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C thin film乗松 航*; 松田 啓太*; 寺澤 知潮; 高田 奈央*; 増森 淳史*; 伊藤 圭太*; 小田 晃司*; 伊藤 孝寛*; 遠藤 彰*; 舟橋 良次*; et al.
Nanotechnology, 31(14), p.145711_1 - 145711_7, 2020/04
被引用回数：6 パーセンタイル：38.95(Nanoscience & Nanotechnology)炭化珪素(SiC)基板上にエピタキシャル成長した炭化ホウ素(BC)薄膜の熱分解によって、ホウ素をドープしたエピタキシャルグラフェンが成長することを示した。SiC上のBCとBC上のグラフェンの界面は、一定の方位関係を持ち、ダングリングボンドのない安定した構造を局所的に持っていた。BCの最初の炭素層はバッファー層として機能し、その上にグラフェンが積層していた。BC上のグラフェンは、ホウ素が高濃度にドープされており、正孔濃度は2
10
- 210
cm
の広い範囲で制御できた。高濃度にホウ素をドープしたグラフェンはスピングラス挙動を示し、これはスピンフラストレーションシステムにおける局所的な反強磁性秩序の存在を示唆している。炭化物の熱分解は、さまざまな用途向けの新しいの機能エピタキシャルグラフェンをウェーハスケールで得るための技術であると期待できる。
Gupit, C. I.*; Li, X.*; Maekawa, Ryosuke*; Hasegawa, Naoki*; 岩瀬 裕希*; 高田 慎一; 柴山 充弘*
Macromolecules, 53(4), p.1464 - 1473, 2020/02
被引用回数：13 パーセンタイル：54.29(Polymer Science)The present work involved a systematic analysis of both the structural and rheological properties of Nafion dispersions carefully prepared using a standard procedure, ranging from dilute (0.1 wt %) to highly concentrated (30 wt %) conditions. Small-angle X-ray scattering confirmed the cylindrical structure of Nafion in dispersion and the unique interactions of Nafion particles acting as polyelectrolytes. Three different scaling relationships involving the zero-shear viscosities of the Nafion dispersions were determined for specific concentration regimes. However, at the upper concentration limit of approximately 30 wt %, the viscosity greatly deviated from these scaling relationships and significant shear thinning was observed. Simultaneous analyses using rheology and small-angle neutron scattering determined fully isotropic spatial correlations on a length scale of less than 60 nm, even when high shear was applied.
Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝
Experimental Thermal and Fluid Science, 98, p.86 - 94, 2018/11
被引用回数：15 パーセンタイル：67.77(Thermodynamics)In sodium-cooled fast reactors, liquid sodium leakage may lead to fire accident. In the case that the liquid sodium is discharged as a liquid jet, a number of droplets are produced during liquid jet impingement on the structures. In the present work, a liquid jet was emanated vertically downward from a circular nozzle hole onto a horizontal disk to measure the total amount and the maximum size of splashed droplets. It was found that a significant amount of liquid was splashed when the liquid jet impinged as a broken jet. Thus, a prediction method was first developed for the impact frequency of the primary droplets produced due to the jet breakup. It was then shown that a phenomenological model using the impact frequency and the impact Weber number as the important variables can predict the splashing rate well. It was also indicated that the size of the maximum splashed droplets was fairly proportional to the size of primary droplets.
