2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on high-pressure states of hydride using high power laser
Project/Area Number |
20H00139
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70432515)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榮永 茉利 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (70709899)
梅田 悠平 岡山大学, 惑星物質研究所, 特任助教 (90815705)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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Keywords | 水素化物 / 衝撃圧縮 / 高強度レーザー / 超高圧 / 高温超伝導 |
Outline of Annual Research Achievements |
第一原理分子動力学計算でのみ可視化されてきたような超高圧下の水素化物の姿や振る舞いを明らかにするために、ハイパワーレーザーショック圧縮法を用いた新しい実験を進展させた。既に超高温超伝導が実証されている硫化水素のみならず、超高圧下で構造変化が期待される水素リッチな水素化マグネシウムやアンモニアボランについても並行して研究を進めることができた。そのために出発状態が固体および液体も含めて試料として利用可能とする水素化物研究プラットフォームおよび実験手続きの基盤が確立された。単位体積あたりの水素量を変化させて検討するため、出発物質を固体(水素化マグネシウムなど)から液体(硫化水素)まで水素リッチ試料のターゲットを独自に合成し、それら物質の衝撃圧縮データの振る舞いはもちろん、構造変化を知るためのX線回折パターンについても初めて検討した。
独自の速度干渉計/放射輝度温度計のシステムを用いた観測によりレーザーショック圧縮下の体積変化、温度変化などを調べ、圧縮特性、熱力学特性を明らかにした。ダイヤモンドアンビルセル内で0.2 GPaまで予備圧縮した液体状態の硫化水素に関して、衝撃圧縮データを世界で初めて取得した。また水素化マグネシウムとアンモニアボランについても初めてデータ収集がなされた。到達圧力は共に100万気圧超の圧力領域までであった。光反射率の変化も観測し、特に硫化水素について光学特性の変化に関わる特異な振る舞いが示唆された。さらにレーザー低エントロピー圧縮も導入して超高圧低温の広範なパラメータ領域にデータを拡張できること、ショック圧縮データと統合的に解析可能であることを実証した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ハイブリッド圧縮セルを用いた硫化水素の予備圧縮、およびレーザー実験の手続きが確立されただけでなく、100万気圧超の超高圧データを世界で初めて得ることができた。また水素化マグネシウムだけでなく、アンモニアボランなどの固体水素化物についても検討を既に開始できている。
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Strategy for Future Research Activity |
液体および固体試料のそれぞれにおいて、100万気圧領域までの衝撃超高圧データの蓄積を継続する。 粉末成形試料の均一性を向上させ、実験データの系統的取り扱いを用意にする。そのためのターゲット技術を確立する。
これまで独自に確立してきた速度干渉計/放射輝度温度計に加えて、分光スペクトル計測を組み合わせることで圧力温度体積に対する放射率を独立に明らかにする。サファイアをダイナミックアンビルに用いた反射衝撃圧縮曲線を決定し、低エントロピー圧縮下での振る舞いを決定する。また、極限環境下での水素化物における化学反応を可視化するため、X線自由電子レーザーを用いた超高速X線回折実験に関する検討を開始する。ター ゲットアセンブリと実験配置を決定し、100万気圧までの条件を実現するためのレーザー照射条件を明らかにする。
また、その場観察実験だけでなく、高繰り返しテーブルトップレーザーのプラットフォームにおいて水素化物を用いた合成回収実験を開始する。固体状態の水素リッチな化合物を水素源材料として用い、コンタクトさせた金属材料表面におけるショック反応プロセスの可能性を探索する。
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Research Products
(49 results)
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[Journal Article] High-power laser experiment forming a supercritical collisionless shock in a magnetized uniform plasma at rest2022
Author(s)
Yamazaki R., Matsukiyo S., Morita T., Tanaka S. J., Umeda T., Aihara K., Edamoto M., Egashira S., Hatsuyama R., Higuchi T., Hihara T., Horie Y., Hoshino M., Ishii A., Ishizaka N., Itadani Y., Izumi T., Kambayashi S., Kakuchi S., Katsuki N., Kawamura R., Kawamura Y., Kisaka S., Kojima T., Konuma A., Kumar R., et al.
