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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

The Study of the magnetization process of Fe film by magnetic Compton scattering and M$"o$ssbauer spectroscopy

安居院 あかね; 増田 亮*; 小林 康弘*; 加藤 忠*; 柄本 俊*; 鈴木 宏輔*; 櫻井 浩*

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 408, p.41 - 45, 2016/06

AA2015-0849.pdf:1.54MB

 被引用回数:2 パーセンタイル:88.02(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究では磁気コンプトン散乱およびメスバーワー分光を用いてFe薄膜の磁化過程を詳細に調べた。磁気コンプトン散乱からスピン磁気モーメントと軌道磁気モーメントの磁化曲線を算出した。メスバーワースペクトルからは磁化と外部磁場のなす角の印加磁場依存性を調べた。これにより磁化曲線の振る舞いは磁化と外部磁場のなす角の変化と大きなかかわりがあることが分かった。

論文

$$^{61}$$Ni synchrotron radiation-based M$"o$ssbauer spectroscopy of nickel-based nanoparticles with hexagonal structure

増田 亮*; 小林 康浩*; 北尾 真司*; 黒葛 真行*; 齋藤 真器名*; 依田 芳卓*; 三井 隆也; 細井 浩平*; 小林 浩和*; 北川 宏*; et al.

Scientific Reports (Internet), 6, p.20861_1 - 20861_8, 2016/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:50.18(Multidisciplinary Sciences)

We measured the SR M$"o$ssbauer spectra of Ni nanoparticles with a hexagonal structure that were synthesized by chemical reduction. To obtain M$"o$ssbauer spectra of the nanoparticles without 61-Ni enrichment, we developed a measurement system for $$^{61}$$Ni SR M$"o$ssbauer absorption spectroscopy without X-ray windows between the standard energy alloy and detector. The counting rate of the $$^{61}$$Ni nuclear resonant scattering in the system was enhanced by the detection of internal conversion electrons and the close proximity between the energy standard and the detector. The spectrum measured at 4 K revealed the internal magnetic field of the nanoparticles was 3.4 T, corresponding to a Ni atomic magnetic moment of 0.3 Bohr magneton. This differs from the value of Ni$$_{3}$$C and the theoretically predicted value of hexagonal closed packed Ni and suggested the nanoparticle possessed intermediate carbon content between hcp-Ni and Ni$$_{3}$$C of approximately 10 atomic percent of Ni.

論文

Reaction-yield dependence of the ($$gamma$$, $$gamma$$') reaction of $$^{238}$$U on the target thickness

Negm, H.*; 大垣 英明*; 大東 出*; 早川 岳人; Zen, H.*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; 堀 利匡*; 羽島 良一; 静間 俊行; et al.

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(6), p.811 - 820, 2015/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Nuclear Science & Technology)

レーザーコンプトン散乱と原子核共鳴蛍光散乱に基づく、核種の非破壊検知、測定において、試料の厚みと測定精度の関係を調べるため、$$^{238}$$Uを試料とした実験を行った。

論文

Attempt to measure magnetic hyperfine fields in metallic thin wires under spin Hall conditions using synchrotron-radiation M$"o$ssbauer spectroscopy

壬生 攻*; 三井 隆也; 田中 雅章*; 増田 亮*; 北尾 真司*; 小林 康浩*; 依田 芳卓*; 瀬戸 誠*

Journal of Applied Physics, 117(17), p.17E126_1 - 17E126_4, 2015/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:82.81(Physics, Applied)

Measurement of the magnetic hyperfine fields in metallic thin wires under spin Hall conditions was attempted using the emerging technique synchrotron radiation M$"o$ssbauer spectroscopy. A M$"o$ssbauer probe layer of $$^{57}$$Fe(0.2 nm), $$^{57}$$Fe(0.6 nm), or $$^{119}$$Sn(0.6 nm) was embedded as an electron spin detector near the surfaces of V, Au, Pt, and $$^{56}$$Fe wires. The magnitudes of the magnetic hyperfine fields at the $$^{57}$$Fe and $$^{119}$$Sn nuclear sites that could be enhanced by nonequilibrium conduction electron spin polarization were measured both without and with the application of an electric current along the wire. Changes in the M$"o$ssbauer spectra were not clearly observed, indicating that the magnetic hyperfine field induced by nonequilibrium spin polarization is smaller than the detection limit at least for the measured systems and conditions.

