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論文

Improved vacuum system for high-power proton beam operation of the rapid cycling synchrotron

神谷 潤一郎; 古徳 博文*; 黒澤 俊太*; 高野 一弘; 柳橋 享*; 山本 風海; 和田 薫

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 24(8), p.083201_1 - 083201_23, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.03(Physics, Nuclear)

J-PARC 3GeVシンクロトロンのビーム運転実績を積み重ねるにつれ、大強度陽子ビームの運転が真空システム対して当初の想定よりもより大きな影響があることがわかった。これらの影響は大強度ビームによる装置の誤動作とビームラインの圧力上昇という、2つのカテゴリーに分けられる。前者の典型例は、大強度ビーム起因の放射線によるターボ分子ポンプコントローラーの故障およびそれに伴うポンプ本体のタッチダウンによる故障である。我々はこの問題をコントローラーとポンプ間のケーブルを200mまで長尺化することに加え、高強度のタッチダウンベアリングを開発することで解決した。後者の典型例は、ビーム強度の増加に伴うビームラインの急激な圧力上昇である。我々は蓄積したデータの傾向を詳細に分析しイオン衝撃ガス脱離モデルを適用することで、この動的圧力の機構解明を行った。さらに圧力上昇抑制には表面分子量の低減と排気速度増加が重要であることを示し、実際のビームラインに対して両者を実現できる非蒸発型ゲッターポンプをインストールした。結果、大強度ビーム運転時の圧力上昇を大幅に低減することに成功した。

論文

Recent status & improvements of the RCS vacuum system

神谷 潤一郎; 古徳 博文; 引地 裕輔*; 高橋 博樹; 山本 風海; 金正 倫計; 和田 薫*

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011023_1 - 011023_6, 2021/03

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)の真空システムは、出力強度1MWのビーム運転においても安定にビームラインの真空を維持するために、運転開始から現在に至るまで綿密な保守を行う一方で各種高度化を続けてきた。広範囲で排気速度を保つターボ分子ポンプの主排気系への採用、ターボ分子ポンプのタッチダウントラブルを防ぐための長尺ケーブル化実施、極高真空領域まで計測可能な高精度真空計の導入、磁場遮蔽を兼ねた磁性材料真空容器の設置等である。そして、2018年の1MW出力でのビーム運転時のガス放出問題を受けて真空ポンプの増強を行い、2019年の1MWの10.5時間運転ではビームラインの圧力上昇は微小となり、真空を原因とするダウンタイムをなくすことができた。現在、高強度材料で回転数を上げたターボ分子ポンプの設計検討を行うなど、より高いビーム強度での多量の放出ガスへの対応策を進めているところである。本発表では、RCSの真空システムの10年間にわたる運転実績を総括するとともに、将来のより高強度なビーム運転を見据えた真空機器の高度化について発表する。

論文

Photoelectron diffraction from laser-aligned molecules with X-ray free-electron laser pulses

中嶋 享*; 寺本 高啓*; 赤木 浩; 藤川 高志*; 間嶋 拓也*; 峰本 紳一郎*; 小川 奏*; 酒井 広文*; 富樫 格*; 登野 健介*; et al.

Scientific Reports (Internet), 5, p.14065_1 - 14065_11, 2015/09

 被引用回数:29 パーセンタイル:83.61(Multidisciplinary Sciences)

X線自由電子レーザーを利用することで、レーザーによって整列したI$$_{2}$$分子からのX線光電子回折(XPD)パターンを観測した。X線自由電子レーザーの偏光方向に整列したI$$_{2}$$分子のXPDは我々の理論計算とよく一致した。さらに、実験で得られるXPDを分子構造決定に利用する際の適応基準を提案した。

論文

Tolerance of anhydrobiotic eggs of the tardigrade ${it Ramazzottius varieornatus}$ to extreme environments

堀川 大樹*; 山口 理美*; 坂下 哲哉; 田中 大介*; 浜田 信行*; 行弘 文子*; 桑原 宏和*; 國枝 武和*; 渡邊 匡彦*; 中原 雄一*; et al.

