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論文

The $$f$$-electron state of the heavy fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$ and the isostructural family

目時 直人; Aczel, A. A.*; 青木 大*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; Griveau, J.-C.*; 萩原 正人*; Hong, T.*; 芳賀 芳範; 池内 和彦*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011123_1 - 011123_6, 2020/03

希土類(4$$f$$)やアクチノイド(5$$f$$)は、電子数の増加とともに複雑さを増し、様々な相互作用が競合して多様な状態が出現する。多体$$f$$電子系の結晶場分裂はバンド幅より狭いため、(1)高分解能の実験が必要で、(2)遍歴的なCeやU化合物は本質的に明瞭なスペクトルを示さない。また、(3)国際規制物質NpやPuなど超アクチノイド元素の取り扱いは厳しく規制されている。そこで比較的局在性の強い物質や希土類関連物質の、中性子散乱実験による磁気励起の研究が有益である。本稿では重い電子系化合物NpPd$$_5$$Al$$_2$$と関連物質の$$f$$電子状態について述べる。

論文

Cryogenic sample environments shared at the MLF, J-PARC

河村 聖子; 高橋 竜太*; 石角 元志*; 山内 康弘*; 中村 雅俊*; 大内 啓一*; 吉良 弘*; 神原 理*; 青山 和弘*; 坂口 佳史*; et al.

Journal of Neutron Research, 21(1-2), p.17 - 22, 2019/05

MLF試料環境チーム低温・マグネットグループは、J-PARC MLFにおいて、利用者の実験のための冷凍機やマグネットの運用を行っている。これまでトップローディング型$$^4$$He冷凍機、ボトムローディング型$$^3$$He冷凍機、希釈冷凍機インサート、超伝導マグネットを導入してきた。これらの機器の使用頻度は、ビーム出力、課題数の増加に伴い、ここ2年間で急激に高くなってきている。この状況に対応するために運用経験を加味しながら、これらの機器の性能向上作業を進めている。例えば、$$^3$$He冷凍機の制御ソフトには、自動の初期冷却および再凝縮のプログラムが備わっていたが、新たに、$$^3$$He potにヒーターを焚くことなくsorbの温度制御のみで$$^3$$He potを温調するプログラムも作成した。また2017年は、超伝導マグネット用に、揺動型ラジアルコリメーター付きのOVCテールを製作した。このラジアルコリメーターの導入によりデータの質は劇的に向上し、中性子非弾性散乱実験でも超伝導マグネットが使用できるようになった。

論文

Anomaly of structural relaxation in complex liquid metal of bismuth; Dynamic correlation function of coherent quasi-elastic neutron scattering

川北 至信; 菊地 龍弥*; 稲村 泰弘; 田原 周太*; 丸山 健二*; 花島 隆泰*; 中村 充孝; 鬼柳 亮嗣; 山内 康弘*; 千葉 薫*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 551, p.291 - 296, 2018/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:41.76(Physics, Condensed Matter)

単元素液体金属の中には、その静的構造が剛体球充填モデルでは全く表せない、複雑な構造を有する物質がある。液体ビスマスは、構造因子のメインピークの高波数側に非対称な肩構造を有する。二体分布関数の第一ピークと第二ピークの距離の比が1:2で、一次元的に配列しているような奇妙な値を示すとともに、第一ピークの長距離側に明確な肩構造を有する。二種類の直径の異なる剛体球からなるモデルでは、構造因子の肩構造が生じることから、こうした単元素液体金属の複雑性の起源として、短時間だけ生じる共有結合や、金属イオンを遮蔽する電子が有効二体間ポテンシャルに作り出す振動(フリーデル振動)など、まったく物理的描像が異なる仮説がいくつかなされている。そこで我々は液体ビスマスの中性子準弾性散乱を、J-PARCのMLFに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器を用いて測定し、液体ダイナミクスを動的相関関数から調べた。その結果、二体分布関数の第一ピークの肩構造の緩和時間が、第一ピークや第二ピークなどその他の主要構造に比べて著しく長いことが分かった。

論文

Neutron inelastic scattering study of the $$f$$-electron states in NdPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 山内 宏樹; 鈴木 博之*; 北澤 英明*; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘

