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論文

中性子実験装置J-PARC編,2; 中性子反射率計; J-PARCにおける中性子反射率計SOFIA/写楽

山田 悟史*; 武田 全康; 山崎 大

波紋, 24(4), p.288 - 295, 2014/11

中性子反射率計は複合高分子界面構造や水面の高分子膜の形態観察、またトンネル磁気抵抗素子等をはじめとする磁性多層膜の界面磁気構造観察など、特にソフトマターの分野において他の方法では決して行うことのできない、ユニークかつインパクトの大きな成果を生み出してきた。しかしながら過去において日本での実験環境は恵まれているとは言い難く、KENSやJRR-3といった既存の施設における中性子反射装置では数インチの大きな基板に作製した試料と、数時間$$sim$$数十時間オーダーの測定時間が必要であった。また、測定可能なダイナミックレンジも5桁程度で、測定時間と共に海外の装置と比較して大きく見劣りするスペックであった。ところが、この状況はJ-PARCの登場により一変した。本稿が、J-PARCに設置された2台の中性子反射率計SOFIAと写楽(SHARAKU)について紹介し、反射率計の利用を検討している研究者の一助となれば幸いである。

論文

中性子実験装置「定常炉編」,8; 中性子反射率計

武田 全康; 山崎 大; 日野 正裕*

波紋, 24(3), p.200 - 205, 2014/08

中性子反射率法は、多層構造を持った物質の表面や埋もれた界面の構造を非破壊的に調べることのできる強力な研究手法である。中性子反射率計は、定常炉中性子源にもパルス中性子源のどちらにも設置されているが、それぞれの使われ方に特徴がある。本稿では、定常炉に設置された中性子反射率計に焦点を当てて、初心者向けに解説する。

口頭

Structural investigations of surfaces and interfaces in thin film devices by neutron reflectometory

武田 全康

no journal, , 

Quantum beam means radiation X-ray, Neutron, and $$mu$$-on. This seminar is for beginners of quantum beam experiments for materials science. In this seminar, examples of structural investigations of light atoms (H, O, Li, etc.) and spins in thin film devices using neutron and X-ray will be introduced to give researchers a hint of investigations from different view points.

口頭

Neutron reflectometry as a nondestructive tool to analyze buried interfaces in layered thin films

武田 全康

no journal, , 

X-ray and neutron reflectometer have now widely used for the structural analysis of a surface and interfaces inside thin films and multilayers. Neutron is an ideal probe for the reflectometry because of its transparency for most of materials, its sensitivity to light elements, and magnetic moments in the materials. The neutron reflectometers SOFIA and SHARAKU have been installed at Materials Life Science Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) where the most intense pulsed neutron in the world is available. This is a brief introduction of the neutron reflectometery and a report of current activity of the reflectometers in J-PARC.

口頭

中性子反射率計SUIRENのこれまでとこれから

武田 全康; 山崎 大; 坂佐井 馨; 曽山 和彦

no journal, , 

反射率計は、表面・界面という薄膜特有の構造解析に特化した装置で、表面はいうまでもなく、多層膜の内部に埋もれた、機能発現の場である界面構造をも非破壊的に知ることのできる唯一の観察手法である。特に中性子は、X線に比較して物質に対する透過力が非常に大きく、物質中に深く埋もれた界面にも容易に達する。また、X線が苦手とする軽元素に対する感度も大きく、さらに、周期律表で隣り合う元素の識別能力を持つため、中性子反射率計は、金属, 高分子, 生物と測定対象を問わない理想的な表面・界面ナノ構造の研究手段である。そのため、国外では、表面・界面の研究に中性子反射率計の利用が急速に拡大しており、40台近い中性子反射率計が稼働している。国内でもJRR-3に2台(MINE-II, SUREN)とMLFにも2台(SOFIA, 写楽)の中性子反射率計が設置されているが、反射率データから構造情報を引き出すためには、逆格子空間内のある領域を一度に解析(プロファイル解析)する必要があり、MLFのようなパルス中性子源の方が、JRR-3のような定常中性子源よりも有利である。MLFの中性子反射率計が本格的に稼働した現状を踏まえた上で、SUIRENの今後の方向性について、装置グループとしての考えを報告する。

口頭

Current status of a polarized neutron reflectometer "SHARAKU" in J-PARC

曽山 和彦; 青木 裕之; 山崎 大; 宮田 登*; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 笠井 聡*; 鈴木 淳市*

no journal, , 

SHARAKU is a neutron reflectometer using polarized neutron pulses in Materials and Life Science Experiment Facility (MLF) in Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). A polarization reflectometry can probe not only a nanometric layered structure with a contrast of an atomic neutron scattering length but also of a magnetic scattering length; therefore, SHARAKU is a powerful tool to analyze a magnetic structure in a magnetic thin film. SHARAKU has large flexibility of the sample environment. In addition to a 1-T magnet and a 4-K refrigerator for the magnetic samples, we have recently developed a liquid immersion cell and atmosphere control chamber for soft-matters. The user experimental programs have been carried out in various fields such as solid state physics, polymer physics, and electro-chemistry.

口頭

JRR-3の運転再開に向けた現状と中性子反射率計の今後

武田 全康

no journal, , 

平成26年9月に新規制基準適合確認に係る設置変更許可を申請し、審査が続けられてきたJRR-3であるが、平成30年11月7日付けで審査合格となり、日本原子力研究開発機構では、耐震工事を経た、平成32年秋の運転再開を目指して準備を進めている。この講演では、JRR-3の現状報告に加え、J-PARC MLFが1MWに出力を着実に上げている現状を踏まえ、JRR-3での中性子反射率計の将来を考える上での話題を提供する。

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