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論文

Strong lattice anharmonicity exhibited by the high-energy optical phonons in thermoelectric material

Wu, P.*; Fan, F.-R.*; 萩原 雅人*; 古府 麻衣子; Peng, K.*; 石川 喜久*; Lee, S.*; 本田 孝志*; 米村 雅雄*; 池田 一貴*; et al.

New Journal of Physics (Internet), 22(8), p.083083_1 - 083083_9, 2020/08

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

熱電材料SnSeは、過去数年間で世界的な関心を呼び、その固有の強い格子非調和性は、その優れた熱電性能の重要な要素と見なされている。一方、SnSeにおける格子非調和性の理解は、特にフォノンダイナミクスがこの動作によってどのように影響を受けるかに関して、依然として不十分である。そのため、中性子全散乱,非弾性中性子散乱,ラマン分光法、および凍結フォノン計算により、Na$$_{0.003}$$Sn$$_{0.997}$$Se$$_{0.9}$$S$$_{0.1}$$の格子力学の包括的な研究を行った。格子非調和性は、対分布関数,非弾性中性子散乱、およびラマン測定によって確かめられた。熱膨張と多重フォノン散乱の影響を分離することにより、後者は高エネルギー光学フォノンモードで非常に重要であることがわかった。フォノンモードの強い温度依存性は、この系の非調和性を示している。さらに、我々のデータは、Sドーピングにより、高エネルギー光学フォノンの線幅が広がることを明らかにした。私たちの研究は、SnSeの熱電性能は、フォノンエンジニアリングを介して格子熱伝導率への高エネルギー光学フォノンモードの寄与を減らすことによってさらに強化できることを示唆する。

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。

報告書

Proceedings of the 21st Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-XXI); Sep. 29 - Oct.3, 2014, Ibaraki Prefectural Center, Mito, Japan

奥 隆之; 中村 充孝; 酒井 健二; 勅使河原 誠; 達本 衡輝*; 米村 雅雄*; 鈴木 淳市*; 新井 正敏*

JAEA-Conf 2015-002, 660 Pages, 2016/02

JAEA-Conf-2015-002.pdf:168.34MB

第21回「先端的中性子源に関する国際協力」会議(ICANS-XXI)が2014年9月29日から10月3日に、茨城県立県民文化センター(水戸市)において開催された。この会議は日本原子力研究開発機構, 高エネルギー加速器研究機構, 総合科学研究機構により共催されたものである。会議では、大強度パルス中性子源を用いた新時代のサイエンスや応用研究の展開について、ワークショップ形式のセッションを主体として、ハードウェアからソフトウェア、そして放射線安全に至るまで、"インターフェイス"をキーワードに、さまざまな課題に関する活発な討論がなされた。本報文集はそれら72件の論文をまとめたものである。

論文

Transformation strain and texture evolution during diffusional phase transformation of low alloy steels studied by neutron diffraction

徐 平光; 友田 陽*; Vogel, S. C.*; 鈴木 徹也*; 米村 雅雄*; 神山 崇*

Reviews on Advanced Materials Science, 33(5), p.389 - 395, 2013/08

The ferrite-to-austenite transformation during heating and the austenite-to-ferrite transformation during cooling were ${it in situ}$ investigated by KEK/SIRIUS and LANSCE/HIPPO neutron diffractometers under the stress-free condition. The deviation of ferrite lattice parameter from the linear thermal expansion and contraction during heating and cooling suggested the compressive strain occurred in ferrite phase. The texture memory effect between the cold compression texture of initial martensite and the final texture of ferrite after $$alpha$$-$$gamma$$-$$alpha$$ phase transformation was interrupted by the static recrystallization of martensite during step-by-step heating, revealing that the occurrence of texture memory effect was not directly related to the deformation stored energy but related to the transformation strain and the strong variant selection for nucleation.

論文

Oscillatory diffuse scattering study by time-of-flight neutron scattering

Basar, K.*; Xianglian*; Siagian, S.*; 佐久間 隆*; 高橋 東之*; 米村 雅雄*; 神山 崇*; 石垣 徹*; 井川 直樹

Physica B; Condensed Matter, 403(17), p.2557 - 2560, 2008/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.8(Physics, Condensed Matter)

結晶中の原子配列の乱れは格子構造の無秩序分布と原子熱振動による乱れの情報を含んでいる。これらは回折パターンにおける散漫現象として現れるため、散漫散乱法は結晶中の格子の乱れを解析するための重要な手段である。本研究ではPbF$$_{2}$$の散漫散乱振動をTOF型及び従来の角度分散型中性子散乱実験で測定・比較することで、TOF法で得られた散漫散乱を用いた解析手法の有効性について検討した。

