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石角 元志*; 高橋 竜太*; 山内 康弘*; 中村 雅俊*; 石丸 宙*; 山内 沙羅*; 河村 聖子; 吉良 弘*; 坂口 佳史*; 渡辺 真朗; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 41, p.011010_1 - 011010_7, 2024/05
Recent status of cryogenic sample environment equipment at the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) has been reported. We have reviewed the specifications and performance of cryogenic sample environment equipment and a newly installed Gifford-McMahon (GM) cryofurnace, which are mainly managed by the Cryogenic and Magnet group in the sample environment team at the MLF. Moreover, the recent maintenance and update of each piece of equipment, the improved temperature-control function, and the expansion of the usable beamline of the cryogenic sample environment equipment are described.
金子 耕士; 田端 千紘; 萩原 雅人; 山内 宏樹; 大場 洋次郎; 熊田 高之; 久保田 正人; 児島 佑樹*; 生田目 望; 佐々木 未来; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 41, p.011015_1 - 011015_6, 2024/03
We will introduce our recent update on low temperature system for neutron diffraction experiments. This is characterized by advantages such as liquid He free and sophisticated automatic temperature control functions, which can be a new standard for low temperature and high magnetic field experiments of neutron scattering.
長谷美 宏幸; 高橋 竜太*; 山内 康弘*; 石角 元志*; 河村 聖子; 小峰 良太
JPS Conference Proceedings (Internet), 41, p.011003_1 - 011003_5, 2024/03
The instrument control software framework "IROHA2" is used for the neutron and muon experiments at J-PARC MLF. IROHA2 consists of four core software components: i) The device control server controls and monitors devices, ii) the instrument management server authenticates users, manages measurements and configures device combinations, iii) the sequence management server builds and controls automatic measurements, iv) the integrate control server has centralized control over the device monitoring and measurement. Since IROHA2 is equipped with a web user interface, the control system can be accessed remotely using a web browser. MLF's sample environment team developed several device modules of the device control server in order to be able to use the sample environment equipment for automatic measurements. For example, the modules currently used in the experiments are those for 
He and 
He cryostats, superconducting magnets, niobium furnaces, and so on. In this presentation, we will introduce the features of IROHA2 and the functions of the device modules for the sample environment equipment.
渡辺 真朗; 野尻 浩之*
Journal of Neutron Research, 21(1-2), p.39 - 45, 2019/05
磁場は物質中の電子のスピンと軌道運動に直接作用し、強磁場中では、興味深い量子現象と相転移が発現する。そのため、近年、中性子散乱実験用の強磁場実験装置が急速に開発されてきている。例えば、既に17Tまでの超伝導DC磁石が中性子散乱実験のために開発されている。MLFでは、試料環境(SE)チームがSE装置として7Tまでの超伝導DC磁石を運用しているが、一部のユーザーから、より高い磁場環境が要求されている。しかし、20T以上を発生させるには、超伝導技術の摘要は困難で、大スペースを必要とする大型システムの構築が要求されるが、コスト、スペースの観点で非現実的である。そこでMLFでは、強磁場環境SE機器として、小エネルギー・小型化が可能なパルス磁場方式を採用することを決定し、開発を進めてきた。本発表では、開発した30Tのコンパクトで可動式のパルスマグネットシステムについて報告する。
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
He冷凍機、ボトムローディング型
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、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、He potにヒーターを焚くことなくsorbの温度制御のみで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。
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、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。
服部 高典; 佐野 亜沙美; 町田 真一*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*; 岡崎 伸生*; 柿澤 翔*
no journal, ,
