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報告書

MLF将来計画技術検討会・中性子実験装置発表資料集

中島 健次; Harjo, S.; 山田 悟史*; 及川 健一; 梶本 亮一

JAEA-Review 2018-032, 43 Pages, 2019/02

JAEA-Review-2018-032.pdf:9.78MB

大強度陽子加速器施設(J-PARC)物質・生命科学実験施設(MLF)では2017年より「MLF将来計画技術検討会」が設置され、MLFの線源や実験装置の将来計画について議論が行われてきた。同検討会では中性子実験装置についても装置カテゴリ毎に現状の問題点や今後目指すべき方向性についての報告がなされた。本報告書は、今後の将来計画の検討の一助とするべく、同検討会におけるMLF中性子実験装置に関する発表資料をまとめたものである。

論文

Rapid separation of zirconium using microvolume anion-exchange cartridge for $$^{93}$$Zr determination with isotope dilution ICP-MS

浅井 志保; 半澤 有希子; 今田 未来; 鈴木 大輔; 間柄 正明; 木村 貴海; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

Talanta, 185, p.98 - 105, 2018/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:62.19(Chemistry, Analytical)

放射性廃棄物処分場における長寿命核分裂生成物(LLFP)の被ばくリスクを評価するためには、LLFPの分析が不可欠である。本研究では、マイクロ陰イオン交換カートリッジ(TEDAカートリッジ)を用い使用済燃料溶解液からZrを分離してLLFPの一つである$$^{93}$$Zrの存在量をICP-MSで定量した。TEDAカートリッジは、同等の分離に必要な従来分離材料(陰イオン交換樹脂)の1/10以下の体積(0.08cm$$^{3}$$)であっても優れたZr分離性能を維持し、使用済燃料中のほぼ全ての共存元素を迅速に除去できることを確認した。また、従来材料の約10倍の流速で処理が可能であるため、1.2分で分離が完了した。得られた$$^{93}$$Zr定量値は、実測値による検証実績がなかった燃焼計算コードORIGEN2の正しさを実証する結果となり、ORIGEN2の信頼性も確認できた。

論文

Electronic structure of Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$; Photoelectron spectroscopy of the Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$[PF$$_{6}$$$$^{-}$$] salt and STM of the single Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$ molecules on Cu(111)

山田 洋一*; Kuklin, A. V.*; 佐藤 翔*; 江坂 文孝; 角 直也*; Zhang, C.*; 佐々木 正洋*; Kwon, E.*; 笠間 泰彦*; Avramov, P. V.*; et al.

Carbon, 133, p.23 - 30, 2018/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:41.51(Chemistry, Physical)

本研究では、超高真空中で高純度Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$[PF$$_{6}$$$$^{-}$$]塩の蒸発によってLi$$^{+}$$イオン内包フラーレンを調製し、走査型トンネル顕微鏡(STM)により明瞭に観察することに成功した。また、STM観察に先立って、光電子分光およびX線吸収分光などにより測定したところ、Liは正、PF$$_{6}$$は負のチャージを帯びており、C$$_{60}$$は中性であることが明らかとなった。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

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。

論文

Inelastic and quasi-elastic neutron scattering spectrometers in J-PARC

瀬戸 秀紀; 伊藤 晋一; 横尾 哲也*; 遠藤 仁*; 中島 健次; 柴田 薫; 梶本 亮一; 河村 聖子; 中村 充孝; 川北 至信; et al.

Biochimica et Biophysica Acta; General Subjects, 1861(1), p.3651 - 3660, 2017/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:10.37(Biochemistry & Molecular Biology)

1MWクラスのパルス中性子源であるJ-PARCの物質・生命科学実験施設には、23の中性子ビームラインがあり、21台の装置が稼働、建設中である。このうち6台は中性子非弾性、及び、準弾性実験のための装置であり、生命科学研究に大いに寄与するものである。

論文

Development of spin-wave-like dispersive excitations below the pseudogap temperature in the high-temperature superconductor La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

