3$$Sn超伝導素線に関しては、既に日本はその分担分の約半分の製作を終えており、順調に調達を進めている。その超伝導素線の調達における品質管理として、素線メーカーで測定された超伝導素線性能を原子力機構でも測定し、その品質を確認している。これまでに多くの超伝導素線の性能を調べた結果、素線メーカーの測定値と原子力機構の測定値はおおむね一致しているものの、差異が生じることもあり、その原因について報告する。

口頭

J-PARCの新しい単結晶構造解析装置「SENJU」

及川 健一; 田村 格良; 大原 高志; 金子 耕士; 川崎 卓郎; 木村 宏之*; 高橋 美和子*; 清谷 多美子*; 鬼柳 亮嗣*; 野田 幸男*; et al.

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設(以下、MLF)では、新しい単結晶構造解析装置「SENJU」が、共用促進法に基づき急ピッチで建設されている。SENJUではまず、1MWにおいて「0.5mm角の単結晶」による精密構造解析を実現することを目指す。対象となる単結晶試料はほぼ無尽蔵となり、また低温・高温のみならず磁場や圧力,電場,ガス雰囲気などを比較的容易に組合せた環境下での測定を実現することにより、SENJUで展開されるサイエンスのすそ野は非常に広範囲に拡がることが期待される。SENJUは平成22年度末に建設を完了し、平成23年夏前に初ビーム受け入れを目指す。

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