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論文

Coexistence of ferromagnetic and stripe-type antiferromagnetic spin fluctuations in YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$

Wo, H.*; Wang, Q.*; Shen, Y.*; Zhang, X.*; Hao, Y.*; Feng, Y.*; Shen, S.*; He, Z.*; Pan, B.*; Wang, W.*; et al.

Physical Review Letters, 122(21), p.217003_1 - 217003_5, 2019/05

We report neutron scattering measurements of single-crystalline YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ in the normal state, which has the same crystal structure as the 122 family of iron pnictide superconductors. YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ does not exhibit long-range magnetic order but exhibits strong spin fluctuations. Like the iron pnictides, YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ displays anisotropic stripe-type antiferromagnetic spin fluctuations at ($$pi, 0, pi$$). More interesting, however, is the observation of strong spin fluctuations at the in-plane ferromagnetic wave vector ($$0, 0, pi$$). These ferromagnetic spin fluctuations are isotropic in the ($$H, K$$) plane, whose intensity exceeds that of stripe spin fluctuations. Both the ferromagnetic and stripe spin fluctuations remain gapless down to the lowest measured energies. Our results naturally explain the absence of magnetic order in YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ and also imply that the ferromagnetic correlations may be a key ingredient for iron-based materials.

論文

Abnormally enhanced diamagnetism in Al-Zn-Mg alloys

西村 克彦*; 松田 健二*; Lee, S.*; 布村 紀男*; 島野 寛基*; Bendo, A.*; 渡邊 克己*; 土屋 大樹*; 並木 孝洋*; 戸田 裕之*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 774, p.405 - 409, 2019/02

 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

Temperature and time dependences of magnetization of Al-1.0%Zn-4.2%Mg, Al-2.6%Zn-3.2%Mg, Al-4.1%Zn-1.1%Mg, and Al-5%Zn (at.%) alloys were measured in the range between 10 and 310 K after various periods of natural aging and peak-aged heat treatments. Enhanced diamagnetic contributions on the magnetization were observed for the as-quenched Al-Zn-Mg alloys for the first time. The enhanced diamagnetism observed in Al-2.6%Zn-3.2%Mg and Al-4.1%Zn-1.1%Mg were found to largely alter in natural aging, while that of Al-1.0%Zn-4.2%Mg little changed. After peak-aged heat treatments, the diamagnetism of Al-Zn-Mg was largely reduced. The binary Al-5%Zn showed neither enhanced diamagnetism nor natural aging effect on the magnetization. Isothermal time variations of magnetization of Al-Zn-Mg alloys at 300 K were found to be related with solute-vacancy clustering.

論文

水素分配制御によるアルミニウム合金の力学特性最適化

戸田 裕之*; 山口 正剛; 松田 健二*; 清水 一行*; 平山 恭介*; Su, H.*; 藤原 比呂*; 海老原 健一; 板倉 充洋; 都留 智仁; et al.

鉄と鋼, 105(2), p.240 - 253, 2019/02

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

本レビューでは、高強度アルミニウム合金の水素脆化に関する研究活動、特に様々なトラップサイトでの水素トラップとそれによる水素脆化への影響に焦点を当てて報告する。高亜鉛濃度Al-Zn-Mg合金において、高分解能TEM法による析出物のナノ構造及び界面構造の分析や、高分解能X線マイクロトモグラフィー技術による詳細な破壊マイクロメカニズムとマイクロ構造-破壊特性関係の調査がなされ、さらに、ごく最近実現された超高分解能X線顕微鏡により特徴的な局部的変形、亀裂の発生・成長が観察されている。また、第一原理シミュレーションによる数々の水素トラップサイトのトラップエネルギー導出を元に、変形・破壊中の水素再分配が解析された。水素の再分配と3つの異なるミクロ機構による水素脆化との間の関係を論じ、水素脆化が起こるための現実的な条件を説明する。

論文

First-principles calculation of multiple hydrogen segregation along aluminum grain boundaries

山口 正剛; 海老原 健一; 板倉 充洋; 都留 智仁; 松田 健二*; 戸田 裕之*

Computational Materials Science, 156, p.368 - 375, 2019/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:15.49(Materials Science, Multidisciplinary)