松浦 直人*; 川村 奨*; 藤田 全基*; 梶本 亮一; 山田 和芳*

Physical Review B, 95(2), p.024504_1 - 024504_6, 2017/01

 被引用回数:5 パーセンタイル:35.92(Materials Science, Multidisciplinary)

Inelastic neutron scattering measurements of magnetic excitations in hole-doped high-$$T_c$$ cuprates La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ ($$x = 0$$ and 0.075) have been performed over a wide temperature range of 5 $$sim$$ 500 K extending beyond the pseudogap temperature of $$sim$$360 K for $$x = 0.075$$. For $$x = 0$$, the two-dimensional spin-wave excitations at low temperatures are thermally robust and the dispersion is slightly softened on heating up to $$T = 400$$ K. For $$x = 0.075$$, the spin-wave-like excitations in the upper part of the hourglass-shaped dispersion remain at $$T = 300$$ K. However, further heating above $$T = 400$$ K induces a broad ridge centered at $$(1/2, 1/2)$$; thereby the hourglass-shaped dispersion becomes blurred above the pseudogap temperature. The localized spin nature of magnetic excitations below $$T^*$$ suggests that the pseudogap is related to a proximity to a Mott insulator rather than being a precursor of Cooper pairs.

論文

Detection of molecular oxygen adsorbate during room-temperature oxidation of Si(100)2$$times$$1 surface; In situ synchrotron radiation photoemission study

吉越 章隆; 山田 洋一*; 多賀 稜*; 小川 修一*; 高桑 雄二*

Japanese Journal of Applied Physics, 55(10), p.100307_1 - 100307_4, 2016/09

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

Si(100)2$$times$$1表面の室温酸化中の分子状吸着酸素を放射光光電子分光によって初めて検出することに成功した。O1sスペクトルはSi(111)7$$times$$7の場合と類似であった。分子状酸素は初期酸化物が生じた後に観測されたので、清浄表面上の解離酸素吸着に対する前駆状態でないことがわかった。この事実から我々は、2つのバックボンドにそれぞれ酸素原子をひとつずつ有する酸化Si原子上に分子状酸素が存在するとするモデルを提示する。

論文

Preparation of microvolume anion-exchange cartridge for inductively coupled plasma mass spectrometry-based determination of $$^{237}$$Np content in spent nuclear fuel

浅井 志保; 半澤 有希子; 今田 未来; 鈴木 大輔; 間柄 正明; 木村 貴海; 石原 量*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

Analytical Chemistry, 88(6), p.3149 - 3155, 2016/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:55.33(Chemistry, Analytical)

$$^{237}$$Npは主要な長寿命核種の1つであり、高レベル放射性廃棄物の処分場における長期的な安全性を評価するためには$$^{237}$$Npの存在量を定量する必要がある。本研究では$$^{237}$$NpのICP-MSによる測定に必要なAm/Np分離を目的として、小型の陰イオン交換ディスクカートリッジを作製した。多孔性のシートの細孔表面に、陰イオン交換性分子であるトリエチレンジアミン(TEDA)を導入した高分子鎖を密に付与し、0.08cm$$^{3}$$のディスク状にカットして、分離用カートリッジとした(TEDAカートリッジ)。得られたカートリッジの性能を評価するため、使用済燃料中の$$^{237}$$Np分析に適用したところ、Npの回収率は90.4%となり$$^{237}$$NpのICP-MS測定に十分な値となった。また、市販の陰イオン交換樹脂カラムと性能を比較した結果、TEDAカートリッジの使用によってNpの分離に必要な全工程が約1/4に短縮できることがわかった。

論文

Neutron scattering study of spin fluctuations in La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ by four-dimensional mapping of neutron cross-sections using the 4SEASONS chopper spectrometer

脇本 秀一; 池内 和彦*; 新井 正敏; 藤田 全基*; 梶本 亮一; 川村 奨*; 松浦 直人*; 中島 健次; 山田 和芳*

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034013_1 - 034013_6, 2015/09

Previous neutron results of La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ (LSCO) by TOF measurements revealed that magnetic dynamical structure factor has a maximum at $$sim$$ 18 meV. To clarify the origin of the maximum, we carried out 4 dimensional mapping of dynamical structure factor $$S(Q, omega)$$ to see details of both magnons and phonons. We found that $$x$$ = 0 shows ordinary spin waves while $$x$$ = 0.08 shows a maximum at $$sim$$ 18 meV where $$Q$$-independent phonon branch crosses. This imply that in superconducting compositions phonon may also indirectly related to the superconductivity.

