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論文

ブラッグエッジイメージングによるリチウムイオン電池充電量の空間分布の可視化

甲斐 哲也; 篠原 武尚

四季, 43, p.8 - 9, 2019/06

リチウムイオン電池(以下、LIB)の充電に伴って負極を構成する炭素の層間にリチウムイオンが入り、炭素の格子面間距離が広くなる。中性子ブラッグエッジイメージング技術で(002)面間隔を測定し、充電量の空間分布を可視化する手法をJ-PARCのエネルギー分析型中性子イメージング装置「螺鈿」での実用製品の研究に適用するため、20分程度まで短縮した。新品のLIBと劣化試験を行った後のLIBで充電量分布を比較し、新品では全体に均等に充電が進むのに対して、劣化LIBでは中央部に充電量が集中し、その脇で充電の進まない領域が生じていた。

論文

中性子小角散乱を利用したドラッグデリバリーキャリア用ナノゲルの微細構造解明

関根 由莉奈

四季, 41, P. 4, 2018/12

中性子産業利用促進協議会の季報において、ドラッグデリバリーキャリアとして利用が期待される高分子ナノ微粒子(ナノゲル)の内部の微細構造をコントラスト変調中性子小角散乱法によりはじめて明らかにした結果について解説する。

論文

斜入射偏極中性子散乱法の多層膜面内磁気構造解析への応用

丸山 龍治

四季, 40, P. 11, 2018/09

中性子偏極スーパーミラーは、熱及び冷中性子ビームを偏極するための光学素子であり、実機への応用上必要な外部磁場を小さく抑えること、すなわち偏極スーパーミラーを構成する磁気多層膜が磁気的にソフトであることが必要である。偏極スーパーミラーを構成する多層膜の磁気特性を理解するには、磁化の過程での面内磁気構造を観察することが重要であるので、これらの多層膜の面内磁気構造を偏極中性子非鏡面反射及び斜入射小角散乱により観察した。本稿では、主としてJ-PARC MLFの産業利用ユーザーを対象とし、上記手法とその実験結果、今後の展開について概説する。

論文

透過中性子による電子スピン配列の観測

間宮 広明*; 大場 洋次郎; 及川 健一

四季, 39, p.4 - 4, 2018/06

従来、スピン配列の測定には中性子回折法が用いられていたが、回折法では試料環境機器に広い散乱窓を要するため、超高圧や強磁場等の極限環境中での測定が難しいという課題があった。回折法の代わりに、磁気回折による中性子透過率の減少を観測できれば、スピン配列の情報が得られると考えられる。そこで、反強磁性体である酸化ニッケルの中性子透過率スペクトルを測定し、磁気回折による透過率の減少を観測することに成功した。中性子透過率スペクトルは中性子ビームと同軸上で測定できるため、試料環境機器の配置の自由度が向上し、超高圧・強磁場等の極限環境下におけるスピン配列の探索が加速することが期待される。また、中性子イメージングに応用することで、磁気デバイス内部のスピン配列を非破壊的に観察できるようになると期待される。

論文

中性子準弾性散乱による配列依存的なDNA分子の揺らぎ

中川 洋; 片岡 幹雄*

四季, 36, P. 6, 2017/09

二重らせん構造を持つDNA分子の曲がりやすさの程度は塩基配列によって異なるということを中性子準弾性散乱によって実証し、これまでの計算機などによる予測を実証したことを報告する。

論文

BL04「ANNRI」における元素分析法の開発

藤 暢輔; Huang, M.; 木村 敦; 中村 詔司; 原田 秀郎; 海老原 充*

四季, 28, P. 4, 2015/09

中性子核反応測定装置ANNRIは、高検出効率の即発$$gamma$$線検出装置、高性能なデータ収集系等を備えているほか、広いエネルギーレンジの中性子を用いることができる。中性子を用いた非破壊分析法の一つである即発$$gamma$$線分析(PGA)は、非破壊・多元素同時・バルク分析などの特徴を持つため貴重な試料や破壊が困難な試料の分析に有効である。ANNRIではパルス中性子を用いることができるため、中性子捕獲反応における共鳴を使った分析(中性子共鳴捕獲分析法)も行うことができる。物質・生命科学実験施設MLFから得られる大強度パルス中性子と大立体角を持つゲルマニウム検出器等を用いることによってゲルマニウム検出器でも中性子共鳴捕獲分析を行うことを可能とし、2つの手法を融合した新しい手法を確立した。これによってPGAと中性子共鳴捕獲分析の2つの結果が同時に得られるだけでなく、2つの分析手法の融合による相乗効果が得られる。つまり、PGAでも中性子共鳴捕獲分析でも測定が困難であるものでも分析できるようになった。本論文では、開発した手法について混合標準試料を用いた実験をもとにその特長についての解説を行う。

