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論文

Dependence of charge-exchange efficiency on cooling water temperature of a beam transport line

山本 風海; 畠山 衆一郎; Saha, P. K.; 守屋 克洋; 岡部 晃大; 吉本 政弘; 仲野谷 孝充; 藤来 洸裕; 山崎 良雄; 菅沼 和明

EPJ Techniques and Instrumentation (Internet), 8(1), p.9_1 - 9_9, 2021/07

J-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)は最大1MWの高出力陽子ビームを中性子ターゲットに供給している。稼働率を向上し実験成果の最大化を図るために、RCSではさまざま運転パラメータの履歴を記録しているが、そのデータのうち入射効率と入射ビームラインの磁石を冷却している冷却水温度が同期していることを発見した。RCS入射時に、入射負水素(H$$^{-}$$)ビームは炭素薄膜を通過し陽子に変換されるので、入射効率が変動しているという事は陽子への変換効率が冷却水温度に依存していることを示している。ビーム形状,薄膜の条件等から、入射ビームのフォイルへの入射位置が0.072mm程度振動していて、それが磁石磁場の変動に換算して1.63$$times$$10$$^{-5}$$となることを求めた。この値は、単純に磁石が冷却水の温度変動に従って伸び縮みするとして評価した結果とファクタ程度で一致し、変換効率の変動の主要因は磁場変動であることが確認できた。

論文

Spin-orbit-induced Ising ferromagnetism at a van der Waals interface

松岡 秀樹*; Barnes, S. E.*; 家田 淳一; 前川 禎通; Bahramy, M. S.*; Saika, B. K.*; 竹田 幸治; 和達 大樹*; Wang, Y.*; 吉田 訓*; et al.

Nano Letters, 21(4), p.1807 - 1814, 2021/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:74.69(Chemistry, Multidisciplinary)

Magnetocrystalline anisotropy, a key ingredient for establishing long-range order in a magnetic material down to the two-dimensional (2D) limit, is generally associated with spin-orbit interaction (SOI) involving a finite orbital angular momentum. Here we report strong out-of-plane magnetic anisotropy without orbital angular momentum, emerging at the interface between two different van der Waals (vdW) materials, an archetypal metallic vdW material NbSe$$_{2}$$ possessing Zeeman-type SOI and an isotropic vdW ferromagnet V$${}_5$$Se$${}_8$$. We found that the Zeeman SOI in NbSe$$_{2}$$ induces robust out-of-plane magnetic anisotropy in V$$_{5}$$Se$$_{8}$$ down to the 2D limit with a more than 2-fold enhancement of the transition temperature. We propose a simple model that takes into account the energy gain in NbSe$$_{2}$$ in contact with a ferromagnet, which naturally explains our observations. Our results demonstrate a conceptually new magnetic proximity effect at the vdW interface, expanding the horizons of emergent phenomena achievable in vdW heterostructures.

論文

Atomic-scale visualization of surface-assisted orbital order

Kim, H.*; 吉田 靖雄*; Lee, C.-C.*; Chang, T.-R.*; Jeng, H.-T.*; Lin, H.*; 芳賀 芳範; Fisk, Z.*; 長谷川 幸雄*

Science Advances (Internet), 3(9), p.eeao0362_1 - eeao0362_5, 2017/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:63.81(Multidisciplinary Sciences)

We report a first, real-space, imaging of an orbital ordered structure on a cobalt-terminated surface of the well-studied heavy fermion compound CeCoIn$$_5$$. Within small tip-sample distances, the cobalt atoms on a cleaved (001) surface take on dumbbell shapes alternatingly aligned in the [100] and [010] directions in scanning tunneling microscopy topographies. First-principles calculations reveal that this staggered orbital order is triggered by enhanced on-site Coulomb interaction at the surface.

論文

Split Fermi surface properties in Ulmannite NiSbS and PdBiSe with the cubic chiral crystal structure

垣花 将司*; 照屋 淳志*; 西村 憲吾*; 仲村 愛*; 竹内 徹也*; 芳賀 芳範; 播磨 尚朝*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 84(9), p.094711_1 - 094711_8, 2015/09

 被引用回数:13 パーセンタイル:70.38(Physics, Multidisciplinary)

Fermi surface properties of illuminate NiSbS and PbBiSe have been clarified by de Haas-van Alphen effect, resistivity and specific heat measurements. Fermi surfaces were found to split into two, reflecting the non-centrosymmetric crystal structure. The splitting energies have been estimated experimentally. Those are originated from spin-orbit interactions.