論文

The Ibaraki prefecture materials design diffractometer for J-PARC; Designing neutron guide

Harjo, S.; 神山 崇*; 鳥居 周輝; 石垣 徹; 米村 雅雄*

Physica B; Condensed Matter, 385-386(Part 2), p.1025 - 1028, 2006/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:75.64(Physics, Condensed Matter)

J-PARCの茨城県材料構造解析装置は、$$0.18<d($$$AA$)<5$$(L1=26.5m)において高分解能$$Delta d$$/$textit{d}$=0.16%(ほぼ一定)を実現するとともに、広い2$$theta$$範囲をカバーするため広い$textit{Q}$範囲($$0.007<Q($$$AA$^{-1}$$$$)<50$$)の測定、すなわちPDF解析及び小角中性子散乱も可能にする。したがって、ビーム強度を犠牲にせず上記の特徴を高めるために中性子ガイド管の選択・設計は非常に重要である。本研究では、McStasシミュレーションを用いて、中性子を2次元的集光できる放物線的な形状を持つガイド管、すなわち楕円形ガイド管のようなバリスティックガイド管と、直ガイド管との特性を比較した。出口の焦点が試料位置よりも長くした楕円形ガイド管は、試料位置でのフラックスを若干上げることはできるが、装置の分解能を悪くした。また、この楕円形ガイド管は比較的短い波長においてガーランドピークを作り、粉末回折測定において大きな誤差を与えてしまう。一方、直ガイド管は、試料位置では全波長において一様な空間分布及び小さい発散角を持つ入射ビームを実現することができる。これらのことを考えると、直ガイド管は良い分解能及び比較的高いフラックスを保つためには最良な選択である。

口頭

J-PARCに建設される茨城県材料構造解析装置について

石垣 徹; Harjo, S.; 米村 雅雄*; 神山 崇*; 森 一広*; 茂筑 高士*; 相澤 一也; 新井 正敏; 江幡 一弘*; 高野 佳樹*

no journal, , 

茨城県は、J-PARC を核として、北茨城周辺地域に「つくば」と並ぶ21世紀を担う先端科学技術拠点の形成を目指し「サイエンスフロンティア21構想」を策定し、県を整備主体と想定した茨城県中性子ビーム実験装置の整備を位置付けた。平成15年度には、中性子の産業利用を先導するため、J-PARCの稼働開始時期に合わせてJ-PARCの物質・生命科学実験施設中性子源に県独自に中性子ビーム実験装置を2台(汎用型中性子回折装置(材料構造解析装置),生命物質構造解析装置)整備することを決定した。本講演では、茨城県より設置提案を行っている、茨城県材料構造解析装置の概要について発表を行う。茨城県材料構造解析装置は、非結合型ポイゾン減速材(37mm厚側)に設置され、減速材-試料間距離を26.5mとすることで、0.15$$sim$$5.0$AA $の領域で、$$Delta$$d/d$$sim$$0.16%(一定値)を実現する。さらに、低角バンク,小角バンクを設置することにより、d$$sim$$80nmまでの広いd領域の測定が可能である。標準的な試料量を実験室X線での量程度とした場合、測定時間は5分程度になる。茨城県材料構造解析装置は高スループット回折装置として考えられており、分析装置のように手軽で迅速な測定を実現することで、本装置を各ユーザの材料設計・合成・評価サイクル(DSCサイクル)に組み込むことが可能となり、中性子の新物質開発への貢献や新たな産業応用の促進を図ることが可能になる。

口頭

Structure investigation on layered cathode materials of lithium-ion battery

米村 雅雄*; 神山 崇*; 石垣 徹; 森 一広*; Harjo, S.; 岩瀬 謙二*; 竹内 要二*; 佐々木 厳*; 右京 良雄*

no journal, , 

LiMO$$_{2}$$(M=Ni,Co, etc.)のような積層岩塩型構造材料は再充電可能なリチウムイオン電池の陽極として有望な候補材料である。しかしながら、これらの材料は、構造や熱特性が不安定なため、リチウムのインターカレーション又はその逆のプロセス中に電気化学的な性質が劣化する。一方、Mg添加系のLi(M,Mg)O$$_{2}$$のように、LiMO$$_{2}$$の中のMに別の元素を添加することによって良いインターカレーションサイクル安定性を示す。本研究では、Li(Ni,Co,Al,Mg)O$$_{2}$$系材料にMgを0$$<$$Mg$$<$$0.1添加し、それに伴う構造変化を中性子回折を用いて詳細に調べた。

