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論文

Negative correlation between electrical response and domain size in a Ti-composition-gradient Pb[(Mg$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)$$_{1-x}$$Ti$$_{x}$$]O$$_{3}$$ crystal near the morphotropic phase boundary

清水 大輔*; 塚田 慎也*; 松浦 直人*; 坂本 潤哉*; 小島 誠治*; 並河 一道*; 水木 純一郎; 大和田 謙二

Physical Review B, 92(17), p.174121_1 - 174121_5, 2015/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.97(Materials Science, Multidisciplinary)

Ti組成が傾斜した単結晶試料Pb[(Mg$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)$$_{1-x}$$Ti$$_{x}$$]O$$_{3}$$を用いてモルフォトロピック相境界(MPB)近傍の相図ならびに電気応答と結晶コヒーレンス長の相関を調べた。結晶は29mol%と34.7mol%付近に相境界がありそれらは単斜晶相MB-単斜晶相MC,単斜晶相MC-正方晶相境界と対応する。結晶コヒーレンス長のTi濃度依存性は電気応答と強い負の相関を示しており、これらはMPB近傍におけるドメインサイズ効果として説明可能である。

論文

Demonstration of the high collection efficiency of a broadband Mo/Si multilayer mirror with a graded multilayer coating on an ellipsoidal substrate

市丸 智*; 竹中 久貴*; 並河 一道*; Gullikson, E. M.*; 圓山 桃子; 奥 哲*

Review of Scientific Instruments, 86(9), p.093106_1 - 093106_7, 2015/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.72(Instruments & Instrumentation)

EUV分光のための広帯域Mo/Siグレーディッド多層膜ミラーを製作した。このミラーは、波長15nm$$sim$$17nm、有効エリア1100$$sim$$1500mm$$^{2}$$において平均16%という、直径1インチの標準的なMo/Si多層鏡より約4倍大きい反射率を有しており、この波長領域でのEUV蛍光計測に使用可能であることを示している。

論文

Heterophase fluctuations near $$T_{rm c}$$ in the relaxor ferroelectrics (1-x)Pb(Zn$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_{3}$$-xPbTiO$$_{3}$$ ($$x$$ = 0.09) studied by X-ray diffuse scattering and coherent X-ray scattering

大和田 謙二; 水木 純一郎*; 松下 三芳*; 並河 一道*

Physical Review B, 90(10), p.104109_1 - 104109_12, 2014/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:69.48(Materials Science, Multidisciplinary)

X線散漫散乱法とコヒーレントX線散乱法を相補利用し、リラクサー強誘電体91%Pb(Zn$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_{3}$$-9%PbTiO$$_{3}$$の強誘電相転移(455K)を調べ、その近傍でヘテロ相ゆらぎが発生していることを明らかにした。ヘテロ相ゆらぎは強誘電相転移(1次相転移)の前駆現象であるばかりでなく、低周波誘電応答の起源とも考えられる。

論文

Source development and novel applications of laser-driven plasma X-ray lasers in JAEA

河内 哲哉; 長谷川 登; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 岸本 牧; 越智 義浩; 田中 桃子; et al.

X-Ray Lasers 2010; Springer Proceedings in Physics, Vol.136, p.15 - 24, 2011/12

本講演では、原子力機構におけるレーザー駆動X線レーザーの光源開発及び利用研究に関する最新の成果を報告する。利用研究の対象は物質科学,レーザー加工,X線イメージング,生体細胞の放射線損傷等と多岐に渡っている。物質科学への応用に関しては、強誘電体の相転移直上での格子揺らぎの時間相関を初めて観測した。レーザー加工に関しては、短パルスレーザー照射時の試料表面電子融解現象をX線レーザー干渉計で観察した。軟X線回折イメージングに関しては、静止したサンプルの微細構造の観察結果とともに、将来的なポンププローブ観察への計画を紹介する。また、X線レーザーの集光性能を利用した細胞損傷効果の基礎実験では、DNAの2本鎖切断の観察結果とKeV領域のインコヒーレントX線照射の場合との比較を議論する。

論文

X-ray photon correlation spectroscopy of structural fluctuations in relaxor ferroelectrics PZN-9%PT