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Journal Title
Physical Review E
Volume: 105
Pages: 025203
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Hugoniot equation-of-state and structure of laser-shocked polyimide C22H10N2O52022
Author(s)
K. Katagiri, N. Ozaki, D. Murayama, K. Nonaka, Y. Hironaka, Y. Inubushi, K. Miyanishi, H. Nakamura, T. Okuchi, T. Sano, Y. Seto, K. Shigemori, K. Sueda, T. Togashi, Y. Umeda, M. Yabashi, T. Yabuuchi, and R. Kodama
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 105
Pages: 054103
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hugoniot and released state of calcite above200GPa with implications for hypervelocity planetary impacts2022
Author(s)
Yuhei Umeda, Keiya Fukui, Toshimori Sekine, Marco Guarguaglin, Alessandra Benuzzi-Mounaix, Nobuki Kamimura, Kento Katagiri, Ryosuke Kodama, Takeshi Matsuoka, Kohei Miyanishi, Alessandra Ravasio, Takayoshi Sano, Norimasa Ozaki
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Journal Title
Icarus
Volume: 377
Pages: 114901
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Liquid Structure of Tantalum under Internal Negative Pressure2021
Author(s)
Katagiri K.、Ozaki N.、Ohmura S.、Albertazzi B.、Hironaka Y.、Inubushi Y.、Ishida K.、Koenig M.、Miyanishi K.、Nakamura H.、Nishikino M.、Okuchi T.、Sato T.、Seto Y.、Shigemori K.、Sueda K.、Tange Y.、Togashi T.、Umeda Y.、Yabashi M.、Yabuuchi T.、Kodama R.
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 126
Pages: 1~6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Micron-scale phenomena observed in a turbulent laser-produced plasma2021
Author(s)
Rigon G.、Albertazzi B.、Pikuz T.、Mabey P.、Bouffetier V.、Ozaki N.、Vinci T.、Barbato F.、Falize E.、Inubushi Y.、Kamimura N.、Katagiri K.、Makarov S.、Manuel M. J.-E.、Miyanishi K.、Pikuz S.、Poujade O.、Sueda K.、Togashi T.、Umeda Y.、Yabashi M.、Yabuuchi T.、Gregori G.、Kodama R.、Casner A.、Koenig M.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 2679-1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] All femtosecond optical pump and x-ray probe: holey-axicon for free electron lasers2021
Author(s)
V Anand, J Maksimovic , T Katkus , S H Ng , O UIcinas , M Mikutis , J Baltrukonis , A Urbas , G Slekys , H Ogura , D Sagae , T Pikuz , T Somekawa , N Ozaki , A Vailionis, G Seniutinas , V Mizeikis, K Glazebrook, J P Brodie, P R Stoddart, L Rapp, A V Rode, E G Gamaly and S Juodkazis
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Journal Title
Journal of Physics
Volume: 3
Pages: 24002-1-29
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Using Diffuse Scattering to Observe X-Ray-Driven Nonthermal Melting2021
Author(s)
N. J. Hartley, J. Grenzer, L. Huang, Y. Inubushi N. Kamimura, K. Katagiri , R. Kodama, A. Kon, W. Lu, M. Makita, T. Matsuoka, S. Nakajima, N. Ozaki, T. Pikuz, A. V. Rode , D. Sagae,5 A. K. Schuster,K. Tono, K. Voigt, J. Vorberger, T. Yabuuchi, E. E. McBride, D. Kraus
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Journal Title
Phys. Rev. Let.