Astrobiology, 12(4), p.283 - 289, 2012/04

 被引用回数:20 パーセンタイル:70.08(Astronomy & Astrophysics)

クマムシの乾燥休眠状態である卵の孵化率について、宇宙空間の特徴的な極限環境要因である放射線(Heイオン線),極低温,高真空に対する耐性を調べた。その結果、50%が孵化できない線量が約500Gy, -196度に曝されても70%以上が孵化し、6$$times$$10$$^{-5}$$Paの高真空においた後でも孵化することができることがわかった。以上の結果から、宇宙空間であってもクマムシの耐性能力により、乾眠状態であるならば、存在できる可能性が示唆された。

論文

Observation of two charge ordering transitions in the valence-fluctuating EuPtP by resonant X-ray diffraction

稲見 俊哉; 道村 真司; 光田 暁弘*; 和田 裕文*

Physical Review B, 82(19), p.195133_1 - 195133_5, 2010/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:46.13(Materials Science, Multidisciplinary)

価数揺動物質EuPtPの$$T_1$$=246Kと$$T_2$$=200Kの二つの一次転移を、Euの$$L_3$$吸収端での共鳴X線回折法で研究した。以前のメスバウアー分光実験とX線回折実験から価数秩序が示唆されていたが、今回の実験における111反射と11$$frac{2}{3}$$反射の特徴的なエネルギースペクトルから、疑いなく2倍周期と3倍周期のEu価数の超構造が$$T_2$$以下と$$T_1$$$$T_2$$の間で存在することが示された。われわれは、さらに、EuPtPにおける価数秩序を説明する機構として、クーロン反発に代わる価数-格子結合を提案した。

論文

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

論文

XMCD spectroscopy on valence fluctuating and heavy fermion compounds in very high magnetic fields up to 40 T

松田 康弘*; Her, J. L.*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; Ouyang, Z. W.*; 岡田 郷子*; 野尻 浩之*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*; 吉村 一良*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 190, p.012019_1 - 012019_6, 2009/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:86.65

$$L$$-edge X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and X-ray absorption spectra (XAS) in several rare-earth elements have been studied in pulsed high magnetic fields up to 40 T. XMCD spectrum of Eu in EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$ shows a characteristic two peak structure, reflecting the valence fluctuation. However, in YbInCu$$_4$$, it is found that the XMCD spectrum of Yb shows only a single peak. In contrast to XMCD, two absorption bands in XAS are observed in both compounds. The intensity ratio between the two absorption bands changes significantly with increasing magnetic field in these materials, suggesting the field-induced valence change. The high magnetic field XMCD and XAS measurements have also been conducted in an antiferromagnetic heavy fermion compound CeRh$$_2$$Si$$_2$$. The Ce valence is found to be nearly trivalent and insensitive to magnetic field. The XMCD at Ce $$L$$$$_{2}$$-edge increases rapidly around 26 T corresponding to the metamagnetic transition.

論文

X-ray magnetic circular dichroism of a valence fluctuating state in Eu at high magnetic fields

松田 康弘*; Ouyang, Z. W.*; 野尻 浩之*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 鈴木 基寛*; 河村 直己*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*

Physical Review Letters, 103(4), p.046402_1 - 046402_4, 2009/07

 被引用回数:50 パーセンタイル:87.66(Physics, Multidisciplinary)

価数揺動を示す二つの物質(EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$とEuNi$$_2$$P$$_2$$)についてEuのL吸収端でX線磁気円二色性(XMCD)を40Tの高磁場まで測定した。磁気的な2価のEuからの主要なXMCDに加え、非磁性の3価のEuからの明瞭なXMCDが観測された。この結果はどちらの価数の5d電子は磁気的に偏極していることを示している。また、それぞれの価数での5d電子の偏極度の比は物質依存であることも示された。XMCDの起源に対する可能な説明と偏極度の比の物質依存性についての説明を伝導電子とf電子の混成の点から議論する。

論文

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

論文

High-magnetic-field X-ray absorption spectroscopy of field-induced valence transition in EuNi$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_x$$)$$_2$$

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村田 悠人*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*; 宮崎 寛*; 原田 勲*

Journal of the Physical Society of Japan, 77(5), p.054713_1 - 054713_7, 2008/05

 被引用回数:24 パーセンタイル:75.16(Physics, Multidisciplinary)

EuNi$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_x$$)$$_2$$の磁場誘起価数転移を低温でX線吸収実験から研究した。Euの価数の磁場依存性を初めて直接的に観測したものである。40T以上の磁場において価数の低下を観測した。Euの価数はゼロ磁場の2.75から40Tで2.33になった。この結果を理論モデルで解析した。量子力学的混成に重要な、混成パラメータVとエネルギー差$$Delta$$$$E$$を求めた。

論文

X-ray magnetic circular dichroism and photoemission studies of ferromagnetism in CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$ thin films

寺井 恒太*; 吉井 賢資; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 岡根 哲夫; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

Physical Review B, 77(11), p.115128_1 - 115128_6, 2008/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:50.42(Materials Science, Multidisciplinary)

