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論文

Conceptual study on parasitic low-energy RI beam production with in-flight separator BigRIPS and the first stopping examination for high-energy RI beams in the parasitic gas cell

園田 哲*; 片山 一郎*; 和田 道治*; 飯村 秀紀; Sonnenschein, V.*; 飯村 俊*; 高峰 愛子*; Rosenbusch, M.*; 小島 隆夫*; Ahn, D. S.*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2019(11), p.113D02_1 - 113D02_12, 2019/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Physics, Multidisciplinary)

理化学研究所の不安定核ビーム施設(RIBF)では、入射核破砕反応や核分裂で生成される多くの核種からインフライト分離装置(BigRIPS)を用いて実験対象の核種を分離している。しかるに、分離された残りの核反応生成物の中にも核構造から興味深い多くの不安定核が含まれている。これらをBigRIPSから取り出して研究することができれば、RIBFの有効利用につながる。そこで、BigRIPS内に設置したガスセル中で核反応生成物を停止させてレーザーでイオン化して引き出す装置(PALIS)を開発中である。開発の一環として、RIBFの$$^{78}$$Krビームの破砕反応により生成する$$^{67}$$Se近傍の不安定核をガスセル中で停止させる実験を行なった。実験結果は破砕反応の模型計算の予測とよく一致し、ガスセル中での停止効率は約30%と評価された。この結果を基に、次のステップとして、停止した核反応生成物をガスセルから引き出すことを行う。

論文

Hierarchically self-organized dissipative structures of filler particles in poly(styrene-$$ran$$-butadiene) rubbers

山口 大輔; 湯浅 毅*; 曽根 卓男*; 冨永 哲雄*; 能田 洋平*; 小泉 智*; 橋本 竹治*

Macromolecules, 50(19), p.7739 - 7759, 2017/10

 被引用回数:5 パーセンタイル:68.71(Polymer Science)

スチレン-ブタジエンランダム共重合体におけるフィラー粒子の空間分布を解明した。中性子小角散乱実験の結果、本共重合体中におけるフィラーは5つの構造レベルからなる階層構造を形成していることが判明した。

論文

Contrast variation by dynamic nuclear polarization and time-of-flight small-angle neutron scattering, 1; Application to industrial multi-component nanocomposites

能田 洋平*; 小泉 智*; 増井 友美*; 間下 亮*; 岸本 浩通*; 山口 大輔; 熊田 高之; 高田 慎一; 大石 一城*; 鈴木 淳市*

Journal of Applied Crystallography, 49(6), p.2036 - 2045, 2016/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:26.01(Chemistry, Multidisciplinary)

We have reported the first attempt with dynamic nuclear polarization (DNP) and contrast variation small-angle neutron scattering (SANS) experiments on model mixtures for industrial tyres conducted at the MLF of J-PARC. We performed time-of-flight SANS (TOF-SANS) experiments, employing neutrons with a wide range, which causes imperfect neutron polarization and variations in the coherent and incoherent scattering lengths. By carefully eliminating the effect of imperfect neutron polarization, separation of the partial scattering functions was successfully demonstrated for the ternary system styrene-butadiene-rubber/silica/carbon.

論文

Dynamic nuclear polarization of electron-beam irradiated polyethylene by pairs of alkyl free radicals

熊田 高之; 能田 洋平; 石川 法人

Journal of Magnetic Resonance, 218, p.59 - 65, 2012/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.88(Biochemical Research Methods)

電子線照射したポリエチレン(e-PE)と、安定ラジカルTEMPOを化学添加したポリスチレン(T-PS)の動的核スピン偏極挙動を比較した。T-PSはラジカル濃度e-PEは2$$times$$10$$^{19}$$ spins cm$$^{-3}$$で高い偏極のピークを示すのに対し、e-PEは広いラジカル濃度範囲で到達偏極度は一定であった。T-PSの偏極の立ち上がりと緩和速度はともにラジカル濃度の自乗に比例したのに対し、e-PEではともにラジカル濃度に正比例した。これらの結果は、e-PEでは放射線照射によりポリエチレン中に生じたアルキルラジカル対が動的核スピン偏極に対して重要な役割を演じているのではないかと考えられる。

論文

Inhomogeneous dynamic nuclear polarization of protons in a lamella-forming diblock copolymer investigated by a small-angle neutron scattering method

能田 洋平; 熊田 高之; 橋本 竹治; 小泉 智

Journal of Applied Crystallography, 44(3), p.503 - 513, 2011/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:24.39(Chemistry, Multidisciplinary)