論文

$$^{57}$$Fe polarization dependent synchrotron M$"o$ssbauer spectroscopy using a diamond phase plate and an iron borate nuclear Bragg monochromator

三井 隆也; 今井 康彦*; 増田 亮*; 瀬戸 誠*; 壬生 攻*

Journal of Synchrotron Radiation, 22(2), p.427 - 435, 2015/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:68.08(Instruments & Instrumentation)

Energy domain $$^{57}$$Fe polarization dependent synchrotron radiation M$"o$ssbauer spectroscopy was developed by using a diamond X-ray phase plate and an iron borate nuclear Bragg monochromator. The former controls the polarization of the incident synchrotron radiation X-rays and the latter filters the $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer radiation with a narrow bandwidth of 15 neV from the broadband synchrotron radiation. The developed nuclear diffraction optics allowed $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer studies to beperformed with various polarization states. In this paper, the spectrometer system, beam characterization, performance test experiments and a grazing incidence M$"o$ssbauer measurement of an isotope enriched iron thin film are described.

論文

High-pressure radiative conductivity of dense silicate glasses with potential implications for dark magmas

村上 元彦*; Goncharov, A. F.*; 平尾 直久*; 増田 亮*; 三井 隆也; Thomas, S. M.*; Bina, C. R.*

Nature Communications (Internet), 5, p.5428_1 - 5428_6, 2014/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:50.18(Multidisciplinary Sciences)

The possible presence of dense magmas at Earth's core mantle boundary is expected to substantially affect the dynamics and thermal evolution of Earth's interior. However, the thermal transport properties of silicate melts under relevant high-pressure conditions are poorly understood. Here we report in situ high pressure optical absorption and synchrotron M$"o$ssbauer spectroscopic measurements of iron enriched dense silicate glasses, as laboratory analogues for dense magmas, up to pressures of 85 GPa. Our results reveal a significant increase in absorption coefficients, by almost one order of magnitude with increasing pressure to $$sim$$50 GPa, most likely owing to gradual changes in electronic structure. This suggests that the radiative thermal conductivity of dense silicate melts may decrease with pressure and so may be significantly smaller than previously expected under core-mantle boundary conditions. Such dark magmas heterogeneously distributed in the lower mantle would result in significant lateral heterogeneity of heat flux through the core mantle boundary.

論文

The Spin state of iron in Fe$$^{3+}$$-bearing Mg-perovskite and its crystal chemistry at high pressure

増野 いづみ*; 大谷 栄治*; 平尾 直久*; 三井 隆也; 増田 亮*; 瀬戸 誠*; 境 毅*; 高橋 豪*; 中野 聡志*

American Mineralogist, 99(8-9), p.1555 - 1561, 2014/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.42(Geochemistry & Geophysics)

Valence, spin states, and crystallographic sites of Fe in (Mg,Fe)SiO$$_{3}$$ perovskite were investigated using energy-domain $$^{57}$$Fe-synchrotron M$"o$ssbauer spectroscopy and powder X-ray diffraction up to 86 GPa. The volumes of Fe$$^{3+}$$ bearing perovskite in this study are slightly smaller than those of Mg endmember perovskite. Our M$"o$ssbauer data suggest that Fe$$^{3+}$$ prefers A sites coupled with Mg vacancies, which is consistent with previous data at ambient conditions. Fe$$^{3+}$$ in the A site remains in a high spin state up to 86 GPa, and some fraction of the A site is occupied by Fe$$^{2+}$$ at pressures above 30 GPa. Fe$$^{2+}$$ in the A sites is also in a high spin state up to 86 GPa. The coupled substitution from Mg$$^{2+}$$ to a high spin state of Fe$$^{3+}$$ and Mg$$^{2+}$$ vacancy would make the volume of perovskite smaller than that of Mg endmember perovskite.

