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齋藤 寛之; 岡島 由佳*; 米田 安宏; 町田 晃彦; 片山 芳則; 青木 勝敏
no journal, ,
ベンダーモノクロメーターからの集光単色X線を用いた角度分散方式の高温高圧その場観察実験により、アルミニウム金属が水素化する過程を調べた。アルミニウム金属が水素化反応に先立ち微細化する様子をとらえることに成功した。
齋藤 寛之; 阿部 淳; 片山 芳則
no journal, ,
パームキュービックプレスを用いての高温高圧実験のための技術開発を行っている。現在、2GPaで約250
Cまでの加熱に成功している。金型全体の温度上昇や、加熱時の圧力低下について評価した結果を紹介する。
佐野 亜沙美; 服部 高典; 内海 渉; 小松 一生*; 鍵 裕之*; 永井 隆哉*
no journal, ,
米国オークリッジ国立科学研究所(ORNL)内にあるSNSはJ-PARCと同じく高強度のパルス中性子施設である。今回は含水鉱物
-AlOOH相内に形成された強い水素結合の圧力応答を調べることを目的としてパリ-エジンバラプレスを用いた高圧実験をSNAPにて行ってきたので、その様子を報告する。この含水鉱物は常圧下において強い水素結合を形成しているが、第一原理計算により水素が二つの酸素間の中心に位置する水素結合の対称化が高圧下で起きると予測されている。既に重水素化物(AlOOD)についての9.2GPaまでの中性子回折実験は行っているが、対称化の直接観察には至っていなかった。そこで同位体効果からより低圧で対称化が起きると予測される水素化物(AlOOH)についての実験を実施した。さまざまなジオメトリーや遮蔽を試し、最終的には常温において異なる荷重で6
12時間程度データを収集しながら、最終的には100ton, 7GPaまでのデータを取得した。空間群P2
nmに固有なピークが弱くなっていくのが観測され、高圧下において水素がディスオーダーもしくは対称化した際の空間群Pnnmへの相転移が示唆される。
片山 芳則; Yagafarov, O.; 服部 高典; 鈴谷 賢太郎; 稲村 泰弘; 千葉 文野*; 大友 季哉*; Temleitner, L.*; 小原 真司*
no journal, ,
現在J-PARC/MLFで建設が進められている高圧中性子ビームラインを用いることによって、水をはじめとする液体や非晶質固体の構造解析を行うことを目指している。本発表では、高温高圧下の水についての放射光X線回折実験を用いた研究や、X線と中性子のデータを用いたリバースモンテカルロ法による永久高密度化した石英ガラスの構造モデルの作成など、高圧中性子実験に向けた研究について紹介する。
片山 芳則; 齋藤 寛之; 青木 勝敏
no journal, ,
水素は多くの金属と反応し、金属水素化物を形成する。遷移金属では、一般に水素は金属格子の隙間に固溶して侵入型合金を形成し、結晶格子を大きく膨張させる。鉄やニッケルは常圧ではほとんど水素化されないが、高水素圧下では水素化が起き、例えば鉄の場合は、融点が純粋な鉄よりも低下する。われわれは、水素が液体金属の構造に及ぼす影響を調べるため、高水素圧下で、鉄水素化物を作成し、それを融解させてX線回折測定を行ってきた。今回は、比較のためにニッケルの測定を行った。実験はSPring-8の原子力機構ビームラインBL14B1で行った。ニッケルにおいても、鉄と同様に、水素化によって融点が降下することが確認された。また、NiH
の二体分布関数の第1ピークの位置から、水素が入ることによってニッケル原子間距離が伸びることが示された。
における圧力誘起相分離とその温度効果町田 晃彦; 綿貫 徹; 川名 大地*; 青木 勝敏
no journal, ,
金属格子中に侵入した水素は結晶中を拡散し、格子間サイトを占有することで水素化物を形成する。この格子間水素によって構造や電子状態(物性)の変化を誘起される。希土類金属2水素化物において室温高圧下で水素量の異なる二相へ相分離することを観測した。これは、圧力によってサイト間の水素の移動が生じたことになる。温度によって水素の移動度が変化するため、相分離圧力も変わることが期待される。本研究では室温において11GPaで相分離が観測されているLaHに対して低温高圧下X線回折実験を行い、相分離圧力の変化を調べた。200KにおいてX線回折パターンの圧力変化を測定した結果、13.5GPaで第二相の出現が観測された。また、圧力を保持した状態で第二相の分率が増加することが確認された。室温では時間による分率変化は観測されないため、これは低温で水素の移動度が低下したことに起因すると考えられる。
有馬 寛; 小松 一生*; 鍵 裕之*; 阿部 淳; 佐野 亜沙美; 服部 高典; 内海 渉
no journal, ,
J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL11に高圧専用の中性子回折実験装置"PLANET"が建設中である。PLANET装置において特に重要となる要素技術の一つが中性子集光である。本研究では1
以下の短波長中性子を試料位置に集めることを目的にガイド管型のミラーを用いた集光デバイスを製作しその性能評価を行った。実験はビーム特性の測定と標準試料を用いての回折パターン測定をBL19にて行った。集光デバイスを用いることによりビームサイズは2.6
7.7(mm
)になり、またピーク位置でのビーム強度は1.4倍となった。これらの値はシミュレーション結果とよく一致する。回折パターンについて、ピーク強度については短波長側までおおむね1.4倍程度のゲインが得られた。また、バックグラウンドが約20%減少した。これらの結果から本デバイスは実際の回折実験においても測定効率の向上に有効であるといえる。また、本研究結果は同様の手法により設計,製作を行ったPLANET装置の全長11.5mの中性子輸送ガイド管についてのシミュレーション結果を実証するものである。