口頭

Thermal expansion behavior of iron carbide Fe$$_{3}$$C

Harjo, S.; 塩田 佳徳*; 米村 雅雄*; 友田 陽*; 神山 崇*; 梅本 実*

no journal, , 

セメンタイト(Fe$$_{3}$$C)は鉄鋼材料の最も重要な相の一つであるとともに地球中心の内部コアの主な相である。一方、不安定な相であるセメンタイトの多結晶体を単体として作成することは現在まで困難であった。しかし、著者の一人は最近、メカニカルアロイング法と焼結法との組合せによりセメンタイトの多結晶単体を製造することを成功したため、構造と熱膨張挙動を加熱中のその場中性子回折実験で調べた。実験で用いた装置は飛行時間法(TOF)中性子粉末回折装置VEGAである。測定範囲は室温から673Kまでである。結果として、セメンタイトはPnma構造を持ち、その熱膨張挙動はキュリー点($it{Tc}$)に強く影響されることがわかった。$it{Tc}$(486K付近)以下では熱膨張率が非常に小さいが、$it{Tc}$以上では$$alpha$$Feと同程度であった。さらに、キュリー点直下では$it{b}$軸の熱膨張率は負の値を得た。

口頭

Ibaraki materials design diffractometer for J-PARC

石垣 徹; 星川 晃範; 米村 雅雄*; 神山 崇*; Harjo, S.; 相澤 一也; 佐久間 隆*; 友田 陽*; 森井 幸生; 新井 正敏; et al.

no journal, , 

茨城県はJ-PARCの産業利用を推進することを目的として、汎用型粉末散乱装置(茨城県材料構造解析装置)を建設することを決定した。この回折計はハイスループット回折装置として考えられており、材料の開発・研究者は、この装置を材料の開発過程の中で化学分析装置のように手軽に用いることが可能である。この装置は、背面バンクで0.18$$<$$d(${AA}$)$$<$$5の$$d$$範囲を分解能$$Delta d/d = 0.16$$%で測定することが可能であり、5$$<$$d(${AA}$)$$<$$800の$$d$$範囲については徐々に変化する分解能でカバーしている。リートベルト解析が可能なデータを測定するための標準的な測定時間は実験室X線装置程度の量で数分である。産業利用を促進するためには、利用システムの整備が必要である。われわれは、中性子回折は使いたいが、詳しくない産業界及び学術利用者のためのサポートシステムも確立する予定である。装置の建設は、既に開始されており、2008年には、J-PARCのデイワン装置の一つとして完成の予定である。

口頭

Object oriented data analysis environment for neutron scattering

鈴木 次郎*; 梶本 亮一; 大原 高志; 米村 雅雄*; 青柳 哲雄; 真鍋 篤*; 中谷 健; 大友 季哉*; 川端 節彌*

no journal, , 

Manyo-Libは、中性子の実験データ解析ソフトウエアのフレームワークであり、J-PARC/MLFで使用される基盤ソフトウエアの一つである。Manyo-LibはC++のクラスライブラリと、クラスライブラリをラップするPythonインターフェースからなる。Manyo-Libの目的は、さまざまな散乱実験装置,研究分野に対応した、実験データ解析に必要な解析演算子,データコンテナ,分散処理環境,共通データフォーマットを用意することである。共通データフォーマットとして、NeXusを採用する予定である。

口頭

茨城県材料構造解析装置の現状について

石垣 徹; 星川 晃範; 米村 雅雄*; 神山 崇*; 森 一広*; 茂筑 高士*; 相澤 一也; 新井 正敏; 江幡 一弘*; 高野 佳樹*; et al.

no journal, , 

茨城県はJ-PARCの産業利用を推進することを目的として、汎用型粉末散乱装置(茨城県材料構造解析装置)を建設することを決定した。この回折計はハイスループット回折装置として考えられており、材料の開発・研究者は、この装置を材料の開発過程の中で化学分析装置のように手軽に用いることが可能である。この装置は、背面バンクで0.18$$<$$d(${AA}$)$$<$$5の$$d$$範囲を分解能$$Delta d/d=0.16$$%で測定することが可能であり、5$$<$$d(${AA}$)$$<$$800の$$d$$範囲については徐々に変化する分解能でカバーしている。リートベルト解析が可能なデータを測定するための標準的な測定時間は実験室X線装置程度の量で数分である。産業利用を促進するためには、利用システムの整備が必要である。装置の建設は、既に開始されており、2008年には、J-PARCのデイワン装置の一つとして完成の予定である。今回は装置の建設状況についての報告を行う。

口頭

IBARAKI materials design diffractometer; Versatile neutron diffractometer at J-PARC