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。
Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕; 高田 孝
Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07
ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数と無次元衝突頻度の関数として定式化できることが示された。
Yi, Z.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕; 高田 孝
Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2016/11
ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数とストローハル数、オーネゾルゲ数の関数として定式化できることが示された。
中野 翔太*; 紺野 壮見*; 富田 直人*; 松葉 豪*; 富永 大輝*; 高田 慎一
Microsystem Technologies, 22(1), p.57 - 63, 2016/01
被引用回数：3 パーセンタイル：21.01(Engineering, Electrical & Electronic)J-PARC-MLFの小角・広角中性子散乱法および光透過率法を用いて、ポリアクリルニトリルのゲル化構造形成過程における水分子の影響に関する研究を行った。その結果、ジメチルスルホキシド(DMSO)溶媒中の水分子の増加により、相分離およびゲル化が促進されることがわかった。白濁したゲルの場合、ナノメータスケールの結晶化による架橋点相関および液-液相分離によるミクロスケールの平坦境界が観測され、その相関長はアニーリング時間に依存しないこと、架橋点は局所的に存在しミクロゲルが形成されていることがわかった。一方、透明なゲルの場合は、相関長がゲル化過程において上昇し、高分子鎖の絡まり合いが擬似的な架橋点として作用していることがわかった。
篠原 武尚; 酒井 健二; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 原田 正英; 及川 健一; 前川 藤夫; 鈴木 淳市; 奥 隆之; 高田 慎一; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 651(1), p.121 - 125, 2011/09
被引用回数：27 パーセンタイル：87.94(Instruments & Instrumentation)中性子を用いたイメージング法は、中性子の特徴である高い物質透過性能や軽元素に対する感度の高さを利用し、他の放射線では困難な大型試料や水素系の材料の内部の情報を得ることができる優れた研究手法である。特に、中性子は磁気モーメントを持つため、磁場環境下での中性子磁気モーメントのラーモア歳差運動を偏極度変化として位置ごとに検出することにより、空間や物質中の磁場を可視化することができる。本研究では、パルス中性子の飛行時間分析法を用いて偏極度変化の中性子波長依存性を高精度に測定することにより、磁場強度の定量的な議論が可能となることを原理実証を行うため、物質生命科学実験施設のBL10ビームラインにおいて実験を行った。小型のソレノイド透過後の偏極度変化の波長依存性を解析した結果、ソレノイド内部に発生する磁場の可視化に成功し、その強度を見積もることができた。この結果から、偏極パルス中性子を用いた磁場イメージング法により磁場強度の定量化が可能であることが示された。
青 寛幸; 浅野 博之; 大内 伸夫; 坪田 直明; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (DVD-ROM), p.552 - 554, 2010/08
平成20年3月よりJ-PARC LINACのエネルギー増強が始まり、本計画ではAnnular Coupled Structure(ACS)空洞20台を製作する。ACS空洞では組立前に機械加工により共振周波数を調整する。この調整のためのデータ取得を目的として、試作セル(寸法決定用セル)を製作した。この結果をもとに量産寸法の決定,周波数調整を行い、完了した5台分については目標値(971.93
0.05MHz)の範囲内に調整することができた。現在、ロウ付け、全体組立を進めており、平成22年秋には量産の1号機が完成する予定である。
原田 正英; 及川 健一; 大井 元貴; 甲斐 哲也; 酒井 健二; 前川 藤夫; 渡辺 昇*; 篠原 武尚; 高田 慎一
Proceedings of 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-19) (CD-ROM), 10 Pages, 2010/07
近年、パルス中性子源を用いたイメージング手法が開発されている。J-PARCのMLFに設置された中性子ビームラインNOBORUは、大きなビームサイズ,短いサンプルまでの飛行距離,大きな実験室など、イメージング実験に適している。そこで、イメージング実験の適用性を評価するために、サンプル位置での中性子スペクトルと中性子束分布を測定した。また、フィルター, コリメータ, スリットなどを使用した場合の特性も測定した。また、予備的な実験結果として、幾つかの合金のブラッグエッジと幾つかの試料の共鳴吸収を測定した。その結果、ブラッグエッジから、溶接部分と非溶接部分を見分けることができた。また共鳴吸収から、幾つかの元素を識別することができた。これらの結果より、J-PARCの中でもNOBORUは、イメージング実験に非常に適していると言える。
青 寛幸; 浅野 博之; 大内 伸夫; 坪田 直明; 長谷川 和男; 平野 耕一郎; 森下 卓俊; 高田 耕治*; 内藤 富士雄*; 山崎 良成
Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.618 - 620, 2010/05
2009年3月より181MeVから400MeVへのリニアックエネルギー増強に向け、ACS加速空洞の量産が開始された。本計画ではACS形加速モジュール18台、ACS形デバンチャー空洞2台を3年間で製作する必要がある。本工程には時間的な余裕が少ないため、製作過程の最適化が必要となる。そこで初期設計と周波数調整手順を事前に確認するため、それぞれのエネルギーに対応した加速モジュールごとにテストセルを製作することにした。本論文では、これら量産に向けた取り組みの現状について報告する。
鈴木 淳市; 篠原 武尚; 高田 慎一; 奥 隆之; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; 大友 季哉*; 杉山 正明*
日本結晶学会誌, 50(1), p.24 - 28, 2008/02
中性子小角散乱法は、物質透過能力,水素などの軽元素識別能力,同位体識別能力,磁気解析能力などのほかの量子プローブにない中性子の優れた特徴を活かした数nmから数10
mに及ぶスケールの構造解析法として幅広い科学分野で利用されている。本稿は、これらの利用をさらに高い空間分解能や時間分解能で高効率に促進するためにJ-PARCに建設する世界最高性能のパルス中性子小中角散乱装置の特徴をまとめたものである。本稿は、装置の機器構成と設計概念,モンテカルロ・シミュレーションなどにより見積もられる装置の基本性能,装置性能をナノ構造評価に活かすデータ解析法の開発,ほかの装置の相補的利用の可能性の解説から構成される。
高田 慎一; 鈴木 淳市; 篠原 武尚; 奥 隆之; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 大友 季哉*; 新井 正敏
no journal, ,
ナノメータサイズのタンパク質の機能の解明や開発には、原子レベルの構造情報も含む広いQ領域の小角中性子散乱装置の開発が重要である。HI-SANSは、J-PARCの広い波長帯の大強度パルス中性子ビームを利用し、ナノからメゾスケールにおよぶ幅広いQ領域の情報を効率的に測定することができ、構造評価を協力に推進するツールとなる装置である。その装置設計の指針となる代表的な試料の一つとして、タンパク質水溶液の散乱関数をデバイ関数を用いて評価し、広いQ領域において、どの程度の分解能が必要なのか議論する。
篠原 武尚; 高田 慎一; 鈴木 淳市; 奥 隆之; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 大友 季哉*; 杉山 正明*; 新井 正敏
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学研究施設に設置計画中のパルス中性子小中角散乱装置であるHI-SANSは、q=10
50
という原子炉型の中性子小角散乱装置と比較して格段に広いq領域の測定を可能とし、短波長中性子の利用により高いq領域の測定効率が高いという特徴を持つ。これにより、ナノメーターサイズの物質の構造や、それらが作る階層構造の評価を一挙に行い、ナノ構造体が持つ特性や機能の起源を理解することを目指している。現在、HI-SANSの実現に向けて、McStasとPHITSを用いたモンテカルロシミュレーションにより光学系設計及び遮蔽性能評価を行っている。HI-SANSの上流光学系には、一般的なピンホール型コリメーション機構に加えて、偏極素子,集束スリット,中性子レンズの搭載を予定している。遮蔽設計としては、分光器外部への放射線の漏出を評価するだけでなく、分光器室内部においても低バックグランドでの測定を実現するための検討を進めている。学会では、光学系設計に関する状況及び、遮蔽性能とバックグランドノイズに関する検討結果について報告する。
高田 慎一; 鈴木 淳市; 篠原 武尚; 奥 隆之; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 大友 季哉*; 杉山 正明*; 新井 正敏
no journal, ,
現在、原子力機構がJ-PARC物質生命科学実験施設に設置を計画しているナノ構造解析装置(HI-SANS)は、
約
]までの広い空間範囲をone-shot測定することを目指しており、物質の形態から原子構造レベルまでの情報を一挙に取得できることが特徴である。従来の一般的な小角散乱の解析法は、これまで測定可能であった小角領域
約
])に限られており、HI-SANSではhigh-Q領域の情報も加味した解析法の検討が必要である。われわれは蛋白質
水和水をモデルケースとして、水和水のコントラスト(軽水素と重水素の比)を変化させ、それぞれの散乱関数をデバイ関数を用いて計算した。その結果コントラストの違いによる変化が
![$$]$$](/search/images/EROSI.gif)
の範囲で非常によく現れることがわかった。また精度よくhigh-Q領域を測定するためには、検出器の配置が重要である。自由ガスモデルの
を例に、散乱関数のプロファイル
を効率よく測定できる検出器の配置について議論する予定である。
鈴木 淳市; 篠原 武尚; 高田 慎一; 奥 隆之; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; 大友 季哉*; 杉山 正明*
no journal, ,