大和田 謙二; 下村 晋*; 中尾 裕則*; 松下 三芳*; 並河 一道*; 水木 純一郎

Journal of Physics; Conference Series, 320, p.012086_1 - 012086_5, 2011/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

91$$%$$Pb(Zn$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_{3}$$-9$$%$$PbTiO$$_{3}$$においてX線光子相関分光を行い、$$T_{rm C}$$近傍において遅い構造揺らぎを見いだした。その遅い構造揺らぎは遅い成分と早い成分からなる。われわれは早い成分を抽出し10秒ほどの緩和時間を得た。これらの揺らぎはマクロな正方晶とミクロな射法対称性の競合によるものであり、低周波誘電率を与えるものであると推測される。

論文

Contribution of intermediate submicrometer structures to physical properties near $$T$$$$_{rm c}$$ in Pb(Zn$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_{3}$$-9%PbTiO$$_{3}$$PbTiO$$_{3}$$

大和田 謙二; 水木 純一郎; 並河 一道*; 松下 三芳*; 下村 晋*; 中尾 裕則*; 廣田 和馬*

Physical Review B, 83(22), p.224115_1 - 224115_7, 2011/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:62.85(Materials Science, Multidisciplinary)

コヒーレントX線回折法,X線散漫散乱法,通常のX線回折法,誘電率測定を相補利用した結果、Pb(Zn$$_{1/3}$$Nb$$_{2/3}$$)O$$_{3}$$-9%PbTiO$$_{3}$$においてマクロスケール,ミクロスケール,ナノスケールといった多重距離スケールを考慮した取り扱いが可能になり、それぞれのスケール階層の物性への寄与が議論できるようになった。

論文

X-ray photon correlation spectroscopy study in valence fluctuation compound Eu$$_{3}$$S$$_{4}$$

中尾 裕則*; 大和田 謙二; 下村 晋*; 落合 明*; 並河 一道*; 水木 純一郎; 三村 秀和*; 山内 和人*; 村上 洋一*

AIP Conference Proceedings 1234, p.935 - 938, 2010/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:29.31

X-ray photon correlation spectroscopy (XPCS) is a powerful tool to perform direct measurements of the dynamics of fluctuations in condensed matter systems at atomic resolution. Here we have investigated spatial and time correlations of domains in the valence fluctuated phase in a typical valence fluctuation compound Eu$$_{3}$$S$$_{4}$$ near the charge ordering temperature ($$T_{CO}$$). The spatial correlation was observed at the fundamental reflection (4 4 4) using coherent diffraction techniques, which indicated that the domain size is longer than 200 nm near $$T_{CO}$$. The time correlation of the domain was measured by the XPCS technique, and we found that the slow fluctuation of the order of 10 second exists only near $$T_{CO}$$.

論文

X-ray intensity fluctuation spectroscopy using nanofocused hard X-rays; Its application to study of relaxor ferroelectrics

大和田 謙二; 並河 一道*; 下村 晋*; 中尾 裕則*; 三村 秀和*; 山内 和人*; 松下 三芳*; 水木 純一郎

Japanese Journal of Applied Physics, 49(2), p.020216_1 - 020216_3, 2010/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:82.93(Physics, Applied)

The use of a combination of coherent X-rays from a third-generation synchrotron light source and ultraprecise Kirkpatrick-Baez mirrors enables us to apply nanofocused hard X-rays in solid-state physics. We developed an apparatus for X-ray intensity fluctuation spectroscopy using the nanofocused hard X-rays and applied it to the study of relaxor ferroelectrics. We have successfully detected a large and slow intensity fluctuation of scattered X-rays above cubic-to-tetragonal phase transition temperature with a characteristic time scale on the order of 10 s. We speculated that the intensity fluctuation originates from domain number fluctuation, which is directly related to the dielectric response, particularly the frequency dispersion.