報告書

平成26年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

眞田 幸尚; 森 愛理; 石崎 梓; 宗像 雅広; 中山 真一; 西澤 幸康; 卜部 嘉; 中西 千佳; 山田 勉; 石田 睦司; et al.

JAEA-Research 2015-006, 81 Pages, 2015/07

JAEA-Research-2015-006.pdf:22.96MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。事故直後より、放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。本報告書には、平成26年度に実施した航空機モニタリングの結果についてまとめた。

論文

In situ synchrotron radiation photoemission study of ultrathin surface oxides of Ge(111)-c(2$$times$$8) induced by supersonic O$$_{2}$$ beams

岡田 隆太; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*

Applied Physics Express, 8(2), p.025701_1 - 025701_4, 2015/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:74.64(Physics, Applied)

並進運動エネルギーが26meVから2.3eVの範囲の酸素分子によるのGe(111)-c(2$$times$$8)表面の室温酸化を研究した。酸化中のその場放射光光電子分光を行い、調べた全てのビームエネルギーに関しておおよそ0.52MLに対応する酸化膜で覆われることがわかった。加えて、表面酸化物の状態は、並進エネルギーに依存することがわかった。これらの結果は、Ge(111)-c(2$$times$$8)の極薄表面酸化物の精密制御を示している。

論文

${{it In situ}}$ synchrotron radiation photoelectron spectroscopy study of the oxidation of the Ge(100)-2$$times$$1 surface by supersonic molecular oxygen beams

吉越 章隆; 寺岡 有殿; 岡田 隆太; 山田 洋一*; 佐々木 正洋*

Journal of Chemical Physics, 141(17), p.174708_1 - 174708_7, 2014/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:69.65(Chemistry, Physical)

酸素分子の並進エネルギーを2.2eVまで変えた時のGe(100)2$$times$$1表面の飽和酸化まで表面状態をその場放射光光電子で調べた。飽和吸着酸素量が1モノレイヤー以下であり、Si表面酸化と大きく異なり酸化数が+2までであることが分かった。直接活性化吸着によるGe$$^{2+}$$成分の増加を伴う吸着量の促進を観測した。本研究は室温における酸素吸着プロセスの基礎的理解に貢献する。

報告書

平成25年度福島第一原子力発電所周辺における航空機モニタリング(受託研究)

眞田 幸尚; 西澤 幸康; 卜部 嘉; 山田 勉; 石田 睦司; 佐藤 義治; 平山 弘克; 高村 善英; 西原 克哉; 伊村 光生; et al.

JAEA-Research 2014-012, 110 Pages, 2014/08

JAEA-Research-2014-012.pdf:169.17MB
JAEA-Research-2014-012(errata).pdf:0.27MB

2011年3月11日に発生した東日本大震災による津波に起因した東京電力福島第一原子力発電所事故によって、大量の放射性物質が周辺に飛散した。放射線の分布を迅速かつ広範囲に測定する手法として、航空機等を用いた空からの測定方法が適用されている。本資料では、平成25年度に実施した航空機モニタリングの結果についてまとめる。

論文

Temperature dependence of spin fluctuations in underdoped La$$_{1.90}$$Sr$$_{0.10}$$CuO$$_4$$

佐藤 研太朗*; 松浦 直人*; 藤田 全基*; 梶本 亮一; Ji, S.*; 池内 和彦*; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 新井 正敏; 榎木 勝徳*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.017010_1 - 017010_6, 2014/06

We studied the temperature dependence of spin excitation in the underdoped La$$_{1.90}$$Sr$$_{0.10}$$CuO$$_{4}$$ in a wide energy range. At low temperature, a clear magnetic signal emerging from incommensurate (IC) (0.5$$pm$$0.09, 0.5) positions was observed. The low-energy ($$sim$$10 meV) IC signal was confirmed at 200K, while the IC signal gradually merges upon warming and turns into a single commensurate peak centered at (0.5, 0.5) at 300 K. The overall spectral shape above $$sim$$60 meV measured at 5 K and 350 K was almost the same, meaning the weak thermal effect on the high-energy dispersion relation. This weak change in the high-energy dispersion is consistent with the localized spin picture, whereas the robust IC structure against the temperature would be difficult to explain within a simple stripe model.