Journal of the Physical Society of Japan, 87(8), p.084708_1 - 084708_7, 2018/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:33.27(Physics, Multidisciplinary)

$$f$$電子化合物NdPd$$_5$$Al$$_2$$の中性子散乱による研究を行った。0K, 35.4K, 88.3K, 101.5K, and 198.8Kの結晶場レベルを励起スペクトルから明らかにした。$$Gamma_6$$基底状態は主として$$J_z=pm9/2$$の軌道によって構成され、これが大きな負の$$B_{20}=-1.4$$Kと一軸異方性を生じる。結晶場から計算された磁気モーメント, 帯磁率, 磁化曲線, 比熱は実験をよく説明する。CePd$$_5$$Al$$_2$$やPrPd$$_5$$Al$$_2$$と共通した電荷分布の存在は同じ構造を持つアクチノイド化合物においても局在的な性質が重要で、UPd$$_5$$Al$$_2$$の局在5$$f$$電子状態やNpPd$$_5$$Al$$_2$$の重い電子系超伝導にその価数の不安定性が重要な役割をすることを示している。

論文

Neutron scattering study of yttrium iron garnet

社本 真一; 伊藤 孝; 大西 弘明; 山内 宏樹; 稲村 泰弘; 松浦 直人*; 赤津 光洋*; 樹神 克明; 中尾 朗子*; 茂吉 武人*; et al.

Physical Review B, 97(5), p.054429_1 - 054429_9, 2018/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:44.54(Materials Science, Multidisciplinary)

イットリウム鉄ガーネットの核および磁気構造と全マグノン分散を中性子散乱により調べた。低エネルギーの分散は強磁性マグノンで期待されるように14meVまで2次関数の分散を示した。$$q$$積分した動的磁化率$$chi$$"($$E$$)の虚部は低エネルギーで平方根のエネルギー依存性を示した。$$chi$$"($$E$$)から絶対値でマグノン状態密度を求めた。その値は理論的に予想されるマグノン分散でひとつのカラリティーモードに対応する。

論文

Sample environment at the J-PARC MLF

河村 聖子; 奥 隆之; 渡辺 真朗; 高橋 竜太; 宗像 孝司*; 高田 慎一; 坂口 佳史*; 石角 元志*; 大内 啓一*; 服部 高典; et al.

Journal of Neutron Research, 19(1-2), p.15 - 22, 2017/11

J-PARC MLFにおける試料環境(SE)チームは、ユーザー実験のためのSE機器の運用や開発を行っている。メンバーは、低温マグネット、高温、高圧、ソフトマター、光照射、水素環境、$$^3$$He偏極フィルターといったサブチームに所属している。現在は、数台の冷凍機と、マグネット、高温炉、高圧実験用パリエジンバラプレス、偏極中性子実験のためのSEOPシステムが運用中で、ユーザー実験への提供、運転を行っているほか、パルス磁場システムの汎用化に向けた開発も行っている。またJ-PARC研究棟では、レオメーター、ガス蒸気吸着量測定装置などのソフトマター研究に必要な機器類も整備している。

論文

Recent progress in the chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC

梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 飯田 一樹*; 石角 元志*; 中島 健次; 河村 聖子; 中谷 健; et al.

JAEA-Conf 2015-002, p.319 - 329, 2016/02

4SEASONS ($textit{SIKI}$) is one of the three chopper spectrometers operating in MLF at J-PARC, and covers thermal neutron region ($$10^0$$ - $$10^2$$ meV) with relaxed resolution and high flux. The repetition rate multiplication by the Fermi chopper on this short length (18 m between the source and the sample) spectrometer enables wide-band multiple-incident-energy (multi-$$E_mathrm{i}$$) measurements, which proved to be useful in observing hierarchical structures in excitations over a large energy scale. On the other hand, the upgrading work of the spectrometer has been continued since the first inelastic scattering experiment in 2009. For examples, we took several measures to suppress background, installed new detectors recently, and are developing a new Fermi chopper now. In the presentation, we show examples of scientific outputs from the spectrometer which benefit from the multi-$$E_mathrm{i}$$ measurements, and recent or planned upgrades of the instrument.

論文

MLF試料環境

麻生 智一; 山内 康弘; 河村 聖子

波紋, 25(4), p.283 - 287, 2015/11

In the neutron scattering facility, sample environment is one of the important factor. In Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of J-PARC, sample environment team has been officially organized with succeeding the previous ad hoc sample environment team, aiming to measure safety on sample environment in MLF comprehensively and to perform efficient user support in sample environment. In MLF, each beamline (BL) has its own sample environment equipment that is dedicated for the instrument, while some pieces of BL-common sample environment equipment are prepared by the sample environment team. MLF users can also carry in their own equipment or devices for their experiment. All the equipment and devices are allowed to be introduced after passing the safety examination in MLF.