We have studied the electronic and magnetic properties of epitaxially grown CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$ thin films ($$x$$ = 1.0, 0.75, 0.5) by soft X-ray absorption (XAS), soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and hard X-ray photoemission spectroscopy (HXPES) measurements. The XMCD studies indicated that the spin moments of Mn and Ru are aligned in opposite directions. The valence-band HXPES spectra revealed that the Ru 4${it d}$ $$t_{2g}$$ states around the Fermi level and the Mn 3${it d}$ $$t_{2g}$$ up-spin states centered $$sim$$ 2 eV below it, both of which showed systematic concentration dependences. From these results, we propose that the localized Mn 3${it d}$ $$t_{2g}$$ states and the itinerant Ru 4${it d}$ $$t_{2g}$$ band are antiferromagnetically coupled and give rise to the ferromagnetic ordering, in analogy to the mechanism proposed for double perovskite oxides such as Sr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$.

論文

Electronic structure and magnetism of CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$ thin films

寺井 恒太; 吉井 賢資; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 岡根 哲夫; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part2), p.1070 - 1072, 2007/03

軟X線磁気円二色性(XMCD)及び硬X線光電子分光(HXPES)を用いて、エピタキシャル成長させたCaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$(x=1.0, 0.5)薄膜の電子,磁気構造を調べた。XMCD測定の結果RuとMnのスピン磁気モーメントが反並行の関係を持っていることがわかった。またHXPES測定の結果Ruの4d電子の構造がE$$_{F}$$近傍に存在し、一方Mn 3d電子の構造はE$$_{F}$$よりやや下の位置に存在することがわかった。以上結果より、Sr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$などのダブルペロブスカイトと類似した機構により、局在的なMn 3d t$$_{2g}$$と遍歴的なRu 4d t$$_{2g}$$の間で反強磁性的な相互作用が起こり、その結果強磁性が現れるものと考えられる。

論文

Application of miniature pulsed magnets to synchrotron X-ray spectroscopy and neutron diffraction

松田 康弘*; 村田 悠人*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 野尻 浩之*; 大山 研司*; 加藤 直樹*; 村上 洋一*; 伊賀 文俊*; 高畠 敏郎*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 51, p.490 - 493, 2006/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:92.95

Synchrotron X-ray and neutron experiments in high magnetic fields have been performed using miniature pulsed magnets. In EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$, the drastic change of the $$L$$$$_{3}$$-edge absorption spectrum is found at the valence state transition. While, no changes of the spectra are found at the insulator-metal transitions in Kondo insulators YbB$$_{12}$$ and Ce$$_3$$Bi$$_4$$Pt$$_3$$. As a test experiment the high field neutron diffraction experiment of MnF$$_2$$ has been carried out at JRR-3M reactor.

口頭

軟X線吸収磁気円二色性測定によるCaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$強磁性発現機構の理解

寺井 恒太; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 吉井 賢資; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

no journal, , 

ペロブスカイト型偽2相混合結晶であるCaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$(CMRO)は、それぞれのエンド組成の物質が強磁性を示さないにもかかわらず、混合することで強磁性を示すことが知られている。この物質の強磁性発現機構を理解することは、同様の遷移金属化合物を用いた新強磁性材料探索に有益な知見をもたらすものと考えられる。パルスレーザー堆積(PLD)装置を用いて作製したCMRO薄膜試料に対し、軟X線内殻吸収磁気円二色性(XMCD)測定を行った結果、MnとRuのスピン磁気モーメントが反並行の関係を持っていることが確認できた。この異なる遷移金属のスピンモーメント間の関係はSr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$に代表される半金属物質と類似しており、この物質系で提案されているd電子のt$$_{2g}$$軌道混成モデルをCMROに対して用いた結果、CMROの強磁性をよく説明できることがわかった。以上のことから、遷移金属間のスピンモーメントが物性に強く関与するとともに、この物質特有の電子構造がCMROの強磁性発現にとって重要であることが理解できた。

口頭

Ce化合物近藤半導体の軟・硬X線光電子分光

竹田 幸治; 藤森 伸一; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 小林 啓介*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

no journal, , 

立方晶Ce$$_{3}$$Bi$$_{4}$$Pt$$_{3}$$は、低温において約10meVの等方的エネルギーギャップが形成されるCe化合物近藤半導体の代表的物質である。一方、斜方晶CeNiSnは、斜方晶で低温において擬ギャップを生じる近藤半金属である。この両物質の電子構造(特にCe 4f電子状態)を比較することは、近藤半導体におけるエネルギーギャップ形成の理解に重要である。今回、われわれは、SPring-8 BL23SUにおいて高分解能Ce 3d-4f共鳴光電子分光スペクトルとCe 3d内殻スペクトルの温度依存性を調べた。またBL22XUにおいて3.5keVの励起光を用いた硬X線光電子分光測定も行った。試料表面は真空中で破断することにより得た。Ce3d-4f共鳴光電子分光スペクトルについて、結合エネルギー$$sim$$2eVの構造は4f0終状態に対応し、フェルミ準位(EF)直下のピークは4f1終状態に対応する。12Kでは、Ce$$_{3}$$Bi$$_{4}$$Pt$$_{3}$$のEF直下のピーク幅が狭まりスピン軌道相互作用による$$sim$$300meVの肩構造が相対的に減少した。一方、CeNiSnでは低温にすると4f1ピークのウェイトは全体的に増すが、スピン軌道相互作用による肩構造はほとんど変化していない。また、Ce 3d内殻スペクトルの顕著な温度依存性も観測され、価数の温度変化することもわかった。

