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論文

Recent progress on practical materials study by Bragg edge imaging at J-PARC

及川 健一; Su, Y.; 鬼柳 亮嗣; 川崎 卓郎; 篠原 武尚; 甲斐 哲也; 廣井 孝介; Harjo, S.; Parker, J. D.*; 松本 吉弘*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.436 - 442, 2018/12

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

We are promoting for practical product observation by the energy-resolved neutron imaging method using high-intensity pulsed neutrons at J-PARC, under the Photon and Quantum Basic Research Coordinated Development Program from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan. Bragg edge imaging, one of the energy-resolved neutron imaging methods for visualizing material properties, was applied to feasibility study of the temperature distribution of copper rod, complementary study of the texture and strain distribution of bent steel plates using neutron diffraction and EBSD, and so on. Outline of results obtained by these imaging experiments will be presented.

論文

Anomaly of structural relaxation in complex liquid metal of bismuth; Dynamic correlation function of coherent quasi-elastic neutron scattering

川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.291 - 296, 2018/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.1(Physics, Condensed Matter)

単元素液体金属の中には、その静的構造が剛体球充填モデルでは全く表せない、複雑な構造を有する物質がある。液体ビスマスは、構造因子のメインピークの高波数側に非対称な肩構造を有する。二体分布関数の第一ピークと第二ピークの距離の比が1:2で、一次元的に配列しているような奇妙な値を示すとともに、第一ピークの長距離側に明確な肩構造を有する。二種類の直径の異なる剛体球からなるモデルでは、構造因子の肩構造が生じることから、こうした単元素液体金属の複雑性の起源として、短時間だけ生じる共有結合や、金属イオンを遮蔽する電子が有効二体間ポテンシャルに作り出す振動(フリーデル振動)など、まったく物理的描像が異なる仮説がいくつかなされている。そこで我々は液体ビスマスの中性子準弾性散乱を、J-PARCのMLFに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器を用いて測定し、液体ダイナミクスを動的相関関数から調べた。その結果、二体分布関数の第一ピークの肩構造の緩和時間が、第一ピークや第二ピークなどその他の主要構造に比べて著しく長いことが分かった。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

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

 パーセンタイル:100(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

Encapsulating mobile proton carriers into structural defects in coordination polymer crystals; High anhydrous proton conduction and fuel cell application

犬飼 宗弘*; 堀毛 悟史*; 板倉 智也*; 篠崎 良太*; 荻原 直希*; 梅山 大樹*; Nagarker, S.*; 西山 裕介*; Malon, M.*; 林 灯*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 138(27), p.8505 - 8511, 2016/07

 被引用回数:47 パーセンタイル:4.94(Chemistry, Multidisciplinary)

We describe encapsulation of mobile proton carriers into defect sites in non-porous coordination polymers. The proton carriers are encapasulated with high mobility and provide high proton conductivity at 150$$^{circ}$$C under anhydrous condition. The high proton conductivity and non-porous nature allow power generation by fuel cell in which CPs are used as electrolyte. To observe defects and mobile proton carriers, we carried out solid-state NMR, XAFS, XRD, and ICP-AES/EA. On the basis of these analyses, we elucidated that the defect sites provide space for mobile uncoordinated H$$_{3}$$PO$$_{4}$$, H$$_{2}$$PO$$_{4}$$$$^{-}$$, and H$$_{2}$$O. These mobile carriers play a key role to expand proton hopping path and promote the mobility of all protons in coordination frameworks, leading to high proton conductivity and fuel cell power generation.

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:13 パーセンタイル:11.41(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

Magnetoelectric coupling in the honeycomb antiferromagnet Co$$_{4}$$Nb$$_{2}$$O$$_{9}$$

Khanh, N. D.*; 阿部 伸行*; 佐賀山 基*; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; 鬼柳 亮嗣; 徳永 祐介*; 有馬 孝尚*

Physical Review B, 93, p.075117_1 - 075117_6, 2016/02

 被引用回数:33 パーセンタイル:5.52(Materials Science, Multidisciplinary)