ブロックポリマーの片方の相に選択的にラジカルをドープした試料に対して、動的核スピン偏極状態の中性子小角散乱プロファイルを測定した。中性子小角散乱プロファイルは、ブロックポリマーのミクロ相分離による周期的ラメラ構造を反映し、シャープな1次,2次,3次ピークを示した。動的核スピン偏極によって、水素核の中性子散乱長が変化し、散乱強度の劇的な変化を観測した。一方で、2次ピークが他のピークに比較して大きな変化率を示すという特異な現象を見いだした。この特異な現象を以下のようなモデルで再現を試みた。つまり、ブロックポリマー中におけるラジカルの不均一に分布しており、ラジカルの存在する相では偏極度は均一であり、ラジカルの存在しない相では偏極度は2相の境界面から遠ざかるに従い減少すると仮定した。結果、実験結果の1次,2次,3次ピークすべての振る舞いを統一的に説明することができた。また、平均偏極度30%のとき、ラジカル不在相中央部では、偏極度が約2%程度減少していることが明らかになった。

論文

Applications of $$^{3}$$He neutron spin filters on the small-angle neutron scattering spectrometer SANS-J-II

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 相澤 一也; 新井 正敏; 能田 洋平; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 294(1), p.012017_1 - 012017_7, 2011/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:29.75

A polarized $$^{3}$$He neutron spin filter has been applied to polarization analysis on the small-angle neutron scattering spectrometer SANS-J-II at JRR-3. Measurements were taken on silver behenate, which has several coherent peaks in the small-angle region with a background of spin incoherent hydrogen scattering. Here we demonstrate that the coherent and spin incoherent scattering were successfully separated by the polarization analysis using the $$^{3}$$He spin filter on the instrument.

論文

Mesoscale spatial distribution of electron spins studied by time-resolved small-angle and ultrasmall-angle neutron scattering with dynamic nuclear polarization; A Case of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO) doped in high-density polyethylene

熊田 高之; 能田 洋平; 小泉 智; 橋本 竹治

Journal of Chemical Physics, 133(5), p.054504_1 - 054504_7, 2010/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:66.21(Chemistry, Physical)

TEMPOをドープした高密度ポリエチレン試料の時間分解動的核スピン偏極(DNP)及び中性子小角散乱(SANS)実験を行った。DNPに用いるマイクロ波周波数を切り替えた直後に小角散乱の強度が最大100倍も増大した。この散乱強度の増大はTEMPOフリーラジカルの密度揺らぎによるものであることがわかった。マイクロ波切り替えに応答してTEMPOラジカル近傍の陽子の偏極はすぐに切り替わるが、TEMPOから離れた陽子はスピン拡散に要する時間だけ遅れて偏極度が切り替わる。TEMPOラジカル近傍と遠方との偏極度の違いが小角領域に散乱を生じさせたものと考えられる。

論文

Anisotropic and inhomogeneous magnetic interactions observed in all-organic nitroxide radical liquid crystals

内田 幸明*; 鈴木 克明*; 田村 類*; 伊熊 直彦*; 下野 智史*; 能田 洋平; 山内 淳*

Journal of the American Chemical Society, 132(28), p.9746 - 9752, 2010/06

 被引用回数:43 パーセンタイル:24.26(Chemistry, Multidisciplinary)

ラセミ体及び非ラセミ体の純有機ラジカル液晶化合物が示す各種の液晶相において、異方的かつ不均一な磁気的相互作用が観測された。温度可変ESR測定の結果から、液晶の示す超構造が、いかにしてスピン双極子相互作用及び交換相互作用といった磁気的相互作用を誘起するのかという点について考察を行った。磁気的相互作用の大きさは液晶相の種類及びその構造に依存して変化した。一方で、これらのラジカル液滴は液晶状態において、水面上で永久磁石によって引きつけられた(結晶状態では、そのような応答は起こらなかった)。このような液晶液滴の永久磁石の接近による振る舞いは、ESR測定によって決められた磁気的相互作用とつじつまの合うものであった。

論文

Dynamic nuclear polarization study of UV-irradiated butanol for hyperpolarized liquid NMR

熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智

Journal of Magnetic Resonance, 201(2), p.115 - 120, 2009/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:73.06(Biochemical Research Methods)

われわれは紫外線照射により固体ブタノール中に発生したブチルラジカルを用いて、動的核スピン偏極(DNP)に成功した。核スピン偏極度は1.5K, 1.2T下において1.4%と、TEMPOラジカルを用いたときの値2.4%と同程度であった。TEMPOなどの安定フリーラジカルと異なり、紫外線照射により生じたフリーラジカルは試料の溶融とともに消失する。われわれはこの性質が、DNPにより超偏極された試料を用いた高感度液体NMR分光法に有用であることを指摘した。このDNP-NMR法において、核スピン偏極後試料を溶融しNMR装置に輸送し測定する間の核スピン緩和を最小限に食い止める必要があるが、液体中でフリーラジカルが消失する本手法は、その核スピン緩和を抑えるうえで非常に有用だからである。