論文

Intensity correlation measurement system by picosecond single shot soft X-ray laser

岸本 牧; 並河 一道*; 助川 剛太*; 山谷 寛*; 長谷川 登; 田中 桃子

Review of Scientific Instruments, 81(1), p.013905_1 - 013905_5, 2010/01

AA2009-0790.pdf:0.78MB

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

シングルショット高輝度プラズマX線レーザーを用いた全く新しい軟X線スペックル強度相関分光システムを開発した。プラズマX線レーザーは、数ピコ秒パルス幅,90%以上の空間コヒーレンス、そして1パルス辺り10$$^{11}$$個のフォトン数を持つ優れた光源である。われわれは軟X線ビームスプリッターを用いたマイケルソン型遅延パルス生成器を開発し、ピコ秒の遅延時間を持つコヒーレントダブル軟X線パルスの生成に成功した。さらに物質からのスペックル信号をピコ秒時間スケールで計測するために高速軟X線ストリークカメラを用いた。開発した分光システムの性能を検証するため、誘電体物質であるチタン酸バリウムのキュリー温度近傍で生じる分極クラスターの緩和現象観測に本システムを用い、有効性を確認した。

論文

Coherent X-ray diffraction for domain observation

大和田 謙二; 並河 一道; 水木 純一郎; 下村 晋*; 中尾 裕則*; 伊藤 和輝*; 松下 三芳*; 米田 安宏; 村上 洋一*; 廣田 和馬*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 32(1), p.7 - 10, 2007/03

第三世代放射光の登場によりコヒーレントX線回折(CXD)が現実的になってきた。その手法は固体物理に適用されることが期待されている。CXDによるX線スペックルパターンは物質内部の粒子やドメインの配列をよく反映する。そのような配列を理解することは誘電体,圧電体,フォトニック結晶など物質の機能発現を理解するうえで重要となる。われわれはスプリングエイトのBL22XUにおいてCXDができるように装置群を整備した。それらを使い、合金Cu$$_{3}$$Au,誘電体PZN-9%PT,Sr-doped BaTiO$$_{3}$$のスペックルパターンの観測に成功した。それらの二次元フーリエ像は空間自己相関関数を与え、ミクロスケールのドメイン配列の情報を与える。

論文

Recent progress in X-ray laser research in JAERI

河内 哲哉; 永島 圭介; 岸本 牧; 長谷川 登; 田中 桃子; 越智 義浩; 錦野 将元; 川染 勇人; Tai, R.; 並河 一道*; et al.

Proceedings of SPIE's International Symposium on Optics and Photonics 2005, Vol.5919, p.59190L_1 - 59190L_11, 2005/09

原研におけるX線レーザー開発の現状について報告する。波長13.9nmのニッケル様銀レーザーの応用実験については、X線スペックルを用いた強誘電体の微視的なクラスター構造についての観測や、内殻電子の光イオン化についての実験について紹介する。X線レーザーの高品質化については、高次高調波を種光としてネオン様マンガンレーザー(波長23.6nm)の時間的にコヒーレントなX線レーザーを発生させたことについて報告する。また、現在開発中のX線レーザー発生用高繰返しガラスレーザー(繰返し数0.1Hz)についての紹介も行う。

論文

Picosecond view of microscopic-scale polarization clusters in paraelectric BaTiO$$_{3}$$

Tai, R.; 並河 一道; 澤田 昭勝*; 岸本 牧; 田中 桃子; Lu, P.*; 永島 圭介; 圓山 裕*; 安藤 正海*

Physical Review Letters, 93(8), p.087601_1 - 087601_4, 2004/08

A2004-0483.pdf:0.43MB

 被引用回数:71 パーセンタイル:10.05(Physics, Multidisciplinary)

チタン酸バリウムのフェロ相とパラ相に存在する分極クラスターをピコ秒X線レーザーを用いたスペックル計測法を用いて、世界で初めて観測しその特性を調べることに成功した。これらの動的に変化する分極クラスターは結晶温度がキュリー温度(Tc)に近づくにつれて現れる。そしてその分極クラスターの間隔は温度とともにリニアに増加する。ところがその平均サイズはほとんど変化しない。分極はキュリー温度より約5度低い温度点で最大値を示す。分極クラスターの短距離相関強度は、結晶温度がキュリー温度に向かって減少していくにつれて、(T-Tc)$^-$0.41$$pm$$0.02の関係をもって変化する。

論文

Picosecond snapshot of the speckles from ferroelectric BaTiO$$_{3}$$ by means of X-ray lasers

Tai, R.; 並河 一道*; 岸本 牧; 田中 桃子; 助川 鋼太*; 長谷川 登; 河内 哲哉; 加道 雅孝; Lu, P.; 永島 圭介; et al.