金属の応力腐食割れメカニズム解明を目的として、アルミニウム結晶粒界に対する水素偏析の影響を第一原理計算により調べた。水素の溶解度が高い場合には、高エネルギー粒界には水素の偏析が可能であることが分かった。またアルミニウム粒界には水素が大量に偏析可能であり、それとともに粒界が膨張することで電子密度が低下していき、その結果粒界の凝集エネルギーが大きく低下することが分かった。

論文

Microstructure evolution in a hydrogen charged and aged Al-Zn-Mg alloy

Bendo, A.*; 松田 健二*; Lee, S.*; 西村 克彦*; 戸田 裕之*; 清水 一行*; 都留 智仁; 山口 正剛

Materialia, 3, p.50 - 56, 2018/11

Microstructure evolution of alloy with composition Al-3.4Zn-1.9 Mg (at. %) was tracked using high resolution imaging and electron diffraction during ageing at 120 C after being initially natural aged for 4 days. Hydrogen was charged in microstructure by cutting samples in Electrical Discharge Machine immediately after being quenched from solid solution temperature. Transmission Electron Microscope observations revealed a higher presence of high aspect ratio GPII-zones in microstructure of hydrogen charged and aged samples. Correlation was made with previously reported hydrogen effect into vacancy formation.

論文

First-principles study of hydrogen segregation at the MgZn$$_{2}$$ precipitate in Al-Mg-Zn alloys

都留 智仁; 山口 正剛; 海老原 健一; 板倉 充洋; 椎原 良典*; 松田 健二*; 戸田 裕之*

Computational Materials Science, 148, p.301 - 306, 2018/06

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.59(Materials Science, Multidisciplinary)

高強度の7000番台アルミニウム合金の水素脆化はAl合金の実用における重要な問題と考えられてきた。しかし、近年の観察技術の発展にもかかわらず、Al合金中の水素の挙動を実験的に捉えることは非常に困難である。本研究では7000番台の特徴であるMgZn$$_{2}$$析出物に着目して、析出物内部及びAl-析出物界面における水素偏析を第一原理計算を用いて体系的に検討した。零点エネルギーを考慮したトラップエネルギー解析により、MgZn$$_{2}$$の内部には9つの格子間サイトが存在することが確認されたものの、Alの四面体サイトより不安定であることから析出物内部への偏析は生じないことがわかった。一方、Al-析出物界面の安定なサイトではトラップエネルギーが-0.3eVと非常に大きいことがわかった。これはAl中の粒界などのトラップサイトより大きく、Al-析出物界面がAl合金中の優先的な偏析サイトになることを示唆している。

論文

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.79

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

論文

Temperature of thermal spikes induced by swift heavy ions

松崎 勝太*; 林 宏明*; 中嶋 薫*; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; Toulemonde, M.*; 木村 健二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 406(Part B), p.456 - 459, 2017/09

Few-nm sized gold, platinum and palladium nanoparticles were deposited on amorphous silicon nitride films. These films were irradiated with 420 MeV Au and 100 MeV Xe ions. Temperature distributions of thermal spikes produced by these ions were evaluated by observing desorption of the nanoparticles from the target surfaces upon ion impact. It was found that the temperature of the thermal spike produced by 420 MeV Au is higher than 100 MeV Xe. The observed temperature of the thermal spike at the entrance surface is slightly lower than that at the exit surface both for 420 MeV Au and 100 MeV Xe ions. These results can be well explained by the inelastic thermal spike model.

論文

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.17

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

論文

Impact of PHITS spallation models on the neutronics design of an accelerator-driven system

岩元 大樹; 西原 健司; 岩元 洋介; 橋本 慎太郎; 松田 規宏; 佐藤 達彦; 原田 正英; 前川 藤夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(10), p.1585 - 1594, 2016/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:10.94(Nuclear Science & Technology)

The impact of different spallation models and parametrisations of nucleon-nucleus interactions in PHITS on nuclear characteristics of an accelerator-driven system (ADS) is investigated. Cut-off neutrons below 20 MeV calculated by a current default option of the spallation model (i.e., Li${`e}$ge Intranuclear Cascade (INC) model version 4.6, INCL4.6) are found to be 14% less than those by the old spallation model (it i.e. Bertini INC model). This decrease increases the proton beam current that drives the 800-MW thermal power, and impacts various ADS parameters, including material damage, nuclear heating of the proton beam window (PBW), and the inventory of spallation products. To validate these options based on the ADS neutronics design, we conduct benchmark calculations of the total and nonelastic cross sections, thick target neutron yields, and activation reaction rate distributions. The results suggest that Pearlstein-Niita systematics, which is a default option of the nucleon-nucleus interaction parametrisation, would be best option and that the Bertini INC is better suited for cut-off neutrons than INCL4.6. However, because of the difficulty in making a definite conclusion on the spallation models, we conclude that relatively large uncertainty in the cut-off neutrons, which is the difference between the two spallation models (i.e. 14%), should be considered.