Volume: 126
Pages: 015703-1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] 高強度レーザーとX線自由電子レーザーによる炭酸塩鉱物天体衝突再現実験2021
Author(s)
梅田悠平、福井敬也、関根利守、Alessandra Benuzzi-Mounaix,Marco Guarguaglini,犬伏 雄一、上村伸樹、片桐健登、兒玉了祐、松岡健之、宮西宏併、Alessandora Ravasio,佐野孝好、末田敬一、富樫格、矢橋牧名、薮内俊毅、尾崎典雅
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Journal Title
レーザー学会誌
Volume: 49(1)
Pages: 56-60
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Shock-induced polymorphic transitions of PbF2 up to 1 TPa and their implications for the universal behavior of shocked AX2 compounds2021
Author(s)
Xun Liu, Chang Gao, Tsutomu Mashimo, Norimasa Ozaki, Williams J. Nellis, Gang Yang, Haijun Huang, Shintaro Morioka, Kohei Miyanishi, Takayoshi Sano, and Ryosuke Kodama
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Journal Title
Xun Liu, Chang Gao, Tsutomu Mashimo, Norimasa Ozaki, Williams J. Nellis, Gang Yang, Haijun Huang, Shintaro Morioka, Kohei Miyanishi, Takayoshi Sano, and Ryosuke Kodama
Volume: 103
Pages: 094106-1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] 72705-1~62021
Author(s)
T.Okuchi, Y.Seto, N.Tomioka, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N.J. Hartley, Y. Inubushi, K. Katagiri, R. Kodama, T.A. Pikuz , N. Purevjav, K. Miyanishi , T. Sato, T.Sekine, K.Sueda, K. A. Tanaka, Y.Tange , T.Togashi, Y.Umeda , T. Yabuuchi , M. Yabashi ,N.Ozaki
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Journal Title
nature communications
Volume: 12
Pages: 4305-1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The role of hot electrons on ultrahigh pressure generation relevant to shock ignition conditions2020
Author(s)
Koki Kawasaki, Yoichiro Hironaka, Yuto Maeda, Toshihiro Iwasaki, Daisuke Tanaka, Kohei Miyanishi, Hideo Nagatomo, Shinsuke Fujioka, Norimasa Ozaki, Ryosuke Kodama, Takeshi Matsuoka, Dimitri Batani, Jocelain Trela, Phillipe Nicolai, Keisuke Shigemori
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Journal Title
High Energy Density Physics
Volume: 37
Pages: 100892-1-8
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Generation of residual stress field in metal by an interference shock wave2020
Author(s)
Yoichiro Hironaka, Eisuke Miura, Kohei Miyanishi, Keisuke Shigemori, Takeshi Matsuoka, Norimasa Ozaki, Takashi Kurita, Yuki Kabeya, Takeshi Watari, Yoshio Mizuta, Ryunosuke Kuroda, Ryosuke Kodama
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Journal Title
High Energy Density Physics
Volume: 37
Pages: 100864-1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Development of a 100-J DPSSL as a laser processing platform in the TACMI consortium2020
Author(s)
T. Sekine, T. Kurita, M. Kurata, T. Morita, Y. Hatano, Y. Muramatsu, T. Watari, Y. Kabeya, T. Iguchi, R. Yoshimura, Y. Tamaoki, Y. Takeuchi, Y. Mizuta, K. Kawai, Y. Zheng, Y. Kato, T. Suzuki, N. Kurita, T. Kawashima, S. Tokita, J. Kawanaka, N.Ozaki, Y. Hironaka, K. Shigemori, R. Kodama, R. Kuroda, E. Miura