論文

Radiation reaction effects in cascade scattering of intense, tightly focused laser pulses by relativistic electrons; Classical approach

Zhidkov, A.*; 益田 伸一*; Bulanov, S. S.*; Koga, J. K.; 細貝 知直*; 児玉 了祐*

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 17(5), p.054001_1 - 054001_7, 2014/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:31.68(Physics, Nuclear)

Nonlinear cascade scattering of intense tightly focused laser pulses by relativistic electrons is studied numerically including the classical radiation damping. The electron energy loss, along with its side scattering by the ponderomotive force makes the scattering in the vicinity of high laser field nearly impossible at high electron energies. The use of a second co-propagating laser pulse as a booster is shown to solve this problem.

論文

Development of $$^{125}$$Te synchrotron-radiation-based M$"o$ssbauer spectroscopy

黒葛 真行*; 北尾 真司*; 小林 康浩*; 齋藤 真器名*; 増田 亮*; 三井 隆也; 依田 芳卓*; 瀬戸 誠*

Hyperfine Interactions, 226(1), p.687 - 691, 2014/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:30.92

The M$"o$ssbauer spectra of the 35.49 keV excited state of $$^{125}$$Te were observed in the energy domain using synchrotron radiation for the first time. The obtained isomer shifts and Debye temperature agree with previous experiments. These results show that this method will be applicable to various compounds.

論文

$$^{125}$$Te synchrotron-radiation-based M$"o$ssbauer spectroscopy of Fe$$_{1.1}$$Te and FeTe$$_{0.5}$$Se

黒葛 真行*; 北尾 真司*; 小林 康浩*; 齋藤 真器名*; 増田 亮*; 三井 隆也; 依田 芳卓*; 瀬戸 誠*

Journal of the Physical Society of Japan, 83(4), p.044708_1 - 044708_4, 2014/04

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

The $$^{125}$$Te M$"o$ssbauer spectra of Fe$$_{1.1}$$Te and FeTe$$_{0.5}$$Se$$_{0.5}$$ were measured using synchrotron-radiation-based M$"o$ssbauer spectroscopy. The hyper fine field of Te in the antiferromagnetic phase of Fe$$_{1.1}$$Te was evaluated to be 4(1) T at 20 K, and this hyper fine field is considered to be due to the transferred hyper fine field from Fe magnetic moments. The evaluated hyper fine field was comparatively large, suggesting the strong correlation with the magnetic moment of Fe that forms double stripe type magnetic structure. For the superconductor FeTe$$_{0.5}$$Se$$_{0.5}$$, no marked change in its M$"o$ssbauer parameters was observed below or above the superconducting transition temperature, indicating that the change in the electronic state of Te was small.

論文

Spin-nematic interaction in the multiferroic compound Ba$$_{2}$$CoGe$$_{2}$$O$$_{7}$$

左右田 稔*; 松本 正茂*; M$"a$nsson, M.*; 河村 聖子; 中島 健次; 椎名 亮輔*; 益田 隆嗣*

Physical Review Letters, 112(12), p.127205_1 - 127205_5, 2014/03

 被引用回数:20 パーセンタイル:16.37(Physics, Multidisciplinary)

面内容易型の反強磁性体Ba$$_{2}$$CoGe$$_{2}$$O$$_{7}$$について、磁気異方性と磁気揺動を調べることにより、スピンネマティック相互作用が実在することを示した。

論文

Synchrotron radiation-based M$"o$ssbauer spectra of $$^{174}$$Yb measured with internal conversion electrons

増田 亮*; 小林 康浩*; 北尾 真司*; 黒葛 真行*; 齋藤 真器名*; 依田 芳卓*; 三井 隆也; 伊賀 文俊*; 瀬戸 誠

Applied Physics Letters, 104(8), p.082411_1 - 082411_5, 2014/02

 被引用回数:9 パーセンタイル:45.24(Physics, Applied)

本研究では、核共鳴吸収に伴うX線と電子を同時に検出できる検出器を備えた装置を世界に先駆けて開発し、その装置と大型放射光施設SPring-8の大強度X線を用いて、YbB$$_{12}$$に含まれる$$^{174}$$Ybの放射光メスバウアースペクトルを測定することに成功した。今後、さまざまな元素の放射光メスバウアー測定が可能になり、レアアース磁石などの磁石材料や錯体・触媒材料・エレクトロニクス材料といった機能性材料の研究に進展がもたらされることが期待できる。本研究の一部は科学研究費補助金・基盤研究S「同位体特定による局所状態解明のための先進的メスバウアー分光法開発」及び研究スタート支援「放射光を用いたネオジム核共鳴散乱法の開発」の補助を受け、SPring-8の利用課題として行われた。