口頭

EuPtPにおける価数転移と価数秩序

稲見 俊哉; 道村 真司; 光田 暁弘*; 和田 裕文*

no journal, , 

EuPtPはEuとPtPの面が交互積層した結晶構造を持ち、X線吸収分光実験とM$"o$ssbauer分光実験からEuの平均価数は2価と3価の間の中間価数で、大きく温度変化することがわかっている。また、$$T_1$$=235Kと$$T_2$$=190Kで$$c$$軸長の大きな変化を伴う1次相転移があり、これが価数転移や価数(電荷)秩序を伴うものと提案されている。われわれはこの電荷秩序の証拠を得るためにEuの$$L_3$$吸収端で共鳴X線回折実験を行った。実験はSPring-8の原子力機構専用ビームラインBL22XUで行った。まず、蛍光スペクトル測定を行い、そこから明瞭な階段状の平均価数の温度変化を得た。続いて禁制反射,超格子反射の探索を行い、中間相で$$q=(1,1,1pm1/3)$$に、低温相で$$q=(1,1,1)$$に、特徴的なエネルギー依存性を持つ反射を確認した。このエネルギー依存性は、蛍光スペクトルから得られた異常散乱項の虚数成分と、それをKK変換して得られた実数成分に、構造変調に伴う部分をパラメータとして加えると、2価と3価の差スペクトルとして主要な構造を再現することができる。これらの結果から、大まかには、$$c$$軸方向へ、低温相では2価3価,中間相では2価2価3価という積層電荷秩序構造をとると考えられる。

口頭

Resonant X-ray diffraction study on the charge ordering transitions in the mixed valent compound EuPtP

稲見 俊哉; 道村 真司; 光田 暁弘*; 和田 裕文*

no journal, , 

We report on direct observations of the charge-ordered states in the ternary rare-earth compound EuPtP by means of resonant X-ray diffraction (RXD) at the Eu $$L_3$$ absorption edge. Based on the inhomogeneous valence states obtained by M$"o$ssbauer measurements, it is proposed that two first-order transitions at $$T_1$$=246 K and $$T_2$$=200 K accompany charge ordering of the Eu valency. We first searched superlattice and forbidden reflections and found (1 1 1) and (1 1 1$$pm$$1/3) reflections at the low-temperature phase ($$T<T_2$$) and the intermediate phase ($$T_2<T<T_1$$), respectively. These reflections exhibited characteristic photon-energy dependence, and the measured energy spectra were well reproduced by assuming spatial order of the Eu valency. As a result, we conclude that three-fold and two-fold superstructures of Eu valency exist in EuPtP between $$T_1$$ and $$T_2$$and below $$T_2$$, respectively. We also considered a lattice effect as a possible mechanism of charge ordering in metallic EuPtP.

口頭

J-PARC 3GeVシンクロトロンにおけるビーム運転時の動的圧力の分析

神谷 潤一郎; 山本 風海; 高野 一弘; 古徳 博文; 和田 薫*; 柳橋 亨*; 黒澤 俊太*

no journal, , 

J-PARC 3GeVシンクロトロン(Rapid Cycling Synchrotron: RCS)は2007年に最初のビーム加速・取り出しに成功して以来、継続してユーザーへのビーム供給を行ってきている。その間、ビームコミッショニングチームによるビーム調整と機器の運転維持・高度化を実施することでビーム強度を徐々に上げてきた。これまでユーザー運転としては、物質生命科学実験施設へは出力ビーム強度600kWでのユーザー運転の実績がある。また1MWでの試験も何度が行った。そのような大強度ビーム運転において、ビームライン圧力が数桁も上昇する場合があることがわかってきた。本報告では、ビームロスに直接つながるビームライン圧力増加を低減することを目的とし、これまでの大強度ビーム運転時の動的圧力の挙動を整理し、解析的計算を用いて、圧力上昇に決定的なパラメーターを解明し、実際の真空システムの改善へつなげること目的とする。

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