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Journal Title
High Energy Density Physics
Volume: 36
Pages: 100800-1-5
Peer Reviewed
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[Journal Article] Observation of ultra-high energy density state with x-ray free electron laser SACLA2020
Author(s)
Y. Maeda, Y. Hironaka, T. Iwasaki, K. Kawasaki, Y. Sakawa, T. Izumi, M. Ota, S. Egashira, Y. Nakagawa, N. Higashi, Y. Sentoku, R. Kodama, N. Ozaki, T. Matsuoka, T. Somekawa, T. Yabuuchi, Y. Inubushi, T. Togashi, A. Kon, K. Sueda, K. Miyanishi, S. Shingubara, T. Shimizu, A. Okumura, K. Shigemori
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Journal Title
High Energy Density Physics
Volume: 36
Pages: 100813-1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Evidence of shock-compressed stishovite above 300Gpa2020
Author(s)
M. O. Schoelmerich, T.Tschentscher, S.hat, C. A. Bolme, E. Cunningham, R.Farla, E. Galtier, A. E. Gleason, M. Harmand, Y.Inubushi, K. Katagiri, K. Miyanishi, B. Nagler, N.Ozaki, T.R. Preston, R. Redmer, R. F. Smith, T. Tobase, T.i Togashi, S. J. Tracy, Y.Umeda, L. Wollenweber, T. Yabuuchi, Ulf Zastrau, K. Appel
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Journal Title
Sci. Rep
Volume: 10
Pages: 10197-1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] In situ X-ray Diffraction of Shock-Compressed Nanopolycrystalline Diamond2022
Author(s)
K. Katagiri, N. Ozaki, L. E. Dresselhaus-Marais, J. H. Eggert, Y. Inubushi, T. Irifune, M. Koenig, T. Matsuoka, K. Miyanishi, H. Nakamura, N. Nishiyama, T. Sekine, Y. Seto, K. Sueda, Y. Tange, T. Togashi, Y. Umeda, M. Yabashi, T. Yabuuchi, R. Kodama
Organizer
APS Physics March Meeting 2022
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] レーザー衝撃圧縮による液体金属シリコンに関する研究2021
Author(s)
尾崎 典雅 ,佐藤 友子 , 瀬戸 雄介 , 新田 蒼真 , 片桐健登 ,中村 浩隆 ,佐野 孝好 ,兒玉 了祐 ,奥地 拓生 ,宮西 宏併 , 末田 敬一 , 冨樫 格 , 犬伏 雄一 , 籔内 俊毅 , 矢橋 牧名 , 大村 訓
Organizer
第62回高圧討論会
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[Presentation] X 線自由電子レーザーによるナノ多結晶ダイヤモンド超高速変形の その場観察2021
Author(s)
片桐 健登 , 尾崎 典雅 , DRESSELHAUS-MARAIS Leora , EGGERT Jon H. , 犬伏 雄一 , 松岡 健之 , 宮西 宏併 , 西山 宣正 , 末 田 敬一 , 関根 利守 , 瀬戸 雄介 , 丹下 慶範 , 入舩 徹男 , 富樫 格 , 梅田 悠平 , 矢橋 牧名 , 籔内 俊毅 , 兒玉 了祐
Organizer
第62回高圧討論会
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[Presentation] レーザーショックと DAC を組み合わせた硫化水素の高温高圧実験2021
Author(s)
新田 蒼真, 榮永 茉利 ,清水 克哉 ,佐々木 岬 ,松本 聖司 ,染川 智弘 ,佐野 孝好 , 兒玉 了祐 , 片桐 健登 , 岩本 良太 , 尾崎 典雅
Organizer
第62回高圧討論会
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[Presentation] Phase transition and melting in zircon by nanosecond shock loading2021
Author(s)
髙木 壮大 ,一柳 光平 ,興野 純 ,川合 伸明 ,野澤 俊介 ,尾崎 典雅 , 瀬戸 雄介 , 奥地 拓生 , 新田 蒼真 , 岡田 慧 , 宮西 宏併 , 末田 敬一 , 富樫 格 , 籔内 俊毅
Organizer