石垣 徹; 星川 晃範; 米村 雅雄*; 神山 崇*; 相澤 一也; 佐久間 隆*; 友田 陽*; 森井 幸生; 新井 正敏; 林 真琴*; et al.

no journal, , 

茨城県はJ-PARCの産業利用を推進することを目的として、汎用型粉末散乱装置(茨城県材料構造解析装置)を建設することを決定した。この回折計はハイスループット回折装置として考えられており、材料の開発・研究者は、この装置を材料の開発過程の中で化学分析装置のように手軽に用いることが可能である。この装置は、背面バンクで0.18$$<$$d(${AA}$)$$<$$5の$$d$$範囲を分解能$$Delta d/d=0.16$$%で測定することが可能であり、5$$<$$d(${AA}$)$$<$$800の$$d$$範囲については徐々に変化する分解能でカバーしている。リートベルト解析が可能なデータを測定するための標準的な測定時間は実験室X線装置程度の量で数分である。産業利用を促進するためには、利用システムの整備が必要である。われわれは、中性子回折は使いたいが、詳しくない産業界及び学術利用者のためのサポートシステムも確立する予定である。装置の建設は、既に開始されており、2008年には、J-PARCのデイワン装置の一つとして完成の予定である。

口頭

J-PARC/MLFの中性子実験装置ソフトウェア開発

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 梶本 亮一; 青柳 哲雄; 大原 高志; 大友 季哉*; 安 芳次*; 鈴木 次郎*; 森嶋 隆裕*; et al.

no journal, , 

大強度陽子加速器施設(J-PARC)の物質・生命科学実験施設(MLF)では2008年5月より中性子散乱実験装置のコミッショニングが始まり、同時にデータ集積ソフトウェアや解析ソフトウェアのコミッショニングも進められている。実験ユーザーはこれらのソフトウェアをわれわれが開発したソフトウェアフレームワークを通して利用する。ソフトウェアフレームワークはオブジェクト指向型スクリプト言語であるPythonをベースに開発され、実験制御やデータ解析を行うさまざまなソフトウェアモジュールを組み込むことにより、測定から解析,可視化までをシームレスに行うことが可能なシステムとなっている。本発表ではこのソフトウェアの製作過程と現在の状況について報告する。

口頭

Software for the engineering materials diffractometer (TAKUMI) at MLF, J-PARC

伊藤 崇芳; Harjo, S.; 有馬 寛; 阿部 淳; 盛合 敦; 相澤 一也; 新井 正敏; 中谷 健; 稲村 泰弘; 細谷 孝明*; et al.

no journal, , 

工学材料回折装置「匠」は工学材料の残留応力,ひずみ特性を得るためにJ-PARAC/MLFに建設され、2008年12月より供用課題での利用が開始された。この発表では主として「匠」におけるデバイス制御,データ収集,データ処理を行うソフトウェアの開発状況について報告する。MLFではイベントモードでのデータ収集システムを採用しており、これにあわせてMLFの計算環境グループは、デバイス制御,データ収集,データ処理を行う共通のフレームワーク,ミドルウェア,ライブラリを開発している。「匠」の装置グループでは、これらの共通プログラムをベースとして、二種類のソフトウェアを開発している。一方はコマンドラインでの操作で、熟練したユーザーが複雑な制御を構成できるように作られている。他方はマウス操作によるソフトウェアで誰しもが簡便に一連の測定を行えるように作られている。2008年9月からのコミッショニング、12月からの供用課題ではおもにコマンドライン操作のソフトウェアを用いた。このソフトウェアによるマッピング測定や、種々のデータ処理などについて、これまでに得られた典型的な結果を例としてあげながら報告する。

口頭

Cross-sectional hydrogen content and mass density profiles of DLC film by neutron and X-ray reflectivity

尾関 和秀*; 米村 雅雄*; 増澤 徹*; 斎藤 秀俊*; 大越 康晴*; 平栗 健二*; 武田 全康

no journal, , 

DLC膜中の水素量は、DLC膜の機械的特性や膜そのものの微視的構造に大きく影響を与えるため、特性を制御したDLC膜を作成するために重要な因子である。本研究ではH$$_{2}$$/CH$$_{4}$$比を変えながら、プラズマCVD法によりDLC膜を作成して、その水素量と膜密度の厚さ方向分布を中性子反射率法とX線反射率法を併用して求め、ERDAの結果と比較した。また、表面のO/Cの原子数比をXPSによって調べた。これらの結果を総合すると、水素存在量と膜密度は表面から深くなるにしたがって増加し、XPSの結果とも比較すると、表面の水素密度は膜の内部よりも小さいことが明らかになった。