論文

Variation in groundwater levels, pore pressures and crustal strain related to earthquakes in the upper granite and sedimentary formations in the area of western Tono, Japan

吾妻 瞬一*; 石井 紘*; 浅井 康広*; 北川 有一*; 脇田 宏*; 山内 常生*; 浅森 浩一

Geodynamics of Atotsugawa Fault System, p.173 - 179, 2007/00

東濃地科学センターと東濃地震科学研究所は数本のボアホールにおいて地下水位,間隙水圧や歪の連続観測を日本の中央部東濃の西の地域において実施している。現在まで地震に関連した次のような変化が数本のボアホールにおいて観測されている。(1)地震発生後に1か月程度持続する地下水位と間隙水圧の増加が東濃鉱山周辺の上部花崗岩とその上の土岐夾炭類層下部においてしばしば観測された。これらの増加は観測ボアホールの領域よりも高い水頭を持つ領域からの地下水の流入によって説明できる。(2)地震前の地下水位の増加は土岐夾炭類層下部において観測された。1999年の地震の場合には地震前に主歪とズレ歪の変化が観測されたが面積歪には観測されなかったがこれは常に3成分歪の観測がされるべきであることを意味する。体積歪のみの観測ではそのような地震前の歪変化が観測できないからである。

論文

Interesting phenomena detected by the continuous observation of strain and in-situ stress measurements in the vicinity of the active Mozumi-Sukenobe fault

石井 紘*; 山内 常生*; 浅井 康広*; 松本 滋夫*; 向井 厚志*

Geodynamics of Atotsugawa Fault System, p.157 - 162, 2007/00

この研究では、茂住祐延断層(活断層)で歪みについての観測と応力の測定を連続的に行った。断層破砕帯の両側に設置された2つの歪み計による特徴的な歪みパターンは、右横ずれの動きであることを示した。応力に関してもそれらと整合的なパターンを示した。その理由としてわれわれは、断層破砕帯が応力を累積できないことを提案する。歪み変化の挙動は、断層活動が構造的な応力の変化によってもたらされるが、その応力の累積は断層の周辺で小さいことを示した。

論文

Radiator design for detecting high-energy neutrons with a nuclear track detector

小田 啓二*; 今坂 雄一*; 山内 知也*; 中根 佳弘; 遠藤 章; 俵 裕子*; 山口 恭弘

Radiation Measurements, 40(2-6), p.570 - 574, 2005/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:51.29(Nuclear Science & Technology)

原子核飛跡検出器は、中性子に対する積算型個人線量計として広く利用されているが、10数MeV以上の高エネルギー中性子に対しては感度が急激に低下する問題がある。そこで、高エネルギー中性子との核反応によって重荷電粒子を放出し、飛跡検出器と組合せることにより、検出効率及びエネルギー特性を改良できるラジエータを提案した。中性子との相互作用に基づく解析により、重水素化物質とポリエチレンから成る二層構造が検出効率の特性改善に有望であることを見いだした。この二重構造において、重水素化物質層は、ポリエチレン層で中性子との核反応により発生した陽子の減速材としての役割に加え、自らの層内で発生する重水素の供給源の役割も担っている。そしてTIARAの準単色中性子場を用いた照射実験により、軽水及び重水ラジエータの二重構造による増感効果を実験的に確認した。また二層の厚さを変えることにより、相対感度の中性子エネルギー依存性をある程度制御できることを見いだした。

論文

Real-time monitoring of oxidation on the Ti(0001) surface by synchrotron radiation photoelectron spectroscopy and RHEED-AES

高桑 雄二*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 山内 康弘*; 水野 善之*; 頓田 英樹*; 本間 禎一*

Applied Surface Science, 216(1-4), p.395 - 401, 2003/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:33.7(Chemistry, Physical)

SPring-8の原研軟X線ビームラインBL23SUに設置した「表面反応分析装置」を用いてTi(0001)表面のO$$_{2}$$分子による酸化素過程を放射光による光電子分光法で実時間その場観察した。また、東北大学において反射高速電子線回折(RHEED)とオージェ電子分光(AES)によっても実時間その場観察を行った。酸素分圧を2$$times$$10$$^{-7}$$ Torrから8$$times$$10$$^{-8}$$Torrの範囲とし、表面温度を473Kまたは673Kとした。光電子分光観察ではTi-2pとO-1s光電子スペクトルの時間発展を観察することで、清浄Ti表面がTiO$$_{2}$$変化する様子が観察された。また、RHEED-AES測定においては反射電子線強度とO-KLLオージェ電子強度が時間に依存した振動構造を示した。これらの実験結果から酸化されたTi(0001)表面の粗さの変化は表面の金属層の消失ばかりでなく、酸化結合状態の変化にも関係していることが明らかとなった。