Physical Review Letters, 89(25), p.257602_1 - 267602_4, 2002/12

 被引用回数:37 パーセンタイル:18.53(Physics, Multidisciplinary)

温度に対する無秩序表面ドメイン構造の振舞を調べるためにピコ秒X線レーザースペックル計測が初めて行われた。フェロエレクトリックドメインによって引き起こされた過渡的な表面構造はキューリー温度へ向かっての温度増加に伴い減少し、キューリー温度以上で完全に消滅する。c/aドメインの空間的な配置の急激な変化は、キューリー温度より2度以下から始まることが観測された。そしてそこでは、平気的なドメインの大きさは(Tc-T)$$^{0.37pm0.02}$$により減少することがわかった。キューリー温度近くのパラ状態において存在すると考えられていながら、従来の手法では不可能であった分極クラスターの観察を遂行できる見通しが得られた。

論文

Progress in X-ray laser development at JAERI

加藤 義章; 大道 博行; 永島 圭介; 河内 哲哉; 長谷川 登; 田中 桃子; Tang, H.; Tai, R.; Lu, P.; 岸本 牧; et al.

AIP Conference Proceedings 641, p.31 - 39, 2002/00

光量子科学研究センターにおけるX線レーザー開発の最新の成果を報告する。X線レーザー研究専用装置として開発したコビーム,1ps Nd:ガラスレーザーを用い、進行波励起によりNi様銀イオンで13.9nmにおいて、また同すずイオンにより12.0nmにおいて、飽和増幅を得ることに成功した。さらに、Ni様ランタンイオンで8.8nm,気体アルゴンターゲットで46.9nm,同キセノンで9.98nmでの高利得増幅を観測した。プラズマ増幅器への注入増幅による高コヒーレントX線レーザー光の生成の計画を報告するとともに、新たに開発した340TWチタンサファイアレーザーによる内殻イオン化X線レーザーの研究について述べる。

論文

Polarization analyzing system for X-ray magnetic kerr rotation in X-ray magnetic resonant scattering

森 浩一*; 並河 一道*; 舟橋 聖義*; 東 保男*; 安藤 正海*

Review of Scientific Instruments, 64(7), p.1825 - 1830, 1993/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:46.02(Instruments & Instrumentation)

X線の共鳴磁気散乱には、磁気旋光性が付随する。これは、X線磁気ファラデー効果やX線磁気カー効果なる現象として現われる。後者は、試料で回折されたX線における偏光主軸の回転現象である。この様な現象は、磁性研究に応用することができる。我々は、X線磁気カー回転角を測定する偏光解析システムを開発した。この装置の基本構成は、2軸回折計で、偏光子、電磁石、検光子から成る。入射X線に45゜直線偏光X線を用いた、希土類強磁性体ガドリニウムのL$$_{3}$$吸収端における測定を行った。最大の回転角は、約2゜で、測定精度は、0.2゜~0.3゜であった。

論文

Observation of X-ray magnetic Kerr rotation at Gd L absorption edges

森 浩一; 並河 一道*; 小山 泰城*; 安藤 正海*

Japanese Journal of Applied Physics, 32(Suppl.32-2), p.323 - 325, 1993/00

磁気的なX線の共鳴散乱には、磁気旋光性が付随している。試料に入射する直接偏光X線を右回り円偏光と左回り円偏光X線の和として考えた場合、散乱後にそれぞれの円偏光の振幅と位相に差が生じると、はじめの直線偏光の向きから傾いた主軸を持つ楕円偏光X線になる。この様な現象は、回折X線においては、X線磁気カー効果として観測される。双極子近似の下では、回転の大きさは電子非占有準位のスピン偏極度のエネルギー微分値に比例する。測定は、ポーラライザー、電磁石、アナライザーを搭載した2軸回折計で行った。水平面内で直線偏光した放射光X線をポーラライザーにより45°直線偏X線とし、入射光とした。希土類強磁性体ガドリニウムのL$$_{2}$$, L$$_{3}$$吸収端近傍での回転の様子は、およそ理論から予想される結果と一致した。しかし、L$$_{3}$$吸収端の5eV低エネルギー側には、予想されない回転が現われ、新たな研究課題を得た。