PLANETは、J-PARCの高圧実験専用中性子ビームラインである。このビームラインの最大の特徴は、6軸マルチアンビルプレス「ATSUHIME」を用いて、24GPa, 1200Kまでの高圧高温実験を行うことができることである。またもう一つの特徴は、細い入射スリットと、試料位置視野0.8
3.0mmをもつラジアルコリメータで散乱領域を見込むことで、ヒーターや高圧セルなど試料周囲の物質からの散乱を除去し、きれいな回折パターンを取得できることである。これにより、結晶だけでなく、液体や非晶質固体の精密な構造決定が可能である。さらに、より小さな試料を使用することができ、このことは実験可能な最高圧力の向上にも寄与している。2013年のビームライン稼働以来、高圧装置や高圧技術の開発を進め、現在では様々な高圧装置を用いて広いPT領域で粉末回折実験が可能になっている。本発表では、ビームラインの性能と最近の開発状況について、PLANETで得られた最近の成果とともに紹介する。
金子 耕士
no journal, ,
Following its restart in 2020 after a decade-long shutdown, JRR-3 has been maintained in stable operation and completed roughly 20 cycles for user programs by July. Alongside the reactor, neutron beam instruments also regained their functionality after overcoming various challenges. The sample environments also saw restoration and then improvements. To facilitate efficient and productive experiments, several instruments were equipped with new sample changers. New materials were applied to achieve a low background for small-angle neutron scattering. For solid-state physics, new dry magnet and top-load cryostats with a shared sample-space design were introduced. These new equipments have been fully operational for over a year, reducing workload, enabling efficient sample change and operation. I will present these advancements since the restart of JRR-3.
金子 耕士
no journal, ,
There exist two major neutron sources, steady reactor source JRR-3, and a 1MW pulsed neutron source J-PARC, at the same site in Tokai, Japan. JRR-3 is stably in operation for last two decades. In total, more than 30 instruments are run by Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and university groups. We will give a brief summary on sample environment, such as high-field magnet, low temperature apparatus, pressure cell and so on, in JRR-3. Finally, we also introduce a new superconducting magnet, and a time-of-flight single crystal diffractometer aiming for structural analysis under extreme condition in J-PARC. This new diffractomator is under construction and will be received the first beam in next summer.
山内 康弘; 坂口 佳史*; 宗像 孝司*; 石角 元志*; 神原 理; 河村 聖子; 横尾 哲也*; 麻生 智一; 相澤 一也
no journal, ,
2013年4月、J-PARCセンター物質・生命科学実験施設における共通設備等の運転・維持管理、高度化等を担当するディビジョンに共通技術開発セクションが新設された。この中に、試料環境装置の運転・維持管理、ユーザーサポート、高度化等を担当する試料環境サブグループ(SEサブグループ)が設けられている。我々は、共通試料環境装置の運転支援、安全性や利便性向上のための装置改良等に取組んでいる。またSEサブグループのスキルを向上させるために、各BL所有の試料環境装置の運転や保守等も一部行っている。更に、作業性を向上させるために、物質・生命科学実験施設実験ホール内に試料環境エリアを整備した。
金子 耕士; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 川崎 卓郎; 及川 健一; 田村 格良; 山内 康弘; 花島 隆泰*; 茂吉 武人*; 中尾 朗子*; et al.
no journal, ,
The TOF-Laue single crystal neutron diffractometer, SENJU installed at BL18 in MLF, J-PARC aims at structural studies in extreme sample environments. The instrument is equipped with 36 two-dimensional scintillation detectors arranged cylindrically around the demountable sample chamber, and one additional detector beneath the sample. The standard sample environment in SENJU is standard 4 K CCR, in which the fixed-
two-axes goniometers driven by piezo-based motors are attached to the cold finger. This enables us to rotate a sample without moving the cryostat, which helps to reduce background. Since the first beam in 2012, several improvements were achieved, and the system can be steadily used in user programs. In addition to the 4 K CCR, other apparatuses including superconducting magnet were tested and used in the experiment. I will present representative data taken on SENJU, and latest news from the research reactor JRR-3.