口頭

Oxidation reaction kinetics on Ti(0001) surface studied by real-time monitoring methods of XPS, UPS, and RHEED combined with AES

高桑 雄二*; 小川 修一*; 大平 雅之*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 水野 善之*; 山内 康弘*; 本間 禎一*

no journal, , 

Ti(0001)-1$$times$$1清浄表面の酸素分子による酸化過程をXPS, UPS, AES/RHEEDの各種表面分析方法でリアルタイムモニタした。それによって以下の結論を得た。酸化層はTi(0001)表面に$$sqrt{3}$$$$times$$$$sqrt{3}$$構造を持ってエピタキシャル成長する。表面荒さは周期的に変化する。その周期は仕事関数のそれと一致する。低酸化状態(TiO)が酸素の解離吸着に大きな影響を与える。酸化膜は673Kで容易に熱分解する。分解中はTiO$$_{2}$$からTiOへの還元が起こる。

口頭

Current status of sample environment in MLF, J-PARC

河村 聖子; 横尾 哲也*; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 鳥居 周輝*; 梶本 亮一; 中島 健次; 金子 耕士; 川北 至信; et al.

no journal, , 

J-PARC物質・生命科学実験施設では、2008年12月に供用が開始され、現在、基礎科学研究から産業利用まで幅広い分野の中性子実験が行われている。試料環境(SE)機器の標準化は、その初期段階において最も重要なもののひとつである。特に我が国では、各装置が独立にSE機器を運用することが多いため、ガイドラインを整備しないと、コストが増加し、装置間の互換性も失われてしまう。そこでわれわれSEチームは、例えばフランジサイズや温度センサー、コントローラー等の標準化を図るため、SEプロトコルについて議論を重ねてきた。これにより、コストやマンパワーの削減,互換性の向上等が期待できる。現在SEチームは、SEにおける利用者支援体制とSE機器保守エリアの整備について議論している。また、SEチームの技術系メンバーは、冷凍機の冷却試験などの実務も開始している。

口頭

Si結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの建設状況報告,5

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.

no journal, , 

現在、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)BL02に建設が進められている、ダイナミクス解析装置DNA分光器は、本邦初めてのSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射逆転配置飛行時間型分光器である。装置の建設作業完成は、平成23年11月末を目標として、その後コミッショニングを行い、平成24年3月末以降供用運転を開始できるように工程を調整している。現在ビームライン遮蔽体,本体遮蔽体設置がほぼ終了した状態である。今後、ガイド管, チョッパー, 本体真空槽, 分光器内分光機器, 中性子検出器等の設置・調整を行い、その後コミッショニング測定を行い装置パラメータの調整を行う予定である。また、平行して分光器の性能をおもに決定するSi単結晶ウエハを貼り付けた超精密球面アナライザーユニットの製作工程を進めている。

口頭

Current status and future plan of sample environment in MLF, J-PARC

河村 聖子; 横尾 哲也*; 神原 理; 宗像 孝司*; 梶本 亮一*; 中谷 健; 金子 耕士; 川北 至信; 高田 慎一; 中島 健次; et al.

no journal, , 

中性子実験施設のような大型施設において、試料環境は、質の高い研究成果を生み出すための重要な要素のひとつである。J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)では、基礎研究から産業利用に至るまでの幅広い分野において、さまざまな中性子実験が行われており、申請課題の件数と多様さはJ-PARC再稼働後もさらに増えていくことが予想される。MLFの試料環境チームは、発足当時より、試料環境の標準化について議論してきた。これは、コストとマンパワーを抑え、装置間の互換性をもたせ、また機器や操作の技術を共有することで実験を効率化することが目的である。また最近では、機器のメンテナンスや冷凍機の予冷などを行う「試料環境エリア」の整備を開始した。試料環境チームではさらに、試料環境に関する利用者支援の体制などを含めた将来計画についても議論している。

口頭

Si結晶アナライザー背面反射型分光器DNAの開発

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.