論文

Temperature of thermal spikes in amorphous silicon nitride films produced by 1.11 MeV C$$_{60}^{3+}$$ impacts

北山 巧*; 中嶋 薫*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 松田 誠; 左高 正雄*; 辻本 将彦*; 磯田 正二*; 木村 健二*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 354, p.183 - 186, 2015/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Instruments & Instrumentation)

According to an inelastic-thermal-spike (i-TS) model, which is regarded as the most promising among several models proposed to explain the formation of an ion track, a part of the energy deposited to electrons in a solid by a swift heavy ion is gradually transferred to target atoms via electron-phonon coupling. The temperature of target atoms rises along the ion path and consequently an ion track is formed when the temperature exceeds the melting point. Therefore, the temperature of target atoms along the ion path is regarded as a key parameter for the i-TS model; however, such a spatiotemporally-localized temperature is difficult to measure because the processes involved occur in a very short period ($$<$$ 10$$^{-10}$$ s) and in a very localized area. In this study, the temperature of target atoms along the ion path is estimated experimentally with transmission-electron-microscope (TEM) observation of desorption of Au nanoclusters (the melting point $$sim$$1300 K) on an amorphous Si$$_{3}$$N$$_{4}$$ thin film under 1.1-MeV C$$_{60}^{3+}$$-ion irradiation to the fluence of $$sim$$5$$times$$10$$^{10}$$ ions/cm$$^{2}$$. TEM images show that Au nanoclusters, deposited at the areal density of 1.16$$times$$10$$^{12}$$ particles/cm$$^{2}$$, disappear in a surface area with a diameter of $$sim$$20 nm around each ion track, whose diameter is $$sim$$4 nm, after irradiation. This indicates that the temperature at the film surface rises locally to at least 1300 K by the ion bombardment.

論文

Evolution of the ITER program and prospect for the next-step fusion DEMO reactors; Status of the fusion energy R&D as ultimate source of energy

松田 慎三郎*; 飛田 健次

Journal of Nuclear Science and Technology, 50(4), p.321 - 345, 2013/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:22.62(Nuclear Science & Technology)

核融合エネルギーの研究開発を長期的に俯瞰し、国際プロジェクトとして進行中の核融合実験炉ITERについて概説し、その目的,達成目標,研究計画及び建設の進行状況について報告する。ITERは現段階の中核的装置であるが、発電実証は次段階の核融合原型炉が担うことになる。合わせて、原型炉の設計とそれに関連する工学R&Dについて報告する。

論文

Verification of high-energy transport codes on the basis of activation data

Titarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Butko, M. A.*; Dikarev, D. V.*; Florya, S. N.*; Pavlov, K. V.*; Titarenko, A. Yu.*; Tikhonov, R. S.*; Zhivun, V. M.*; Ignatyuk, A. V.*; et al.

Physical Review C, 84(6), p.064612_1 - 064612_19, 2011/11

 被引用回数:15 パーセンタイル:24.74(Physics, Nuclear)

ITEPで測定された、$$^{rm nat}$$Cr, $$^{56}$$Fe, $$^{rm nat}$$Ni, $$^{93}$$Nb, $$^{181}$$Ta, $$^{rm nat}$$W, $$^{rm nat}$$Pb, $$^{209}$$Biターゲットに40-2600MeVの高エネルギー陽子を入射した場合の核種生成断面積を用いて、幾つかのよく用いられる高エネルギー輸送コードの予測精度を評価した。ITEPの実験結果はCGIで行われた多数のインバースカイネマティクス法の実験データとおおむね一致している。測定データの解析は、MCNPX(Bertini, Isabelオプション), CEM3.02, INCL4.2+ABLA, INCL4.5+ABLA07, PHITS、及び、CASCADE.07を用いて行われた。すべてのターゲット・入射エネルギーに対して、計算値と実験値の間の逸脱係数を評価し、今回評価されたすべてのコードで改善が必要なことを示した。加えて、$$^{208}$$Pbターゲットに500MeV陽子を入射した新たな実験の結果を公開する。