麻生 智一; 山内 康弘; 坂口 佳史*; 宗像 孝司*; 石角 元志*; 河村 聖子; 横尾 哲也*; 渡辺 真朗; 高田 慎一; 服部 高典; et al.
no journal, ,
J-PARCの物質・生命科学ディビジョンでは、2013年度から新たに共通技術開発セクションが組織された。この中にこれまでアドホックだった試料環境(SE)チームが正式なSEチームとして構成され、ビームライン共通のSE機器の運用と開発を行っている。SEチームでは、縦磁場超伝導マグネット、希釈冷凍機用インサート、ニオブ高温炉、2Kクライオスタットを保有し、2014年度末にはヘリウム3クライオスタットがBL共通のSE機器として追加される。SE機器の開発として、低温高圧環境装置の検討及び試験、パルスマグネット装置の汎用化と試作、PCT装置の汎用化検討などを進めている。MLFのユーザーサポートのための新たな建屋が今年度中に建設され、そこに試料準備室やSE機器の調整室が準備される。MLF実験ホールのSEエリアでは使用直前のSE機器の準備や保守を行い、長期的なコミッショニングや保守、改良、開発などを新しいSE調整室で実施する予定である。
宗像 孝司*; 長壁 豊隆
no journal, ,
10GPaの高圧力下で単結晶中性子回折実験を行うための技術開発について紹介する。まず、サファイアあるいはサポート型SiCアンビルとキュレットに窪みを持つWCアンビルを組み合わせたハイブリッドアンビル(HA)技術を開発し、10GPaの圧力発生に成功した。次に、高圧下単結晶回折実験に不可欠な高い静水圧性と低い圧縮率を持つ液体媒体を探索した結果、グリセリンが優れた特性を持つことを見出した。JRR-3におけるHAを用いた強相関電子系化合物の磁性研究、ISISやJ-PARC MLFへのHAの適用、また、ILLでの3次元偏極解析法へのHAの適用など、高圧物性研究を推進している。また、最近の取り組みとして、高圧下の中性子磁気回折と電気伝導の同時測定を目指して、HAで電気伝導を測定するための技術開発を実施している。
金子 耕士
no journal, ,
After nearly 10 years of shutdown, the Japanese research reactor 3, JRR-3, has been restarted on February 2022, and subsequently the user program has been resumed from July. Since then, the reactor was at stable operation, with 7 cycles per year. In line with the restart of the reactor, sample environments were also checked, and reused successfully. In addition, some equipments were renewed to fulfill demands of increased security and safety. This renewal includes the new dry magnet and sets of top-loading cryostats. We will report issues we faced at the restart, and the ongoing project.
河村 聖子; 服部 高典; 神原 理*
no journal, ,
We have developed piston cylinder cells for the inelastic neutron scattering measurements at cold-neutron disk-chopper spectrometer, AMATERAS, in J-PARC. An Al alloy and a CuBe alloy were chosen as the cylinder material for experiments under pressures up to 0.5 and 1.5~GPa, respectively. A test measurement on a powder sample of a quantum spin system was performed using the Al alloy cell to evaluate the intensity of background and the 
-
region where it appears. Further experiment on an organic radical system was performed using the CuBe cell for a feasibility test to observe phonon spectra and magnetic excitations. The CuBe cell was set to a bottom-loading He cryostat and cooled down to 0.3~K. These cells are now open for users' experiments. We have also conducted the quasielastic neutron scattering measurement on water under pressures up to 0.8 GPa using a hybrid piston-cylinder cell. Currently we are developing a compact radial collimator, which can be set to a sample rod of a top-loading closed-cycle refrigerator together with the piston cylinder cell.