no journal, , 

J-PARCセンター、物質・生命科学実験施設に建設・設置中の1ueVの高エネルギー分解能を目指すSi結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの建設状況及びビームコミッショニング計画を発表する。平成24年1月、ビーム受け入れを目指して建設中でオンビームコミッショニング計画を策定中である。本形式の分光器は、現在まで本邦では研究用原子炉、パルス中性子源いずれにも設置されたことがない。一方、海外の原子炉に設置されている本形式分光器を利用した邦人研究者の仕事は確実に増加している。DNA分光器の供用実験開始により国内でも背面反射型分光器を用いた研究が盛んになることが期待される。

口頭

Si結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの開発,6

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.

no journal, , 

J-PARCセンター物質生命科学実験施設(MLF)のBL02中性子ビームラインに設置がほぼ完了した、ダイナミクス解析装置DNA分光器は、国内では初めてのSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射逆転配置飛行時間型分光器である。大がかりな建設設置作業は平成23年12月末までに終了し各デバイスの調整,オンビームコミッショングを行い、平成24年3月中旬から共用実験を開始予定である。このタイプの分光器建設は国内で初めてであったため以下のような開発項目を検討・開発してきた。・ビームライン上流部でのパルス整形高速チョッパーの検討・発注製作・高効率のスーパーミラーを用いた中性子ガイドシステムの検討・発注製作。・高精度の球面Siアナライザーユニットの検討・開発・製作。・分光器内部の狭い空間に効率よく収納できる高効率の検出器アナライザーシステムの検討・開発・発注製作。DNA装置は、原子,分子,スピンのナノ秒オーダーの運動を測定する目的で設計され、電池材料,触媒材料等の機能性材料の開発,生体物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,磁性物質の研究等が検討されている。現在、上記研究対象の実験に必要な試料周辺機器を整備中である。

口頭

背面反射型Si結晶アナライザー高エネルギー分解能分光器DNAの現状

柴田 薫*; 高橋 伸明; 山田 武*; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

国内では初めて建設されたSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射逆転配置飛行時間型分光器ダイナミクス解析装置DNAはJ-PARCセンター物質生命科学実験施設(MLF)のBL02結合型中性子源ビームラインへ平成24年2月末までに設置がほぼ終了し平成24年3月からコミッショニング実験を開始し、各デバイスの調整・オンビームコミッショングを行い6月からは共用実験を一部実施開始した。このタイプの分光器は、入射中性子のパルス整形($$Delta$$t 10 microsec)及び散乱中性子の球面Siアナライザーによるブラッグ反射を用いたエネルギー解析で高エネルギー分解能(エネルギー分解能$$Delta$$E 1.5 micro-eV)を実現する。現在、入射中性子パルス整形を行うビームライン上流部に設置予定の高速ディスクチョッパー(回転速度Max300Hz)は調整・製作中のため設置せず、今回のコミッショニングでは結合型中性子モデレータからの幅広いパルス($$Delta$$-t 200 microsec@lambda 6${AA}$)を直接用いて非弾性散乱測定($$Delta$$E 12 micro-eV)を実施した。4-Methylpyridine N-oxideのトンネルスペクトル測定(T=6.8K)を行い、十分な統計精度が約11時間で得られることを確認した(入射陽子200kW)。DNA装置は、原子・分子・スピンのナノ秒オーダーの運動を測定する目的で設計され、電池材料、触媒材料等の機能性材料の開発、生体物質の機能解明、高分子等のソフトマター物質、磁性物質の研究等が検討されている。

口頭

BL02装置仕様とコミッショニング報告; Si結晶アナライザー背面反射型分光器DNA

柴田 薫*; 高橋 伸明; 山田 武*; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

J-PARCセンター物質生命科学実験施設MLFの結合型中性子ビームラインBL02に建設設置された背面反射型TOF分光器の仕様及びコミッショニング状況について報告する。本装置は、完全結晶のSiウエハを背面反射条件でアナライザー用いて、最終的な非弾性散乱エネルギー分解能1.5micro-eVを目指している飛行時間型中性子非弾性散乱分光器である。主な分光器デバイスは2012年2月末までに建設を終了し、3月からコミッショニング測定を開始した。また、一部2012Aの共用実験を2012年6月以降実施して興味ある研究成果が得られている。なお現在、主要分光デバイスであるパルス整形用の高速ディスクチョッパーが開発調整中のため、結合型線源からのパルスソースをそのまま試料に照射して散乱中性子をSi111反射でエネルギー分析を行いエネルギー分解能12micro-eVでコミッショニング実験、共用実験を実施している。2012年10月以降のマシンタイムでは、パルス整形用の高速ディスクチョッパーを運用して高エネルギー分解能1.5micro-eVでのコミッショニング,共用実験を計画している。

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