論文

Magnetic susceptibility of multiorbital systems

久保 勝規; 堀田 貴嗣

Journal of the Physical Society of Japan, 75(1), p.013702_1 - 013702_4, 2006/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:57.82(Physics, Multidisciplinary)

常磁性相における帯磁率に対する軌道縮退の効果を平均場近似の範囲内で調べる。ある結晶場下では、磁気モーメントは2つの独立したモーメント、例えばスピンモーメントと軌道モーメントの和になる。そのような場合、帯磁率は2つの異なるキュリー・ワイス則の和になり、キュリー・ワイス則からずれる。そのような振舞いは、$$d$$電子系の$$t_{2g}$$基底状態や、$$f$$電子系の$$Gamma_8$$基底状態において観測されることが期待される。この理論の適用例として、UO$$_2$$とNpO$$_2$$の帯磁率の温度依存性の違いの説明を試みる。その結果、この温度変化の違いはNpO$$_2$$の八極子モーメントの効果として、自然に理解できることがわかった。

論文

Structural properties and phase transition of hole-orbital-ordered (C$$_{2}$$H$$_{5}$$NH$$_{3}$$)$$_{2}$$CuCl$$_{4}$$ studied by resonant and non-resonant X-ray scatterings under high pressure

大和田 謙二; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 村上 洋一; 菖蒲 敬久*; 大隅 寛之*; 池田 直*; 大石 泰生*

Physical Review B, 72(1), p.014123_1 - 014123_10, 2005/07

 被引用回数:23 パーセンタイル:67.65(Materials Science, Multidisciplinary)

構造とそれに関係する共鳴X線散乱(RXS)の圧力効果がホール軌道秩序物質(C$$_{2}$$H$$_{5}$$NH$$_{3}$$)$$_{2}$$CuCl$$_{4}$$において調べられた。ラマン散乱によって示唆されたPc=4GPaの相転移が斜方晶-単斜晶相転移に伴うピークスプリットから直接観測された。ヤーンテラー歪みの圧力による減少を構造解析から明らかにした。それに伴い、黄色い結晶は赤に赤方変移することが顕微鏡観察で確認した。また、われわれはRXS強度の起源が3d-4pクーロン相互作用の結果ではなく、八面体歪みを感じた4p軌道の分極であることを突き止めた。高圧下でのRXSが調べられたが、Pcまでに強度の変化は余りなく、Pc以上で急激に強度がなくなることが観測された。これに伴いPc以上での2つの可能な構造が提案された。

報告書

SPring-8原研軟X線ビームライン挿入光源ID23の補正テーブルの作成及び漏れ磁場遮蔽の効果

中谷 健; 安居院 あかね; 吉越 章隆; 田中 均*; 高雄 勝*; 竹内 政雄*; 松下 智裕*; 青柳 秀樹*

JAERI-Tech 2005-027, 29 Pages, 2005/05

JAERI-Tech-2005-027.pdf:5.14MB

SPring-8の蓄積リングに設置された原研軟X線ビームライン用挿入光源ID23はギャップ駆動及び位相駆動に依存する電子軌道変動を引き起こす。この変動を抑える補正励磁テーブル作成のためのスタディを行った。ID23駆動時に使用する補正励磁テーブルを新たに作成するために、リングのアーク部に置かれているビームポジションモニターとX線ビームポジションモニターから得られた軌道変動データとID23パラメータとを同じ時間軸上で取得し、変動成分を補正するための励磁テーブルの作成を2001年12月から2002年11月にかけて行った。また、位相駆動用サーボモーターからの漏れ磁場により軌道変動が引き起こされることがわかったので、磁気遮蔽によりこれを軽減した。

論文

Spin wave and orbital ordering in the C-type antiferromagnetic phase of Nd$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$MnO$$_{3}$$

梶本 亮一; 吉澤 英樹*; 川崎 隆一*; 野田 耕平*; 桑原 英樹*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(1), p.502 - 503, 2005/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.09(Physics, Multidisciplinary)