論文

Magnetic and electronic properties of (LaMnO$$_3$$)$$_5$$(SrMnO$$_3$$)$$_5$$ superlattice revealed by resonant soft X-ray scattering

久保田 正人; 山田 浩之*; 中尾 裕則*; 岡本 淳*; 山崎 裕一*; 澤 彰仁*; 村上 洋一*

Japanese Journal of Applied Physics, 53(5S1), p.05FH07_1 - 05FH07_5, 2014/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.43(Physics, Applied)

We have investigated the magnetic and electronic properties of (LaMnO$$_3$$)$$_5$$(SrMnO$$_3$$)$$_5$$ superlattice fabricated on a lattice-matched La$$_{0.3}$$Sr$$_{0.7}$$Al$$_{0.65}$$Ta$$_{0.35}$$O$$_{3}$$ substrate by resonant soft X-ray scattering. The temperature- and $mbox{boldmath $Q$}$-dependences of the energy spectra were measured around the Mn $$L_{2,3}$$-absorption edges. We successfully observed not only a signal that reflects the valence modulation of Mn ion, but also a magnetic signal reflecting ferromagnetism. Compared with the calculated models, we concluded that the ferromagnetism mainly originates from the magnetic moments at the Mn sites sandwiched by LaO layers.

論文

Antiferromagnetic order of the Co$$^{2+}$$ high-spin state with a large orbital angular momentum in La$$_{1.5}$$Ca$$_{0.5}$$CoO$$_{4}$$

岡本 淳*; 中尾 裕則*; 山崎 裕一*; 和達 大樹*; 田中 新*; 久保田 正人; 堀金 和正*; 村上 洋一*; 山田 和芳*

Journal of the Physical Society of Japan, 83(4), p.044705_1 - 044705_6, 2014/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:38.92(Physics, Multidisciplinary)

The antiferromagnetic insulator La$$_{1.5}$$Ca$$_{0.5}$$CoO$$_{4}$$ has been investigated by Co L$$_{2,3}$$-edge and O K-edge X-rayabsorption spectroscopy (XAS) measurements and Co L$$_{2,3}$$-edge resonant soft X-ray magnetic scattering (RXMS)measurement to determine the Co electronic structures associated with magnetic ordering. Co L$$_{2,3}$$-edge linear-dichroicXAS shows that Co$$^{2+}$$ takes a high-spin (HS) state and Co$$^{3+}$$ takes a low-spin (LS) state. Using Co L$$_{2,3}$$-edge RXMS, wedirectly determined that an antiferromagnetic order is formed with a HS state of Co$$^{2+}$$ ions. Moreover, the spin andorbital angular momenta of the Co$$^{2+}$$ HS state are quantitatively estimated to be 1.1$$pm$$0.1 and 1.0$$pm$$0.1, respectively,and to align parallel in the ab plane by utilizing the cluster model calculation. The large orbital angular momentum of the Co$$^{2+}$$ HS state originates from the small $$D_{4h}$$-symmetry crystal field splitting of $$t_{2g}$$ levels, which is comparable with the spin-orbit coupling constant of the Co 3$$d$$ orbital.

論文

High-energy spin and charge excitations in electron-doped copper oxide superconductors

石井 賢司; 藤田 全基*; 佐々木 隆了*; Minola, M.*; Dellea, G.*; Mazzoli, C.*; Kummer, K.*; Ghiringhelli, G.*; Braicovich, L.*; 遠山 貴己*; et al.