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。
田端 千紘; 高田 秀佐*; 下条 豊; 大河原 学*; 池田 陽一*; 猪野 隆*; 河村 聖子; 奥 隆之; 藤田 全基*; 金子 耕士
no journal, ,
Neutron scattering is a powerful tool to investigate magnetism, and its capabilities are enhanced when combined with a magnetic field, allowing for deeper insights into magnetic materials. Traditionally, such experiments use a vertical field magnet on a triple-axis spectrometer to explore wide Q-omega space at high magnetic fields. However, horizontal field magnets are less common due to limitations like lower maximum fields and restricted access in the horizontal scattering plane. Despite these challenges, there is growing interest in horizontal-field magnets for studying complex magnetic structures, such as topological spin textures, and for unique applications with polarized neutrons, like separating nuclear and magnetic components or detecting magnetic chirality. We have introduced a new horizontal-field system for neutron scattering that features an HTC superconducting magnet and a cryogen-free VTC. The 3T magnet, designed by HTS-110, accommodates a 3He spin filter with a low fringe field and a 60-degree horizontal window for polarization channel px measurements. The VTC fits the magnet's bore and shares sample space with existing VTCs at JRR-3, enabling shared use of sample sticks and 3He inserts. This system provides horizontal fields up to 3 T, temperatures down to 0.3 K, and compatibility with the chopper spectrometer at MLF, J-PARC, for future testing.
河村 聖子; 神原 理; 山内 康弘; 横尾 哲也*; 宗像 孝司*; 川北 至信; 中谷 健; 鳥居 周輝*; 梶本 亮一*; 中島 健次; et al.
no journal, ,
本講演では、MLFにおける試料環境(SE)の現状と計画を紹介し、議論する。新規に導入された機器としては、7T縦磁場超伝導マグネットが2012年3月に整備された。このマグネットは、2012年の10月にユーザー実験で使用される予定である。また、中性子実験用のパルスマグネットが東北大学金属材料研究所グループによって開発されており、われわれの施設において、40Tのパルス磁場印加に成功した。さらにわれわれは、2006年にシャットダウンした高エネルギー加速器研究機構中性子施設(KENS)で使用されていた機器の有効利用を計画してきたが、2011年度には、これらの機器のつくばキャンパスからMLFへの移動も完了した。現在残されている課題のひとつは、SEに関する利用者支援の体制である。
金子 耕士; 長壁 豊隆; 下条 豊; 山内 宏樹; 盛合 敦; 浅見 俊夫*; 川名 大地*; 杉浦 良介*; 大河原 学*
no journal, ,
JRR-3 has not been in operation since the end of 2010, because of the new regulatory requirement established after the large earthquake and the concomitant accident at the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power plant. Japan Atomic Energy Agency (JAEA) submitted an application document for the restart of JRR-3 in 2014 which is still under the review. A recent official announcement by JAEA tells an expected restart of JRR-3 in the beginning of 2018. In parallel to this reviewing process, there is ongoing joint activities between JAEA and university groups for the recovery. This includes reorganization of experimental hall which results in securement of sample environment area. We are also trying to restart sample environment equipments safely after a long sleeping. We will show our strong efforts to realize "Science with Safety" in JRR-3. In addition, developments on sample environment have been made without neutron.
宗像 孝司*; 中尾 朗子*; 長壁 豊隆; 大原 高志
no journal, ,
SENJU is a single crystal time-of-flight neutron diffractometer installed at BL18 in the Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) of J-PARC. It was designed for precise crystal and magnetic structure analyses under multiple extreme sample environments: it is possible to install a variety of properly designated sample environmental equipment into the vacuum chamber of SENJU. As well as the other external conditions, for example high magnetic field and low or high temperature, the high pressure is indispensable sample environment for physical or chemical studies such as pressure induced structural or magnetic transitions. In this presentation, we will show the recent status of high pressure sample environments in SENJU. Two types high pressure cell have been developed. One is self-clamped piston-cylinder cell, made of copper-beryllium alloy or Zr-based amorphous alloy, which can generate the pressure below about 2 GPa. The other is self-clamped opposed type hybrid anvil cell, consists of the pair of WC and single crystal sapphire anvils, which can reach higher pressure than piston-cylinder cell. Both cells are very compact and light. A GM-refrigerator cryostat with the rotation goniometer and the positioning mechanism for the high pressure cell is also developing.