論文

Dynamic nuclear polarization system for the SANS-J-II spectrometer at JAEA

熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智

Physica B; Condensed Matter, 404(17), p.2637 - 2639, 2009/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:59.72(Physics, Condensed Matter)

われわれは原子力機構JRR-3研究用原子炉付属SANS-J-II小角散乱装置に合わせた、動的核スピン偏極装置を開発した。本装置は磁場3.3Tesla,最低温度1.2K,マイクロ波周波数94GHzと、スペックは一般的なものであるが、2時間以内で試料交換を行えるなどの実用性を優先したものである。また、磁気レンズを用いた超小角散乱実験に合わせ、偏極可能な試料サイズを大きくするなど、SANS-J-IIの仕様に適合させている。本装置を用いて常磁性ラジカルTEMPOをドープしたポリエチレン試料中において核スピン偏極を行い、SANSの散乱パターンに顕著な核スピン偏極の影響を観測することに成功した。

論文

Small-angle neutron scattering study of dynamically polarized polyethylenes

能田 洋平; 熊田 高之; 橋本 竹治; 小泉 智

Physica B; Condensed Matter, 404(17), p.2572 - 2574, 2009/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:63.26(Physics, Condensed Matter)

ポリエチレンに有機ラジカル(TEMPO: 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl)をドープした試料について、動的核スピン偏極法(3.3Tesla, 1.4Kにおいてマイクロ波(94GHz)を照射)によって試料中の水素原子核のスピンを偏極させた。偏極中性子超小角散乱装置(SANS-J-II)において偏極中性子をこの試料に照射し、干渉性,非干渉性小角散乱について偏極解析を行った。結晶化度の低い試料ではNMRによる評価では偏極度32%を達成したが、対応して偏極小角散乱においても非干渉性散乱の増減が定量的に観測された。また結晶化度の高い試料では偏極度23%を達成し、対応して干渉性小角散乱の増大が確認できた。両結果とも動的核スピン偏極法によって試料内部の水素核の散乱長が変化したことを支持するものである。

論文

Dynamic nuclear polarization of high- and low-crystallinity polyethylenes

熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 606(3), p.669 - 674, 2009/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:37.62(Instruments & Instrumentation)

フリーラジカルTEMPOを蒸気浸透した低結晶性・高結晶性ポリエチレンの動的核スピン偏極実験を行ったところ、低結晶性ポリエチレン(結晶度11%)のものが、高結晶性(結晶度66%)のものに対して、1.5倍高い偏極度が得られた。われわれは、TEMPOの電子スピン共鳴信号の解析から、双方の結晶とも、蒸気浸透したTEMPOラジカルは、非晶部のみに局在していることが判明した。電子スピンから核スピンへの偏極移動は、フリーラジカルがいる場所でしか起こり得ない。高結晶性ポリエチレンでは試料全体の3分の1程度の領域でしかその偏極移動が起きないために、低結晶性試料に比べ偏極度が低くなったものと思われる。

論文

Unusual intermolecular magnetic interaction observed in an all-organic radical liquid crystal

内田 幸明*; 伊熊 直彦*; 田村 類*; 下野 智史*; 能田 洋平; 山内 淳*; 青木 良夫*; 野平 博之*

Journal of Materials Chemistry, 18(25), p.2950 - 2952, 2008/07

 被引用回数:35 パーセンタイル:25.01(Chemistry, Physical)

純有機ラジカル化合が、液晶状態において、摂氏73度の水の表面上で異常に大きい、分子間磁気的相互作用を示すことを発見した。結晶状態では、永久磁石に反応しなかったのに対し、液晶状態の滴は、永久磁石によって強く引きつけられた。

口頭

核スピン偏極と中性子小角散乱を用いたスパー研究の試み

熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智

no journal, , 

われわれはこの中性子小角散乱装置に、電子スピン共鳴法を用いた核スピン偏極装置を組合せ、低温固体中に生成したスパーの構造決定を行おうとしている。本発表では、現在開発中の核スピン偏極装置によって得られた基礎データを紹介する。

口頭

キラル有機常磁性液晶の電場・磁場中での分子配向

能田 洋平; 小泉 智; 橋本 竹治; 下野 智史*; 馬場 正昭*; 山内 淳*; 伊熊 直彦*; 内田 幸明*; 田村 類*; 飯間 義雄*

no journal, , 

近年、分子の骨格部分に固定されたスピンソースを持つ常磁性キラル液晶分子が合成され、その電場・磁場への応答に興味がもたれている。一般に液晶分子は液晶セルの配向膜上で、ラビング処理の方向にそって配向する。これまでわれわれは、この配向効果を利用して、液晶セル中での常磁性液晶の異方的ESR測定の可能性を探ってきた。さらに近年、京都大学伊熊,田村らによって強誘電性を示す常磁性キラル液晶分子が合成された。本発表では、その強誘電性状態における印加電場のスイッチングへの応答時の配向変化の、角度回転ESR測定による詳細な調査結果を報告する。得られたESR測定結果から、電圧無印加時は液晶分子がラビング方向に対してほぼ均一に揃っていたが、電圧印加によってスメクチック層平面に対して大きく傾くことを明らかにした。