The magnetic structure and magnetoelectric effect have been investigated for single crystals of the antiferromagnet Co$$_{4}$$Nb$$_{2}$$O$$_{9}$$. Single-crystal neutron diffraction and magnetic susceptibility measurement have revealed that the magnetic structure is different from a collinear arrangement with spin parallel to the trigonal axis as proposed previously. Co$$^{2+}$$ magnetic moments are found to be almost lying in the basal plane, which lowers the magnetic symmetry to $$C2/c'$$ with the propagation vector $$k$$ = 0. Associated with the magnetic phase transition, a sharp anomaly in the dielectric constant and displacement current indicate the appearance of the magnetoelectric below Neel temperature TN with a large coupling constant up to 30 ps/m. The existence of off-diagonal components in a magnetoelectric tensor indicate the formation of ferrotoroidic order in Co$$_{4}$$Nb$$_{2}$$O$$_{9}$$. Such a magnetoelectric effect can be ascribed to the reduction of symmetry caused by simple antiferromagnetic order in a honeycomb network.

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

Proton order-disorder phenomena in a hydrogen-bonded rhodium-$$eta$$$$^{5}$$-semiquinone complex; A Possible dielectric response mechanism

満身 稔*; 江崎 一成*; 小松 裕貴*; 鳥海 幸四郎*; 宮東 達也*; 水野 元裕*; 東 信晃*; 宮崎 裕司*; 中野 元裕*; 北河 康隆*; et al.

Chemistry; A European Journal, 21(27), p.9682 - 9696, 2015/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.79(Chemistry, Multidisciplinary)

A newly synthesized one-dimensional (1D) hydrogen-bonded (H-bonded) rhodium(II)-$$eta$$$$^{5}$$-semiquinone complex, [Cp$$^{*}$$Rh($$eta$$$$^{5}$$-$$p$$-HSQ-Me$$_{4}$$)]PF$$_{6}$$ exhibits a paraelectric-;antiferroelectric second-order phase transition at 237.1 K. Neutron and X-ray crystal structure analyses reveal that the H-bonded proton is disordered over two sites in the room-temperature (RT) phase. The phase transition would arise from this proton disorder together with rotation or libration of the Cp$$^{*}$$ ring and PF$$_{6}$$ ion. The relative permittivity $$varepsilon$$$$_{b}$$' along the H-bonded chains reaches relatively high values (ca., 130) in the RT phase.

論文

Instrument design and performance evaluation of a new single crystal neutron diffractometer SENJU at J-PARC

及川 健一; 川崎 卓郎; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 金子 耕士; 田村 格良; 中村 龍也; 原田 正英; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014013_1 - 014013_5, 2014/03

新しいTOF型単結晶中性子回折装置がJ-PARC/MLFのBL18に設置された。本装置「SENJU」は、低温高磁場のような多重極限環境下において1.0mm$$^3$$未満の小さな単結晶を使用して精密な結晶構造や磁気構造解析を実現するために設計された。2012年3月5日に、本装置へ初中性子が導かれ、その後SENJUのハードウェア及びソフトウェアが設計通り機能していることが確認された。また、幾つかの有機及び無機の標準的な単結晶を用いて回折実験が行われた。これらの測定では、高いQ領域(d$$<$$ 0.5 $AA)$のブラッグ反射が明確に測定され、精度よく解析された。発表では、SENJUの装置設計及びその性能評価を詳細に報告する。

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

Detector system of the $$SENJU$$ single-crystal time-of-flight neutron diffractometer at J-PARC/MLF

川崎 卓郎; 中村 龍也; 藤 健太郎; 細谷 孝明*; 及川 健一; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 735, p.444 - 451, 2014/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:16.16(Instruments & Instrumentation)

The detector system of ${it SENJU}$ - a single-crystal time-of-flight neutron diffractometer - is described. ${it SENJU}$ is the first diffractometer employing a large-area two-dimensional wavelength shifting fibre-based scintillator detector at the Material and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex. Thirty-seven detectors were installed in the instrument to cover a scattering angle of 30%. The detector modules exhibited a detector efficiency of 37-47$$pm$$1% for thermal neutrons, a $$^{60}$$Co $$gamma$$-ray sensitivity of 1.4-5.1$$pm$$0.1$$times$$10$$^{-6}$$, a background count rate of 2.1-3.8$$pm$$1.0$$times$$10$$^{-4}$$ cps/cm$$^{2}$$ and a tolerance to stray magnetic fields up to 120 gauss. The detector exhibited stable performance under the operating conditions used, such as stable count rates over 400 days and a count temperature coefficient of -0.01$$pm$$0.02%/$$^{circ}$$C at around 20$$^{circ}$$C.