Nd$$_{0.25}$$Sr$$_{0.75}$$MnO$$_{3}$$におけるC型反強磁性スピン波の分散関係を中性子散乱実験によって決定した。スピン交換相互作用は大きな異方性を示し、d$$_{3z^2-r^2}$$軌道が$$c$$軸方向に整列した軌道秩序状態が形成されているためと解釈できる。$$c$$軸方向の交換相互作用はかなり大きく、強磁性金属相での値と同程度である。このことは軌道秩序方向に沿って有限の電荷のホッピングが存在することを示唆する。

論文

MCD measurement at the Tb $$M$$$$_{4,5}$$-edges of Tb$$_{17}$$Fe$$_{x}$$Co$$_{(83-x)}$$ perpendicular magnetization films

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 朝日 透*; 佐山 淳一*; 松本 幸治*; 森河 剛*; 中谷 健; 松下 智裕*; 逢坂 哲彌*; 三浦 義正*

Transactions of the Magnetics Society of Japan, 4(4-2), p.326 - 329, 2004/11

希土類-遷移金属(RE-TM)アモルファス合金薄膜は、強い垂直磁気異方性を示すという特長により、光磁気ディスクに用いられている。これまで、TbFeCo薄膜の磁気異方性エネルギーや保磁力などの磁気特性につき多くの報告がなされているが、その垂直磁気異方性の起源は明確となっていないのみならず、その磁気特性についてミクロスコピックな測定から得られる物理量との相関について議論した例もない。一方、軟X線磁気円二色性(MCD)分光は元素選択的・軌道選択的測定という特長を持ち、複数の磁性元素で構成される磁性体の磁気的性質を調べるのに威力を発揮する。そこで、われわれはMCD分光によりTbFeCo垂直磁化膜の磁気異方性エネルギーと軌道角運動量の相関を調べた。

論文

EPR studies of 5-bromouracil crystal after irradiation with X rays in the bromine K-edge region

横谷 明徳; 高倉 かほる*; 渡邊 立子; 赤松 憲*; 伊藤 隆*

Radiation Research, 162(4), p.469 - 473, 2004/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:7.41(Biology)

DNAの放射線増感剤の一つである、5-bromouracilの単結晶に対するX線吸収スペクトルの測定を、水平面内に直線偏光した放射光を用いて、透過法により13.41から13.50keVのBrK吸収端領域で行った。その結果、4つの共鳴ピーク構造が観測された。これらのピークの相対強度は、X線の入射方向と平行にした結晶のb-c面の法線に関する回転に強く依存した。分子軌道計算により、これらのピーク構造はBr-C結合の反結合分子軌道への励起及び形状共鳴に由来することが示された。観測されたX線吸収の異方性は、これら分子軌道の角度依存性に由来すると考えられる。

論文

Global ${it ab initio}$ potential energy surfaces for the lowest three doublet states (1$$^{2}$$A', 2$$^{2}$$A', and 1$$^{2}$$A") of the BrH$$_{2}$$ system

黒崎 譲; 高柳 敏幸

Journal of Chemical Physics, 119(15), p.7838 - 7856, 2003/10

 被引用回数:26 パーセンタイル:65.62(Chemistry, Physical)

BrH$$_{2}$$系の三つの最低二重項状態(1$$^{2}$$A', 2$$^{2}$$A', 1$$^{2}$$A") についての断熱ポテンシャルエネルギー面を、Breit-Pauliハミルトニアンに基づくスピン-軌道相互作用による補正を加えてMRCI/aug-cc-pVTZ法により計算し、得られた断熱エネルギーを解析的な多体関数にフィットした。基底状態のポテンシャル面上での水素引抜き及び水素交換の反応障壁は、MRCI+Q/aug-cc-pVTZレベルでそれぞれ1.28 and 11.71 kcal mol$$^{-1}$$と計算された。ポテンシャル面のフィットの精度は0.1 kcal mol$$^{-1}$$以内であった。フィットした基底状態のポテンシャル面を用いて、水素引抜き及び水素交換並びに同位体置換した反応の反応速度定数を、変分的遷移状態理論に基づくICVT/LAG法により計算した。その結果、水素引抜きについては実験との一致はおおむね良好であったが、水素交換については計算値は実験値を大幅に下回った。この不一致は、実験データの不足が主な原因と考えられる。

論文

Design of beam optics in the proton beam transport line from synchrotron to spallation neutron target