論文

In situ synchrotron $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectroscopy of RFe$$_{2}$$ (R = Y, Gd) hydrides synthesized under ultra-high-pressure hydrogen

三井 隆也; 増田 亮*; 瀬戸 誠; 平尾 直久*; 松岡 岳洋*; 中村 優美子*; 榊 浩司*; 榎 浩利*

Journal of Alloys and Compounds, 580(Suppl.1), p.S264 - S267, 2013/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.03(Chemistry, Physical)

An in situ $$^{57}$$Fe synchrotron radiation M$"o$ssbauer spectroscopy (SRMS) was performed on the C15 Laves RFe$$_{2}$$ (R=Y, Gd) under high-pressure hydrogen (H) in a diamond anvil cell. The H-absorption processes were monitored by the pressure dependence on the $$^{57}$$Fe isomer shift (IS): IS values increased for the amount of H-absorption into the RFe$$_{2}$$. In both cases, IS values showed a rapid increase at a few GPa, and once again showed a small increase at above 10 GPa. These results suggest that there are two steps in the H-absorption processes for the RFe$$_{2}$$ under high-pressure hydrogen. At the same time, two-step magnetic transitions have been also observed for the first time: ferromagnetic RFe$$_{2}$$ changed to paramagnetic RFe$$_{2}$$Hx$$_{1}$$ at the first H-absorption process, and a new ferromagnetic phase appeared in RFe$$_{2}$$Hx$$_{2}$$ at the second H-absorption process. In this conference, we report details on the SRMS experimental setup and the results.

論文

Analysis of nuclear resonance fluorescence excitation measured with LaBr$$_{3}$$(Ce) detectors near 2 MeV

Omer, M.*; Negm, H.*; 大垣 英明*; 大東 出*; 早川 岳人; Bakr, M.*; Zen, H.*; 堀 利匡*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 729, p.102 - 107, 2013/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:53.77(Instruments & Instrumentation)

LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータ検出器による原子核共鳴蛍光散乱(NRF)の測定性能を、ゲルマニウム検出器と比較して議論した。多くの核物質が励起準位をもつ2MeV領域に着目した。Duke大学の高強度$$gamma$$線施設(HIGS)において、2.12MeV$$gamma$$線をB$$_{4}$$C試料に照射し、$$^{11}$$Bの共鳴を測定した。測定データに対してSNIPアルゴリズムによるバックグラウンドの処理を行い、LaBr$$_{3}$$(Ce)検出器の測定限界を求めた。

論文

Nuclear resonance fluorescence of $$^{235}$$U measured with high-resolution LaBr$$_3$$(Ce) scintillation detectors

Omer, M.*; Negm, H.*; Zen, H.*; 大東 出*; 紀井 俊輝*; 増田 開*; 大垣 英明*; 羽島 良一; 静間 俊行; 早川 岳人; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 52(10), p.106401_1 - 106401_4, 2013/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:73.07(Physics, Applied)

Duke大学の高強度$$gamma$$線施設(HIGS)からのエネルギー1733keVの準単色$$gamma$$線ビームを用いて、$$^{235}$$Uの原子核共鳴蛍光散乱(NRF)の測定を行った。検出器として、LaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータ(長さ7.62cm、直径3.81cm)を8本組み合わせたアレイを用いた。また、4本のゲルマニウム検出器(相対効率60%)を比較のために用いた。LaBr$$_3$$(Ce)で測定したNRFの積分断面積が、過去のデータとよく一致することを確認した。

論文

Splash plasma channels produced by picosecond laser pulses in argon gas for laser wakefield acceleration

水田 好雄*; 細貝 知直*; 益田 伸一*; Zhidkov, A.*; 牧戸 啓悟*; 中新 信彦*; 梶野 祥平*; 西田 明憲*; 神門 正城; 森 道昭; et al.

Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 15(12), p.121301_1 - 121301_10, 2012/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:28.54(Physics, Nuclear)

Laser wakefield acceleration is capable of generating electron bunches with high quality: quasi-monoenergetic, low in emittance, and a very short duration of the order of ten femto-seconds. Such femtosecond bunches can be used to measure ultrafast phenomena. We conducted experiments for controllable electron bunch generation. Short-lived, $$sim$$10 ps, deep plasma channels, with their lengths of $$sim$$1 mm and diameters of $$sim$$20 $$mu$$m, are observed and characterized in Ar gas jets irradiated by moderate intensity, $$sim$$10$$^{15-16}$$ W/cm$$^2$$, laser pulses with a duration from subpicosecond to several picoseconds. The channels, upon 2D particle-in-cell simulations including ionization, fit well in the guiding of high intensity femtosecond laser pulses and, therefore, in laser wakefield acceleration with a controllable electron self-injection.

論文

Analysis of ECRH pre-ionization for plasma start-up in JT-60SA

羽田 和慶*; 長崎 百伸*; 増田 開*; 金城 良太*; 井手 俊介; 諫山 明彦

Plasma and Fusion Research (Internet), 7(Sp.1), p.2403104_1 - 2403104_5, 2012/07

超伝導トカマクでは印加可能なループ電圧が常伝導トカマクに比べて低いため、真空容器壁の状況によってはトロイダル電場のみでのプラズマ着火が困難になる可能性がある。超伝導トカマクJT-60SAにおいて信頼性あるプラズマ着火を行うこと、またプラズマ着火の物理過程を理解することを目的として、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)を用いた予備電離によるプラズマ着火に関する0次元モデル解析を行った。計算では電子及び中性粒子の密度、電子及びイオンの内部エネルギー密度、プラズマ電流の電気回路方程式の時間発展に関する連立微分方程式を解いた。その結果、初期中性粒子が$$3.0times10^{18}$$m$$^{-3}$$の場合、プラズマ着火には200kW程度のECRHパワーが必要であることがわかった。また、不純物量の減少とともに着火後のプラズマ電流や電子温度が高くなることがわかった。これらの条件でECRHがない場合はプラズマの立ち上げができず、ECRHが立ち上げに有効であることが示された。

論文

Synchrotron radiation $$^{57}$$Fe-M$"o$ssbauer spectroscopy using nuclear monochromator

三井 隆也; 増田 亮; 平尾 直久*; 壬生 攻*; 瀬戸 誠

Hyperfine Interactions, 204(1-3), p.97 - 100, 2012/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:32.47

An energy domain synchrotron radiation SR $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer spectrometer has been developed using a pure nuclear Bragg reflection from an oscillating $$^{57}$$FeBO$$_{3}$$ single crystal at the N$'e$el temperature. The spectrometer can filter the Doppler-shifted single line $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer radiation with neV order bandwidth of from a broadband SR source. This beam allows the researchers to easily perform conventional transmission and scattering M$"o$ssbauer spectroscopy MS with some excellent beam properties. In this paper, the design, performance and recent states of the developed SR MS spectrometer are reported. Moreover, the application studies, features, advantages and potential benefits of newly measurement techniques are presented, which include the study on the magnetic phase transition of iron related hydrides under ultrahigh hydrogen pressures, the local analysis of thin films with grazing incidence geometry and the feasibility study of Rayleigh scattering of $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer radiation.

論文

An in situ M$"{o}$ssbauer study using synchrotron radiation

増田 亮; 三井 隆也; 伊藤 恵司*; 榊 浩司*; 榎 浩利*; 中村 優美子*; 瀬戸 誠

Hyperfine Interactions, 204(1-3), p.139 - 142, 2012/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.72

水素化過程について局所的観点から情報を得るため、その場メスバウアー測定用の装置を開発した。本装置を用いることで水素雰囲気下の試料の温度を調整でき、放射光メスバウアースペクトル及び核共鳴非弾性散乱のスペクトルをその場測定することができるというものである。本装置の有用性を確認すべく、$$c$$-GdFe$$_2$$H$$_3$$の真空中での温度変化を両スペクトルで観察し、それらのスペクトルの明らかな変化を確認した。その変化は脱水素化によるFe局所電子状態及びFe局所振動状態の変化として解釈されるものであり、本装置によってその場メスバウアー測定が可能であることが確認された。

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