論文

ミュオニウムで探る誘電材料中の不純物水素の電子状態

伊藤 孝; 髭本 亘; 幸田 章宏*; 下村 浩一郎*

四季, 26, P. 5, 2015/03

超小型・大容量の積層セラミックチップコンデンサ(MLCC)は電子機器の小型化・軽量化に欠かせない電子部品である。高誘電率系MLCCの誘電材料には主にBaTiO$$_3$$が用いられ、素子の性能はその品質に大きく依存する。ゆえに、BaTiO$$_3$$結晶中における特定の欠陥・不純物の電子状態を明かにしておくことは、その応用において大変重要である。本研究では最もありふれた不純物である水素に着目した。我々はBaTiO$$_3$$中の希薄な不純物水素の電子状態を調べるためにミュオニウム(水素の放射性同位体と見なせる)を用いた。BaTiO$$_3$$中のミュオニウムの電子状態を詳しく調べた結果、伝導帯下端から数十meVのところに浅い不純物準位を形成することが明らかになった。実際の不純物水素もこの疑似水素と同様に浅いドナーとして振る舞うと考えられる。

論文

J-PARC BL04中性子核反応測定装置(ANNRI)

原田 秀郎; 木村 敦; 藤 暢輔; 中村 詔司

四季, 21, P. 3, 2013/12

J-PARC/MLFのBL04に設置されている中性子核反応測定装置(ANNRI)は、中性子が原子核に捕獲される際に放出される$$gamma$$線を、中性子のエネルギー毎に測定することができる装置である。現在、原子力開発用核データ測定、宇宙核物理、核種分析分野で利用が始まっており、従来地下核実験による測定しか存在しなかった比放射能が高い核種の中性子捕獲断面積が測定可能となるなどの研究成果が得られている。本解説では、企業の研究者・技術者を対象に、装置開発の目的と経緯、装置の特徴、本装置の利用状況、及び最近の研究成果について概説した。

論文

高出力水銀ターゲットの開発; マイクロバブルによる圧力波の抑制

羽賀 勝洋

四季, 19, P. 4, 2013/06

J-PARCの中性子源施設では、世界最高強度の中性子性能を目指すうえで、大強度陽子線が水銀標的に入射したときに発生する圧力波に対する構造健全性をいかに保つかが最重要課題である。これまでの研究により、水銀標的で半径数十$$sim$$数百ミクロンの微小気泡を水銀にわずかに混合させることにより、水銀中の衝撃波をクッションのように受け止め、圧力波の衝撃力を低減できることがわかっている。そこで、新たに気泡生成器の研究・開発を進めた結果、これまで困難と考えられていた水銀中での微小気泡生成を可能とするスワール型気泡生成器の開発に成功し、これを内蔵した水銀ターゲットを製作した。また、最先端マイクロ加工技術を駆使し、光が入射方向に反射する再帰性ミラーを製作して水銀標的に設置し、レーザー光によるその場衝撃応答計測を可能とした。これらの成果により、実機水銀標的の運転状態において、世界で初めて微小気泡注入による圧力波の低減効果を実証するとともに、300kWの高出力運転と世界最大強度の中性子発生を達成した。

論文

偏極中性子反射率計「写楽(SHARAKU)」(BL17)

武田 全康; 山崎 大

四季, 16, P. 4, 2012/09

J-PARCの物質・生命科学実験施設のビームライン17(BL17)に新しく設置された偏極中性子反射率計「写楽」について、その概要を紹介する。

論文

中性子非弾性散乱で観るタンパク質ダイナミクスに対する水和の影響

中川 洋

四季, 6, P. 3, 2010/03

生体内でさまざまな生理機能を担うタンパク質は、周囲の熱揺らぎにさらされながらその構造を巧みに変化させることで機能を発揮する。タンパク質は通常、生理環境である水中で機能している 水環境にあるタンパク質の表面には水和水が存在しており、タンパク質の揺らぎに影響を与えている。水和はタンパク質の安定性や生理機能発現に関連することから、タンパク質の揺らぎに対する水和の役割を調べることは重要である。これまで理論研究によりTHz領域に観測される低振動ダイナミクスが水和に強く影響を受けることが示されてきたが、低振動ダイナミクスの実験研究には、中性子非弾性散乱が有効である。

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