論文

Shielding experiments under JASMIN collaboration at Fermilab, 4; Measurement and analyses of high-energy neutron spectra in the anti-proton target station

松田 規宏; 春日井 好己; 坂本 幸夫; 中島 宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; 平山 英夫*; 八島 浩*; Mokhov, N.*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.2055 - 2058, 2011/08

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

遮蔽設計において、中性子のスペクトル形状及びその強度を推定することは大変重要である。フェルミ国立加速器研究所の反陽子生成ターゲットステーションで得られた遮蔽実験データから、フィッティング及びアンフォールディング法の2つの方法で高エネルギー中性子のスペクトル形状の推定を行った。フィッティング法では、中性子スペクトルが容易に得られ、かつ遮蔽材料の核データと比較しても妥当であった。アンフォールディング法で得られたスペクトル形状は、核データとは整合のとれない結果となった。2つの方法で推定した中性子スペクトルの形状に対して、PHITSコードによる計算結果で検証を行った。

論文

Verification of high-energy transport codes on the basis of activation data

Titarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Butko, M. A.*; Dikarev, D. V.*; Florya, S. N.*; Pavlov, K. V.*; Titarenko, A. Yu.*; Tikhonov, R. S.*; Zhivun, V. M.*; Ignatyuk, A. V.*; et al.

LA-UR-11-02704, 31 Pages, 2011/06

ITEPで測定された、$$^{nat}$$Cr, $$^{56}$$Fe,$$^{nat}$$Ni, $$^{93}$$Nb, $$^{181}$$Ta, $$^{nat}$$W, $$^{nat}$$Pb, $$^{209}$$Biターゲットに40-2600MeVの高エネルギー陽子を入射した場合の核種生成断面積を用いて、幾つかのよく用いられる高エネルギー輸送コードの予測精度を評価した。ITEPの実験結果はCGIで行われた多数のインバースカイネマティクス法の実験データとおおむね一致している。測定データの解析は、MCNPX(Bertiin, Isabelオプション), CEM3.02, INCL4.2+ABLA, INCL4.5+ABLA07, PHITS、及び、CASCADE.07を用いて行われた。すべてのターゲット・入射エネルギーに対して、計算値と実験値の間の逸脱係数を評価し、今回評価されたすべてのコードで改善が必要なことを示した。

論文

Measurement and simulation of the cross sections for nuclide production in $$^{56}$$Fe and $$^{rm nat}$$Cr targets irradiated with 0.04- to 2.6-GeV protons

Titarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Titarenko, A. Yu.*; Butko, M. A.*; Pavlov, K. V.*; Florya, S. N.*; Tikhonov, R. S.*; Zhivun, V. M.*; Ignatyuk, A. V.*; Mashnik, S. G.*; et al.

Physics of Atomic Nuclei, 74(4), p.523 - 536, 2011/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:42.22(Physics, Nuclear)

0.04から2.6GeVのエネルギーを持つ陽子を$$^{56}$$Fe及び$$^{rm nat}$$Crの厚いターゲットに入射した場合の核種生成断面積を、2台の$$gamma$$スペクトロメータを用いて測定した。これらのスペクトロメータは1332keVの$$gamma$$線に対してそれぞれ1.8と1.7keVの解像度を有する。実験の結果649の生成核種が同定された。$$^{27}$$Al($$p$$,$$x$$)$$^{22}$$Na反応をモニター反応として利用した。実験データをMCNPX(BERTINI, ISABELモデル), CEM03.02, INCL4.2, INCL4.5, PHITS、及び、CASCADE07コードの計算結果と比較した。

論文

Measurement and simulation of the cross sections for nuclide production in $$^{93}$$Nb and $$^{rm nat}$$Ni targets irradiated with 0.04- to 2.6-GeV protons

Titarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Titarenko, A. Yu.*; Butko, M. A.*; Pavlov, K. V.*; Florya, S. N.*; Tikhonov, R. S.*; Zhivun, V. M.*; Ignatyuk, A. V.*; Mashnik, S. G.*; et al.