第62回高圧討論会
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[Presentation] ベッセルビーム微小爆発による透明結晶内部での高圧物質凍結に 関する研究2021
Author(s)
中村 浩隆 , 小倉 広之 , 上 林 大介 , 上村 拳生 , 村山 大輔 , RAPP Ludovic , GAMALY Eugene , RODE Andrei , 松岡 健之 , 寒河江 大輔 , 瀬戸 雄介 , 菖蒲 敬久 , 染 川 智弘 , 富永 亜希 , PIKUZ Tatiana , 兒玉 了祐 , 尾崎 典雅
Organizer
第62回高圧討論会
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[Presentation] ナノワイヤーアレイにおける超高強度レーザー吸収輸送機構の解明2021
Author(s)
前田優斗, 弘中陽一郎, 川崎昂輝, 坂和洋一, 太田雅人, 江頭俊輔, 中川義治, 千徳靖彦, 岩田夏弥, 長友英夫, 兒玉了祐, 尾崎典雅, 染川智弘, 宮西宏併, 末田敬一, 籔内俊毅, 犬伏雄一, 富樫格, 今亮, 新宮原正三, 清水智弘, 佐々木涼, 重森啓介
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] レーザー核融合の衝撃波点火方式における高速電子の衝撃波圧力に及ぼす影響の評価2021
Author(s)
川﨑昂輝, 弘中陽一郎, 前田優斗, 玉川拓実, 田中大裕, 長友英夫, 藤岡慎介, 梅田悠平, 片桐健登, 尾崎典雅, 兒玉了祐, D. Batani, J. Trela, P. Nicolai, D. Mancelli, G. Cristoforetti, 重森啓介
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] 衝撃点火方式におけるレーザープラズマ相互作用評価のための計測系の開発2021
Author(s)
玉川拓実, 弘中陽一郎, 前田優斗, 川崎昂輝, 田中大裕, 尾崎典雅, 兒玉了祐, 瀧澤龍之介, 藤岡慎介, 余語覚文, D. Batani, G. Cristoforetti, 重森啓介
Organizer
日本物理学会第76回年次大会
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[Presentation] Exploring the late evolution of a Rayleigh-Taylor unstable system -an experimental insight on turbulence -2021
Author(s)
G.Rigon,B.Albertazzi,T.Pikuz,P.Mabey,V.Bouffetier,N.Ozaki,T.Vinci,E.Fallize,Y.Inubushi,N.Kamimura,K.Katagiri,S.Makarov,M.Manuel,K.Miyanishi,S.Pikuz,O.Poujade,K.Sueda,T.Togashi,Y.Umeda,M.Yabash,T.Yabuuchi,G.Gregori,R.Kodama,A.Casner,M.Koenig
Organizer
OPTICS & PHOTONICS International Congress 2021
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 250-J Yb:YAG ceramics laser system for laser processing platform in TACMI consortium2021
Author(s)
T.Sekine,T.Kurita,YumaHatano,Y.Muramatsu,M.Kurata,T.Morita,T.Watari,Y.Kabeya,T.Iguch,R.Yoshimura,Y.Tamaoki,Y.Takeuchi,K.Kawai,Y.Zheng,Y.Kato,N.Kurita,T.Kawashima,S.Tokita,J.Kawanaka,N.Ozaki,Y.Hironaka,K.Shigemori,R.Kodama,R.Kuroda,E.Miura
Organizer
OPTICS & PHOTONICS International Congress 2021
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Advanced x-ray imaging diagnostics for pump-probe experiment2021
Author(s)
T.Pukuz, G.RIGON, B.ALBERTAZZI, P.MABEY, M.THIBAULT, T.VINCI,Y.BENKADOUM, M.MANUEL, K.KATAGIRI, E.FALIZE, Y.INUBUSHI, K.MIYANISHI, T.YABUUCHI, T.TOGASHI, K.SUEDA, Y.UMEDA, V.BOUFFETIER, A.CASNER, O.POUJADE, S.MAKAROV, S.PIKUZ, A.PIROZHKOV, M.ISHINO, G.GREGORI, M.OTA, Y.SAKAWA, M.YABASHI, R.KODAMA , M.KOENIG, N.OZAKI
Organizer
第62回高圧討論会
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[Presentation] SACLA を用いたメゾスケールロッド集合体ターゲットの小角散乱2021
Author(s)
太田雅人,M.RODEL,T.PIKUZ,A.PIROZHKOV,松本雄志郎,江頭俊輔,南卓海,境健太郎,石原大樹,倉本織羽乃,前田亘佑,上村拳生,A.GARCIA,A.MORACE,B.ALBERTAZZI,M.KOENIG,藪内俊樹,冨樫格,犬伏雄一,末田敬一,尾崎典雅,中村浩隆,松井隆太郎,蔵満康浩,羽原英明,T.COWAN,中堤基彰,深見一弘,T.KLUGE,福田祐仁,岸本泰明,坂和洋一
Organizer
第62回高圧討論会
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