J-PARC小中角散乱装置HI-SANSは、我が国の優れた線源技術をさらに活かし、広いq領域(約1050 )の同時測定を高効率かつ高精度に世界に先駆けて実現できるように以下の点に配慮して設計される。(1)中性子全飛行長を抑えることによる広い波長帯域の中性子の利用,(2)大きな減速材断面積の活用,(3)広い立体角のカバーと異なる検出器バンク間のデータ接続の簡便化,(4)最先端の中性子光学及び周辺技術の導入による小角分解能の低下の克服と大面積ビームの高効率利用である。さらに、本装置では多数の検出器要素と時間チャンネルで集積される多量の散乱データを速やかに処理することも求められるので、広いq領域の散乱データを扱うための原子スケールの構造情報を含んだ階層構造モデルによる解析法や非弾性散乱成分を考慮した構造解析法の開発が進められている。
高田 慎一; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 奥 隆之; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 大友 季哉*; 杉山 正明*; 新井 正敏
no journal, ,
J-PARCのMLF(物質・生命科学研究施設)に建設が予定されている高強度小角中性子散乱装置(HI-SANS)は、110から50[
]までの幅広い空間領域を効率よく測定できることから、蛋白質や高分子,金属ナノ粒子などの階層構造を持つ物質の構造の解明に威力を発揮する装置となる。通常の小角散乱装置の解析は、測定可能であったq
0.2[]の限られた範囲において発展しており、広いq範囲に適用できる解析法の構築が必要である。本研究では、外形の大きさがほぼ等しく、内部構造が異なる3つの蛋白質の散乱関数を広いq範囲についてDebye関数を用いて計算した。その結果、q0.1[]またq
2[]の領域では、各散乱関数に大きな違いは見られないが、0.1q2[]の範囲で大きな違いが現れた。これは3つの蛋白質の内部構造(2次構造の構造及びその配置)の違いに起因するものであり、広いq範囲を測定することが蛋白質の構造や機能解明に非常に重要であるということを示している。当日は分布関数解析及び蛋白質の水和水のコントラストを変化させたコントラスト変調法の結果についても議論する。
鈴木 淳市; 篠原 武尚; 高田 慎一; 奥 隆之; 吉良 弘; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; 大友 季哉*; 杉山 正明*
no journal, ,
中性子小角散乱法は物質科学,生命科学における微細構造,階層構造研究に不可欠な手法である。しかし、近年のナノテクノロジーの進展,多成分系,多相系などの複雑系や非平衡系の研究の進展により、中性子小角散乱法にはこれまで以上に高い空間分解能及び時間分解能での高効率測定が求められるようになっている。J-PARCの1MW核破砕中性子源に設置されるTOF型中性子小中角散乱装置は、これらの要求を満足するように開発されるが、それは大面積検出器を設置するとともに偏極,磁気集光素子を搭載し、広いq(散乱ベクトルサイズ)領域を高いq分解能で観測することで達成される。なお偏極,磁気集光素子の導入は、JRR-3の集光型中性子小角散乱装置への搭載の成功とその後の技術進展に基づいて選択された。本ワークショップでは、この偏極・集光機能を有するJ-PARC中性子小中角散乱装置の重要性と性能について紹介する。
篠原 武尚; 高田 慎一; 鈴木 淳市; 奥 隆之; 吉良 弘; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; 大友 季哉*; 杉山 正明*
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学実験施設に建設するパルス中性子小中角散乱装置では、中性子磁気レンズを使用した集光型偏極中性子小角散乱実験の実施が検討されている。この時、入射中性子の偏極度が測定のバックグランドノイズのレベルを決めるため、99.9%程度の非常に高い偏極度を広い波長帯域について実現することが要求される。そこで本研究では、中性子磁気スーパーミラーを用いた高性能偏極素子の設計を行った。偏極子のデザインは透過型であり、素子の全長を抑えながら大面積ビームをカバーするために素子の内部をマルチチャンネル化する。さらに、内部に配置するミラーをV字型に並べることで、高い偏極度と透過率を実現する。そして、磁気ミラー型偏極子単体での偏極度では本装置の要求には不十分であることから、より高い偏極度を実現するために2つの偏極子を直交して配置する方法を採用する。本発表では、偏極素子設計の現状及びモンテカルロコードMcStasを用いた数値シミュレーションによる性能評価結果及び、JRR-3において開始した磁気ミラー型偏極子の直交配置による偏極性能の高性能化に関する実験の結果について報告する。
高田 慎一; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 奥 隆之; 吉良 弘; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; 大友 季哉*; 杉山 正明*
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設に設置するナノ構造解析装置(HI-SANS)は、q=0.001から約50[
]までの幅広いq範囲の測定を可能にし、物質の形態から原子構造レベルまでの情報を一挙に取得するように構築される。このような広い空間領域の測定を実現するためには、空間的な制限及びパルス中性子の特徴を生かした最適な検出器配置が重要である。そのため、われわれは異なる検出器配置におけるq,
空間のlocusを計算し、自由ガスモデルのS(q,)に適用することにより得られる散乱プロファイルを比較することで検出器の配置を検討した。ただし、このような幅広いq範囲の測定が可能になれば、広域空間の構造の整合性に配慮した新しい解析法が必要となる。そこで、われわれは水溶液中の蛋白質を例に、その形態から内部構造,原子構造レベルに及ぶ階層的な構造を整合性よく解析する方法として、リバースモンテカルロ(RMC)法を用いた広域空間構造解析法の開発を進めている。