服部 高典; 有馬 寛; 佐野 亜沙美; 阿部 淳; 内海 渉; 鍵 裕之*; 八木 健彦*
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超高圧中性子回折装置PLANETは、J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)に建設されている高圧専用の分光器である。「水素をよく見ることができる」という中性子の特徴を活かし、地球ダイナミクスに及ぼす水の影響を調べることを主たる目的としている。その最大の特徴は一軸あたり500トンの最大荷重を持つ6油圧6軸型の大型高圧プレス(通称:圧姫)を分光器室内に導入し、高圧高温(20万気圧,2000K以上)における物質(結晶・液体)の状態を、中性子回折,中性子イメージング技術を使って調べることができる点である。現在、新学術領域研究及び学術創成研究の科研費を資金に建設が進められている。この夏までに、分光器室である遮蔽体,実験に必要な中性子を切り出すチョッパー,試料部までに効率的に中性子を輸送するスーパーミラーガイド管,放射線安全を担保するインターロックのインストールを終え、ビームを受け入れる準備が整った。現在、高圧プレスの詳細設計,検出器架台の詳細設計,入射コリメータの概念設計を行っている。これらの機器は来年の夏にインストールが終了し、中性子ビームを用いたコミッショニングが始まる予定である。
阿部 淳; 服部 高典; 有馬 寛; 佐野 亜沙美; 深澤 裕; 内海 渉; 小松 一生*; 荒川 雅*; 飯塚 理子*; 鍵 裕之*; et al.
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高圧下での中性子回折実験手法の確立を目指して、J-PARCのBL19「匠」に種々の高圧発生装置を持ち込んでの実験を行っている。これまで高圧装置部品の検討や入射系・受光系の遮蔽を行うことによりバックグラウンドの少ない高圧試料からの回折パターンを取得することに成功している。また高圧装置による中性子の吸収のために中性子の波長,回折角に依存した回折強度の減少が生じる。この高圧装置による吸収を補正する方法を検討し、結晶構造解析を行った。
本田 充紀; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 晃彦; 片山 芳則; 有馬 寛; 小松 一生*; 大下 英敏*; 大友 季哉*
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大強度陽子加速器施設(J-PARC)に建設された高強度中性子全散乱装置(NOVA)は水素貯蔵材料の中の水素の位置を明確に調べることができる。希土類水素化物のLaH2では高圧下の11GPaにおいて構造相転移が起こることが放射光硬X線を用いた研究でわかっているが、水素の占有率や占有サイトの解明には至っていない。そこで、小型高圧発生装置パリエディンバラプレス(PEプレス)を導入し高圧中性子実験を行ったので報告する。PEプレスを用いた高圧下の中性子散乱実験では、今回Al
O
を用いて加圧実験を行った。高圧セルの影響を確認するために、常温・常圧下におけるLaH2及びLaD2をV管に封入した中性子散乱実験も同時に行った。AlOを0ton, 50tonに加圧した結果を比較すると、50tonに加圧した際に若干の回折ピークがブロードニングする結果となったが、0tonではそれが見られず、NOVAにPEプレスをインストールして高圧中性子回折実験が可能な段階に到達したことを確認した。今後LaH2及びLaD2の水素の占有率や占有サイト解明へ向けて高圧中性子回折実験を行う予定である。
P
の10 GPa級単結晶中性子回折長壁 豊隆; 山内 宏樹; 桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*; 神木 正史*
no journal, ,
新開発した超高圧力発生装置を用いて、充填スクッテルダイト化合物PrFePの中性子回折実験を最高10.3GPの静水圧力下まで行った。その結果、2.5GPa以上の圧力誘起反強磁性絶縁体相のPrイオンの磁気モーメントが、4GPa付近から、
-
擬重項状態が持つ2
を大きく超えて増加することがわかった。これは、-擬4重項に加えて、さらに
状態も縮退しているとして計算される磁気モーメントでほぼ再現される。このことから、この物質の重い電子状態は、低エネルギー領域に多くの状態が縮退していることに起因していると考えられる。さらに、この圧力誘起磁気秩序温度が10.3GPaにおいて、実に50Kを超えるまでに上昇することを明らかにした。これは、Pr化合物だけでなく、軽希土類化合物としても極めて高い磁気転移温度であり、その磁気秩序を安定化させる機構に興味が持たれる。
綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*
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われわれは、電荷自由度のある準周期系の実現を目指した。現在知られているYb合金系準結晶において、Ybイオンは2価(4f14)である。しかし、一般に圧力下ではイオン半径の小さい3価(4f13)へと移行するため、加圧を行えば、準周期配列するYbが2価・3価の中間価数をとる状態が出現するものと期待される。この状態は、各Ybサイトの価数が変動し得るという意味で、電荷自由度を持つ準周期系と云える。ここで、電荷が遍歴的に運動している場合は、すなわち、準周期系の価数揺動状態であり、また、電荷が局在的な場合は、準周期的電荷秩序、あるいは、電荷ガラス状態を意味する。いずれの場合も、準周期系として新しい状態である。そこで、われわれは、Cd-Yb合金及びCd-Mg-Yb合金の正二十面体型準結晶について高圧下でYb価数測定を行ったところ、中間価数状態が実現していることが明らかとなった。