論文

Polarization analyzing system for measuring X-ray magnetic Kerr rotation

森 浩一; 並河 一道*; 小山 泰城*; 安藤 正海*

Photon Factory Activity Report, P. 374, 1992/00

X線共鳴交換散乱には、磁気旋光性が付随する。これは、X線磁気カー効果と呼ばれ、生じる回転(偏光主軸の回転)は、X線磁気カー回転と名付けることができる。入射X線に45$$^{circ}$$直線偏光放射光X線を用いた、X線磁気カー回転測定システムを開発した。そのデザインと性能について報告する。また、初めて測定された、希土類強磁性体ガドリニウムの吸収端における回転スペクトルを示した。測定結果は、予想とよく一致した。

口頭

Recent progress in X-ray laser research in JAEA

河内 哲哉; 岸本 牧; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 國枝 雄一; et al.

no journal, , 

原子力機構では、波長13.9nmのニッケル様銀レーザーを用いて、物質科学,高密度プラズマ診断,X線によるアブレーション物理,シングルショットホログラフィー、そして原子分子物理等への応用研究の展開を図っている。また、0.1Hzで動作する高繰返しドライバーレーザーの導入により、多数のショットを必要とする応用研究への展開も可能となっており、その利用を目的としたX線干渉計用ビームラインを建設している。X線レーザーの短波長化に関しては、最近、レーザー加速により加速された電子と種光を衝突させることで短波長コヒーレント光が発生することの原理実証に成功した。また、インコヒーレントX線励起による水の窓領域のX線レーザーの発生方法についても理論シミュレーションによる研究を行っている。本招待講演ではこれらの最新の研究成果について報告する。

口頭

PZN-9%PTの立方晶-正方晶相転移について

大和田 謙二; 並河 一道; 水木 純一郎; 松下 三芳*; 下村 晋*; 中尾 裕則*; 廣田 和馬*

no journal, , 

PZN-9%PTはPT濃度がMPB近傍に位置している。結晶構造は高温側から立方晶,正方晶を経由して室温付近で菱面体晶に至るが、全温度領域で強い散漫散乱が観測されていることから、Polar Nano Region(PNR)は全温度領域で存在していると考えられる。リラクサーにおけるPNRの発生メカニズムは明らかになりつつあるが、いったん発生したPNRが、実際にマクロな対称性の変化(=相転移など)に対してどのような役割を演じているか、誘電率にどのように寄与しているか、等については不明な点も多い。われわれは、PZN-9%PTはこのような問題点を考えるうえで最適な試料のひとつであると考えている。われわれは、物性-X線回折同時計測を行い、誘電率, 200反射周りの散漫散乱,格子定数の温度変化は履歴も含めてよく一致する結果を得た。この結果は、散漫散乱を与えるもの(PNR)が誘電率を与えるものであり、また、格子定数の変化を与えるものであることをあらためて示している。一方、480K, 470K, 455K(=Tc), 440Kでの空間相関はPNRもしくはPNRの集合体が100nmから次第に成長し、立方晶-正方晶転移で一気に数$$mu$$mにまで成長する過程を示している。

口頭

Configuration dependence of domain contribution to the dielectric properties of relaxor

大和田 謙二; 水木 純一郎; 並河 一道*; 松下 三芳*; 下村 晋*; 中尾 裕則*; 廣田 和馬*

no journal, , 

To know structures and dynamics of domains in materials is one of the most critical issues in the field of ferroelectrics. This is mainly because an existence of the domains sophisticates the function of the materials. It is well known that relaxor having a nano sized ferroelectric domains so-called polar nano region (PNR) shows a large dielectric and piezoelectric responses. But the relationship between dielectric dispersion and the higher order structure has not been understood well. In this paper, we will report a configuration dependence of domain contribution to the dielectric properties of relaxor. The problem should be closely related to the first order phase transition of ferroelectrics.

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