Nature Communications (Internet), 5, p.3714_1 - 3714_8, 2014/04

 被引用回数:54 パーセンタイル:4.57(Multidisciplinary Sciences)

We combine X-ray and neutron inelastic scattering measurements to track the doping dependence of both spin and charge excitations in electron-doped materials. Copper $$L_3$$ resonant inelastic X-ray scattering spectra show that magnetic excitations shift to higher energy upon doping. Their dispersion becomes steeper near the magnetic zone center and they deeply mix with charge excitations, indicating that electrons acquire a highly itinerant character in the doped metallic state. Moreover, above the magnetic excitations, an additional dispersing feature is observed near the $$Gamma$$-point, and we ascribe it to particle-hole charge excitations. These properties are in stark contrast with the more localized spin-excitations (paramagnons) recently observed in hole-doped compounds even at high doping-levels.

論文

Simple method for high-density impregnation of Aliquat 336 onto porous sheet and binding performance of resulting sheet for palladium ions

田中 亮太*; 石原 量*; 三好 和義*; 梅野 太輔*; 斎藤 恭一*; 浅井 志保; 山田 伸介*; 廣田 英幸*

Separation Science and Technology, 49(1), p.154 - 159, 2014/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:73.17(Chemistry, Multidisciplinary)

Extractants impregnated onto porous materials exhibit high performance in adsorption kinetics of metal ions because metal ions are transported by the permeative flow of a metal solution through pores. A simple scheme for the stable impregnation of extractants is necessary to extend the application of extractants. Aliquat 336 was impregnated onto a porous sheet on the basis of the hydrophobic and electrostatic interactions between the octyl group of Aliquat 336 and the undecanoicacid-group-containing polymer chain grafted onto the porous sheet. Palladium chloride solution was fed to the bed charged with the Aliquat 336-impregnated porous sheet, driven by a pressure difference. The dynamic binding capacity of the Aliquat 336-impregnated porous sheet was 0.60 mmol/g, which was one or two orders of magnitude higher than the space velocities of conventional Aliquat 336-impregnated beads.

論文

Determination of mole percentages of brush and root of polymer chain grafted onto porous sheet

内山 翔一郎*; 石原 量*; 梅野 太輔*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*; 浅井 志保

Journal of Chemical Engineering of Japan, 46(6), p.414 - 419, 2013/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:60.38(Engineering, Chemical)

Radiation-induced graft polymerization has been applied to the commercial production of functional materials, e.g., absorber of basic gases and ion-exchanger of proteins. However, to date, the graft chain has not been satisfactorily characterized because of the difficulty in isolating the graft chain from the trunk polymer. In this study, a simple method is used to determine the mole percentages of the polymer brush and root of the epoxy-group-containing graft chain, on the basis of the differences in swelling induced by the sequential introduction of ion-exchange groups into a hydrophobic graft chain with a reagent dissolved in water as the solvent. The proposed method enables us to scientifically depict an image of the polymer chain grafted onto the porous polymer and helps us to design porous polymers.

論文

Preferential adsorption of C$$_{60}$$ molecules to step edges of the Si(110)-16$$times$$2 single domain surface

横山 有太; 山田 洋一*; 朝岡 秀人; 佐々木 正洋*

Journal of Physics; Conference Series, 417, p.012036_1 - 012036_6, 2013/03

 パーセンタイル:100

Si(110)表面は、16$$times$$2構造という非常に特異な再構成表面を形成する。16$$times$$2構造は、単原子高さのステップがおよそ5nmの間隔で交互に並んだ凹凸構造をしており、低次元ナノ構造創成のテンプレート表面として最適である。しかし、構造をよく制御したナノ構造創成はこれまで実現されていない。本研究では、Si表面温度をさまざまに変化させながらC$$_{60}$$分子を真空蒸着し、吸着形態の変化を走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて計測した。その結果、表面温度によってC$$_{60}$$分子の吸着しやすいサイトが変化することが明らかとなった。これは表面温度の制御によりC$$_{60}$$分子の吸着位置が制御可能であることを示しており、任意の位置での低次元ナノ構造創成につながる成果であるといえる。

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