明午 伸一郎; 野田 文章*; 藤森 寛*; 池田 裕二郎

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 3, p.967 - 976, 2003/07

J-PARCの核破砕中性子ターゲットには1MWの出力を持った3GeV陽子ビームが入射するが、この陽子ビーム輸送ライン(BT)において、ビーム損失はハンズオンメンテナンスを達成させるために1W/m以下にする必要がある。しかし、加速後のビームの位相空間分布が全く不明なために、シンクロトロン内に設置したコリメータのアパチャーで決定されるエミッタンス(324$$pi$$mrad)のビームを全て輸送可能なものとした。本研究では、加速器出射等によるビーム軌道の外乱を評価した。現状の設計に合うためには、電磁石磁場の均一性は偏向及び四極電磁石において、それぞれ5x10$$^{-4}$$及び2x10$$^{-3}$$よりも良くする必要があることがわかった。また、アライメントの誤差は1mm及び1mrad以下にする必要がわかった。

論文

JT-60U第一壁におけるトリチウム分布

正木 圭; 杉山 一慶*; 田辺 哲朗*; 後藤 純孝*; 飛田 健次; 三代 康彦; 神永 敦嗣; 児玉 幸三; 新井 貴; 宮 直之

日本原子力学会和文論文誌, 2(2), p.130 - 139, 2003/06

JT-60UのW型ダイバータ及び第一壁タイル内に残留したトリチウムをイメージングプレート法及び燃焼法により測定した。両者の測定結果は良い一致を示し、ドーム頂部で最もトリチウム濃度が高く、運転時の表面温度が高いダイバ-タ部では低い値を示した。タイル表面の堆積層の厚さを、走査型電子顕微鏡による断面観察により測定した結果、トリチウム分布と堆積層との相関は認められなかった。DD反応で生成される高エネルギートリトンの軌道損失を、軌道追跡モンテカルロコードで計算した結果、計算結果とイメージングプレート法及び燃焼法によるトリチウム分布の測定結果はよく一致した。また、計算結果と燃焼法測定結果との比較から、ダイバータターゲットタイルに取込まれたトリチウムは、タイル表面の温度上昇により放出されたことがわかった。これらのことから、JT-60Uのダイバ-タ及び第一壁タイルのトリチウム分布は、DD反応で生成される高エネルギートリトンのトロイダル磁場リップルによる損失を反映し、生成時のエネルギーが損失されずに壁に深く入射されていることがわかった。さらに、ダイバ-タタ-ゲットにおいては、タイル表面温度上昇の影響を受け、トリチウムが放出されていることがわかった。

論文

X-ray magnetic circular dichroism at the ${it K}$ edge of Mn$$_{3}$$GaC

高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 67(24), p.245104_1 - 245104_5, 2003/06

 被引用回数:23 パーセンタイル:72.06(Materials Science, Multidisciplinary)

Mn$$_{3}$$GaC強磁性相のK端におけるX線磁気円二色性の起源を、第一原理計算に基づき研究した。LDAに基づき、スピン軌道相互作用を取り入れて、Mn及びGaのK端におけるスペクトルを計算し、実験とよく一致する結果を得た。スペクトルの構造のそれぞれに対応する過程を解析し、p状態の軌道分極の機構をはっきりさせた。また、総和則を導いた。

報告書

SPring-8原研軟X線ビームライン挿入光源ID23の位相駆動が誘起する閉軌道変動調査及び補正テーブルの作成

中谷 健; 田中 均*; 高雄 勝*; 安居院 あかね; 吉越 章隆; 竹内 政雄*; 青柳 秀樹*; 大熊 春夫*

JAERI-Tech 2003-048, 29 Pages, 2003/05

JAERI-Tech-2003-048.pdf:1.14MB

SPring-8原研軟X線ビームライン用挿入光源ID23は高速で位相駆動を行うのでその磁場変動は頻繁に発生する。その影響を抑えることを目的として、軌道変動抑制用補正励磁テーブルの作成を行っている。ビーム軌道変動データとID23の動きの相関を測定し補正テーブルを作成するためのデータを取得したので報告する。

論文

Resonant X-ray scattering in KCuF$$_{3}$$

高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physica B; Condensed Matter, 329-333(Part2), p.870 - 871, 2003/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:15.75(Physics, Condensed Matter)