口頭

In situ crystallographic observation of dynamic ferrite transformation evolution during hot deformation of low alloy steels

徐 平光; 友田 陽*; Koo, M.*; 米村 雅雄*; 鈴木 徹也*; Paradowska, A.*; Zhang, S. Y.*; 足立 吉隆*

no journal, , 

動的フェライト変態は鋼組織の超微細化を図る上で重要な手法として注目されている。変態前の母相を加工して格子欠陥密度を増加させ、核生成の優先サイトを増大させると、核生成速度が大きくなり、変態生成物が微細化されることは既に知られている。しかし、加工が変態中に行われる場合、不均一変形が顕著となるためフェライト変態に及ぼす影響が複雑化し、未だ微細化のメカニズムについては不明な点が残されている。本研究は、試料中の特定部位における複数の相の量や内部応力変化を同時にしかも連続的に観察が可能な飛行時間法中性子回折により、低合金鋼の熱間加工中における動的フェライト変態挙動を調査、検討した。

口頭

MLF計算環境ソフトウェアフレームワークの現状と今後の計画

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 梶本 亮一; Harjo, S.; 新井 正敏; 大原 高志; 中川 洋; 青柳 哲雄; 大友 季哉*; et al.

no journal, , 

平成18年度から20年度にかけてJ-PARC/MLF設置の中性子/ミュオン実験装置の基盤ソフトウェアとなるMLF計算環境ソフトウェアフレームワークを開発した。本ソフトウェアフレームワークは現在4次元空間中性子探査装置(BL01)、茨城県生命物質構造解析装置(BL03)、冷中性子ディスクチョッパー型分光器(BL14)、工学材料回折装置(BL19)、高強度汎用全散乱装置(BL21)の5台の実験装置で使用されている。現状のソフトウェアフレームワークには、実験制御、データ解析・可視化、認証の各機能が実装されている。また、今年度から新たにデータベース機能をソフトウェアフレームワークへ実装するための開発が開始する予定である。本発表では、MLF計算環境ソフトウェアフレームワークに現在実装されている各機能と2009年度から実装される機能についての詳細を述べる。

口頭

J-PARC/MLFの実験装置計算環境の現状

中谷 健; 稲村 泰弘; 伊藤 崇芳; 梶本 亮一; Harjo, S.; 大原 高志; 大友 季哉*; 鈴木 次郎*; 武藤 豪*; 安 芳次*; et al.

no journal, , 

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2008年5月に中性子、9月にミュオンの発生に成功し、12月からユーザーへの供用が始まった。陽子ビームパワーは供用開始時の4.3kWから120kWに増強され、稼働実験装置も8台から14台になり、新たな実験装置の建設も今年度から開始している。現在、各装置において多数のユーザーが実験を開始し、データを取得し始めている。また、上に述べたような施設の性能向上や各実験装置の改良・増設もあり、計算環境に求められる要求も徐々に増大しつつある。今年度われわれはMLF計算環境検討会議のもと、ソフトウェア開発情報共有のためのプロジェクト管理サーバー構築,高速データ処理環境の検討,基幹ネットワークのギガビットイーサ化,実験に用いる試料の申請から持ち出しまでの試料の管理を行う試料管理データベースの構築,実験データベースの導入を実施してきた。本発表では、J-PARC/MLFの実験装置計算環境の整備状況の詳細と今後の予定についての報告を行う。

口頭

Phase diagram of solid solution of BiFeO$$_{3}$$-BaTiO3$$_{3}$$ system studied by neutron and X-ray powder diffraction

鬼柳 亮嗣; 山崎 但*; 坂元 勇馬*; 木村 宏之*; 野田 幸男*; 大山 研司*; 鳥居 周輝*; 米村 雅雄*; Zhang, J.*; 神山 崇

no journal, , 

BiFeO$$_{3}$$ (BFO) is well known as a room-temperature multiferroic material. The solid solution of BFO with another perovskite type ferroelectric material, BaTiO$$_{3}$$ (BTO), has been reported to have improved multiferroicity. In this presentation, the structural study of (1-$$x$$)BFO-$$x$$BTO system in order to clarify the relationship between the structure and the physical properties will be reported. From the structural analyses using neutron and X-ray powder diffraction data, it was found that there exist multiple phases in the wide range of $$x$$. The coexistence of a hexagonal phase and a cubic one was confirmed suggesting the origin of the ferroelectricity of the solution to be the hexagonal phase. Structural deformation with the variation of $$x$$ was observed, which results in the lowering of the phase transition temperatures. Combining all the information, the whole phase diagram of BFO-BTO system with respect to temperature and the composition was drawn.

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