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:8 パーセンタイル:4.54

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.

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

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。

口頭

J-PARCの新しい単結晶構造解析装置「SENJU」の建設

及川 健一; 田村 格良; 大原 高志; 金子 耕士; 川崎 卓郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 新井 正敏; 木村 宏之*; 鬼柳 亮嗣*; et al.

no journal, , 

J-PARC/MLFのBL18では、共用促進法に基づき新しい単結晶構造解析装置「SENJU」が、昨年度末より急ピッチで建設されている。SENJUは、1MWにおいて0.5mm角の単結晶を用いた実験を可能とし、中性子が得意とする複合特殊環境下での精密構造解析を目指す装置である。SENJUでは実験室系のX線回折実験での標準的なサイズである0.1mm$$^{3}$$で実験可能とし、また低温・高温のみならず磁場や圧力,電場,ガス雰囲気などを組合せた環境下での測定を比較的容易に実現することにより、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。本装置成功の鍵を握る改良型大面積検出器の仕様決定及び製作においては、同施設で稼働中のiBIXのために開発された2次元検出器で蓄積された技術・ノウハウを最大限活用している。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している。

口頭

J-PARCの新しい単結晶構造解析装置「SENJU」

川崎 卓郎; 及川 健一; 田村 格良; 大原 高志; 金子 耕士; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 木村 宏之*; 鬼柳 亮嗣*; 高橋 美和子; et al.

no journal, , 

J-PARC/MLFのBL18では、新しい単結晶構造解析装置「SENJU」が、平成23年度夏期ビーム停止前の初ビーム受け入れを目指して建設中である。SENJUは、格子定数が約50A以下の無機物・低分子有機物を対象として、低温・高温のみならず磁場や圧力,電場,ガス雰囲気などを組合せた環境下での精密結晶構造解析を目的とする装置である。本装置は、単結晶中性子回折法を用いた物質研究の間口を大きく広げるため、1MWにおいて0.5mm角の単結晶を用いた回折実験及び精密構造解析を実現させる。本装置には、すでに稼働中のiBIX用の検出器の開発で培われた要素技術を基礎として開発した、波長シフトファイバを用いた大面積2次元シンチレータ検出器を試料真空槽周囲を円筒形に取り囲むように配置する。初期に導入する試料環境装置として、4K冷凍機や超伝導マグネット+希釈冷凍機が決定しているが、これらのできる限り早い立上げも目指す。当日は、装置の詳細スペックの紹介と、建設の現状について報告する。

口頭

J-PARCの新しい単結晶構造解析装置「SENJU」

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

no journal, , 

J-PARC/MLFのBL18では、共用促進法に基づき新しい単結晶構造解析装置「SENJU」が、昨年度末より急ピッチで建設されている。SENJUは、1MWにおいて0.5mm角の単結晶を用いた実験を可能とし、中性子が得意とする複合特殊環境下での精密構造解析を目指す装置である。SENJUでは低温・高温のみならず磁場や圧力,電場,ガス雰囲気などを組合せた環境下での測定を比較的容易に実現することにより、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している。講演では、装置の詳細スペックの紹介並びに、具体的な試料環境等について述べる。

口頭

単結晶構造解析装置SENJUのビームライン設計

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

no journal, , 

J-PARCのBL18では、共用促進法に基づき、新しい単結晶構造解析装置SENJUが急ピッチで建設されている。SENJUは、1MWにおいて0.5mm角の単結晶を用いた実験を可能とし、中性子が得意とする複合特殊環境下での精密構造解析を目指す装置である。単結晶試料のサイズ及びモザイシティ、検出器の実空間分解能を含めた装置デザインの中でビームラインの仕様を決定した。具体的な設計入力としては、(1)標準的な入射ビーム発散角は$$pm0.3^circ$$とし$$0.4AA$$まで利用する,(2)高強度モードでは$$pm0.5^circ$$を目標とし$$0.5AA$$まで利用する,(3)モデレータからの即発$$gamma$$線は試料位置で10kcps/$$mm^2$$以下とする,(4)試料位置での一様なビームサイズは3mm角程度とする,(5)真空散乱槽内でのビームハローは40mm角以下とする,(6)フレームオーバーラップ成分の混入を避ける、などである。当日は、これら検討プロセス及びその結果の詳細仕様について述べる。

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