KCuF$$_{3}$$におけるCu K 吸収端における共鳴X線散乱を、LDA+U近似をもちいたバンド計算に基づき研究した。格子歪みはインプットパラメーターとして取り扱った。K-吸収端のまわりの光子エネルギーの関数として、実験スペクトルをよく再現する結果を得た。スペクトルは磁気秩序や軌道秩序とはほとんど関係なく、おもにヤーンテラー歪みの大きさに依存することが明らかになった。

論文

Tritium distribution in JT-60U W-shaped divertor

正木 圭; 杉山 一慶*; 田辺 哲朗*; 後藤 純孝*; 宮坂 和孝*; 飛田 健次; 三代 康彦; 神永 敦嗣; 児玉 幸三; 新井 貴; et al.

Journal of Nuclear Materials, 313-316, p.514 - 518, 2003/03

 被引用回数:53 パーセンタイル:95.3(Materials Science, Multidisciplinary)

トリチウム残留量の評価及び吸蔵過程の解明のために、JT-60U W型ダイバータタイルにおけるトリチウム分布を、イメ-ジングプレ-ト技術(TIPT)及び燃焼法により測定した。その結果、発生したトリチウムの約10%がダイバータ領域に残留し、そのトリチウム濃度は、ドーム頂部及び外側バッフル板タイルで高く($$sim$$60 kBq/cm$$^{2}$$)、ダイバータターゲットタイルでは低かった($$sim$$2 kBq/cm$$^{2}$$)。DD反応で生成されるトリトンの粒子軌道計算の結果、第一壁及びダイバータタイルに打ち込まれるトリトンの粒子束分布は、TIPT及び燃焼法で得られたポロイダル分布結果と一致した。また、このトリチウム分布は、測定された再堆積層の分布状態との相関は認められなかった。これらの結果から、JT-60Uでのトリチウム分布は、プラズマ中におけるトリトンの粒子損失を反映していることがわかった。

論文

Magnetic resonant X-ray scattering in KCuF$$_{3}$$

高橋 学*; 薄田 学; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 67(6), p.064425_1 - 064425_7, 2003/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:69.66(Materials Science, Multidisciplinary)

KCuF$$_{3}$$におけるCuのK端での磁気共鳴X線散乱スペクトルを第一原理計算から求めた。フルポテンシャルLAPW法を用いて、格子歪みは実験から得られたものを入力した。スピン軌道相互佐用を考慮することで、磁気秩序に対応する超格子点でのブラッグ強度の実験結果を良く再現する結果を得た。また、軌道秩序に対応する超格子点でのブラッグ強度もよく再現でき、その強度が格子歪から来ていることを明らかにすることができた。

報告書

Abstracts of the Workshop on Orbital Ordering and Fluctuations in d- and f-electron Systems; March 4-6, 2002, ASRC, JAERI, Tokai, Japan

上田 和夫; 堀田 貴嗣

JAERI-Review 2002-037, 31 Pages, 2002/12

JAERI-Review-2002-037.pdf:2.7MB

重い電子系や遷移金属酸化物などの強相関f-あるいはd-電子系は、物性物理学における新しい現象の源泉になっている。最近、こうした従来の常識では理解できない新しい現象の背後に、f-あるいはd-電子の持つ軌道の自由度が重要な働きをしているのではないかということが、これまでになく深く認識されるようになってきた。今回のワークショップでは、この分野で活発な研究を展開されている人たちにお集まりいただき、自由に意見交換して今後の研究活動の芽を育てることを目的とした。じっさいワークショップでは多くの興味深い成果が発表され活発な議論が展開されたが、この報告集によってその一端をお伝えすることが出来れば幸いである。

論文

Orbital ordering in manganites and ruthenates

堀田 貴嗣; Dagotto, E.*

Physica B; Condensed Matter, 312-313(1-4), p.700 - 702, 2002/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:15.18(Physics, Condensed Matter)

遷移金属酸化物の複雑なスピン・電荷構造を理解するために、軌道自由度の役割を議論する。マンガン酸化物に対しては、強磁性相における対角線方向の電荷ストライプ構造が、反強的な軌道秩序によって誘起されることを示す。一方、ルテニウム酸化物に対しては、新奇な軌道秩序がG-タイプ反強磁性相の安定化に本質的に重要であることを見い出したが、この軌道秩序は、最近X線吸収によって観測された奇妙なホール分布をうまく説明する。

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