Physics of Atomic Nuclei, 74(4), p.537 - 550, 2011/04

 被引用回数:13 パーセンタイル:28.63(Physics, Nuclear)

0.04から2.6GeVのエネルギーを持つ陽子を$$^{93}$$Nb及び$$^{rm nat}$$Niの厚いターゲットに入射した場合の核種生成断面積を、2台の$$gamma$$スペクトロメータを用いて測定した。これらのスペクトロメータは1332keVの$$gamma$$線に対してそれぞれ1.8と1.7keVの解像度を有する。実験の結果1112の生成核種が同定された。$$^{27}$$Al($$p$$,$$x$$)$$^{22}$$Na反応をモニター反応として利用した。実験データをMCNPX(BERTINI, ISABELモデル), CEM03.02, INCL4.2, INCL4.5, PHITS、及び、CASCADE07コードの計算結果と比較した。

論文

Measurement and simulation of the cross sections for nuclide production in $$^{rm nat}$$W and $$^{181}$$Ta targets irradiated with 0.04- to 2.6-GeV protons

Titarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Titarenko, A. Yu.*; Butko, M. A.*; Pavlov, K. V.*; Florya, S. N.*; Tikhonov, R. S.*; Zhivun, V. M.*; Ignatyuk, A. V.*; Mashnik, S. G.*; et al.

Physics of Atomic Nuclei, 74(4), p.551 - 572, 2011/04

 被引用回数:17 パーセンタイル:21.65(Physics, Nuclear)

0.04から2.6GeVのエネルギーを持つ陽子を$$^{rm nat}$$W及び$$^{181}$$Taの厚いターゲットに入射した場合の核種生成断面積を、2台の$$gamma$$スペクトロメータを用いて測定した。これらのスペクトロメータは1332keVの$$gamma$$線に対してそれぞれ1.8と1.7keVの解像度を有する。実験の結果1895の生成核種が同定された。$$^{27}$$Al($$p$$,$$x$$)$$^{22}$$Na反応をモニター反応として利用した。実験データをMCNPX(BERTINI, ISABELモデル), CEM03.02, INCL4.2, INCL4.5, PHITS、及び、CASCADE07コードの計算結果と比較した。

論文

Measurement and simulation of the cross sections for the production of $$^{148}$$Gd in thin $$^{rm nat}$$W and $$^{181}$$Ta targets irradiated with 0.4- to 2.6-GeV protons

Titarenko, Yu. E.*; Batyaev, V. F.*; Titarenko, A. Yu.*; Butko, M. A.*; Pavlov, K. V.*; Florya, S. N.*; Tikhonov, R. S.*; Zhivun, V. M.*; Ignatyuk, A. V.*; Mashnik, S. G.*; et al.

Physics of Atomic Nuclei, 74(4), p.573 - 579, 2011/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:55.48(Physics, Nuclear)

ITEP複合加速器施設において、0.4, 0.6, 0.8, 1.2, 1.6、及び、2.6GeVのエネルギーを持つ陽子を$$^{rm nat}$$W及び$$^{181}$$Taの厚いターゲットに入射した場合の$$^{148}$$Gd生成断面積を、$$alpha$$スペクトロメータを用いて測定した。得られた実験データを他施設の実験結果及び、MCNPX(BERTINI, ISABELモデル), CEM03.02, INCL4.2, INCL4.5, PHITS、及び、CASCADE07コードの計算結果と比較した。2

論文

Shielding experiments at high energy accelerators of Fermilab, 2; Spatial distribution measurement of reaction rate behind the shield and its application for Moyer model

八島 浩*; 春日井 好己; 松田 規宏; 松村 宏*; 岩瀬 広*; 木下 哲一*; Mokhov, N.*; Leveling, A.*; Boehnlein, D.*; Vaziri, K.*; et al.

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.48 - 51, 2011/02

フェルミ国立加速器研究所の反陽子ターゲットステーションにおいて、放射化試料を使用した遮蔽実験を行い、照射後の残留放射能をGe検出器で測定した。反応率の空間分布は、反陽子ターゲットステーションを構成する鉄遮蔽体及びコンクリート遮蔽体の背後に設置した試料による放射能の結果から得られた。得られた反応率はターゲットの下流に向かって上昇する分布を有しており、高エネルギー加速器施設の遮へい設計によく用いられるMoyerの式と一致した。さらに、この結果から鉄及びコンクリートにおける中性子の減弱距離が得られた。

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