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論文

Pulsed magnet system at MLF in J-PARC

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。

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

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。

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

Sample environments in Japan Atomic Energy Agency

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.

口頭

Current status of sample environment in MLF J-PARC

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。

口頭

Current status of extreme environment single crystal neutron diffractometer SENJU, and latest news from JRR-3

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-$${chi}$$ 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.

口頭

Activities of the newly-organized sample environment group at J-PARC MLF

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。

口頭

Current status of sample environment at J-PARC MLF

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。

口頭

Recovery and progress in sample environment at JRR-3

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.

口頭

High pressure sample environments of single crystal diffractometer SENJU

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.

口頭

Status and news from JRR-3

金子 耕士; 長壁 豊隆; 熊田 高之

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 nuclear power plant. Japan Atomic Energy Agency submitted an application document for the restart of JRR-3 in 2014 which is still under the review. A latest official announcement by JAEA tells an expected restart of JRR-3 in the late of 2020. While this review process, there is continuing development in the field of sample environment towards restart, and its application to J-PARC MLF. One of which is dynamic nuclear polarization applied to SANS and neutron reflectometer. Another key development is an anvil-type pressure cell. Highest pressure is 10 GPa, and used in neutron scattering experiment not only in Japan at J-PARC, but also in ISIS and ILL.

口頭

Sample environment at J-PARC MLF

奥 隆之; 渡辺 真朗; 坂口 佳史*; 河村 聖子; 高橋 竜太*; 山内 康弘*; 中村 雅俊*; 石角 元志*; 大内 啓一*; 有馬 寛*; et al.

no journal, , 

J-PARCセンター物質・生命科学実験施設(MLF)では中性子科学の推進の一環として、冷凍機, 磁石, 高温機器, 高圧機器, ソフトマター関連機器等の試料環境機器の他、特殊試料環境であるパルスマグネット, 光照射機器, ヘリウム3型中性子スピンフィルターの整備と運用を行っている。会議では、MLFの試料環境機器の整備および運用状況や課題について報告する。

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