口頭

偏極中性子と核スピン偏極を用いたメソスケール構造研究

熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智

no journal, , 

原子力機構JRR-3付属中性子小角散乱装置(SANS-J-II)に組合せる、動的核スピン偏極(DNP)装置を開発した。装置は超電導マグネット(3.3Tesla),半導体製ミリ波発振器(ガンダイオード94GHz)に、$$^{4}$$Heを用いた冷却システム(1K)により構成された小ささ(直径60cm,高さ1m)と、トップローディングによる試料交換を可能にするなどの、小角散乱実験の実情に即した扱いやすさを優先した仕様とした。現在までに、ポリエチレン試料を用いて最高63 percentの偏極を達成している。これは、1K環境下におけるこれまでの値(30$$sim$$40%)を既に上回るものである。また、SANS実験から、同試料中における、水素原子核による非干渉性散乱、及び結晶構造に由来する信号に、偏極による強度変化を観測することに成功している。今後、部分重水素置換によるコントラスト変調の難しい試料の測定,重水素置換・スピンコントラスト変調双方を用いた複雑物質の構造決定などに、本装置を活躍させていきたい。

口頭

動的核スピン偏極法によるコントラスト変調中性子小角散乱; 結晶性高分子の構造評価

能田 洋平; 熊田 高之; 小泉 智; 橋本 竹治

no journal, , 

有機ラジカル(TEMPO: 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl)をドープした高分子試料(ポリエチレン)について、動的核スピン偏極法(3.3Tesla, 1.4Kにおいてミリ波(94GHz)を照射)によって試料中の水素原子核のスピンを偏極させた。この試料に偏極中性子超小角散乱装置(SANS-J-II)において偏極中性子を照射し、干渉性.非干渉性小角散乱について偏極解析を行った。結晶化度の低い試料ではNMRによる評価では偏極度43%を達成したが、対応して偏極小角散乱においても非干渉性散乱の増減が定量的に観測された。また結晶化度の高い試料では偏極度26%を達成し、対応して干渉性小角散乱の増大が確認できた。両結果とも動的核スピン偏極法によって高分子試料内部の水素核の散乱長が変化したことを支持するものである。

口頭

動的核スピン偏極と中性子小角散乱法を用いた結晶性高分子の構造評価

熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智

no journal, , 

中性子の軽水素に対する散乱能は、中性子-軽水素核間のスピンの相対向きに強く依存する。われわれは動的核スピン偏極法によって偏極した結晶性,非結晶性ポリエチレン試料に、正負に偏極した中性子を入射し、その散乱パターンを調べた。結果、結晶性試料において、結晶ドメインの構造を反映する散乱パターンに、核スピン偏極による顕著な変化が確認された。

口頭

動的核スピン偏極法によるコントラスト変調中性子小角散乱を用いた結晶性ポリエチレンの構造評価

能田 洋平; 熊田 高之; 小泉 智; 橋本 竹治

no journal, , 

結晶性ポリエチレンに有機ラジカル(TEMPO: 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl)をドープした試料について、動的核スピン偏極法(3.3Tesla, 1.4Kにおいてミリ波(94GHz)を照射)によって試料中の水素原子核のスピンを偏極させた。この試料に偏極中性子超小角散乱装置(SANS-J-II)において偏極中性子を照射し、干渉性,非干渉性小角散乱について偏極解析を行った。結晶化度の低い試料ではNMRによる評価では偏極度43%を達成したが、対応して偏極小角散乱においても非干渉性散乱の増減が定量的に観測された。また結晶化度の高い試料では偏極度26%を達成し、対応して干渉性小角散乱の増大が確認できた。両結果とも動的核スピン偏極法によって試料内部の水素核の散乱長が変化したことを支持するものである。

口頭

動的核スピン偏極法と中性子小角散乱法を用いたソフトマター試料のメソスケール構造研究

熊田 高之; 能田 洋平; 橋本 竹治; 小泉 智

no journal, , 

軽水素核に対する中性子散乱能は、両者のスピンの相対向きに強く依存する。ソフトマター試料の中性子散乱法実験を行ううえで、入射中性子及び試料中の水素核スピン双方を操ることで、多元的の中性子散乱パターンを得ることが可能となり、より詳細な構造因子が決定できるようになる。われわれは動的核スピン偏極(DNP)法により核スピン偏極したポリエチレン試料の、偏極中性子による散乱パターンを測定し、核偏極による散乱パターンへの影響を調べた。

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