Development of real-time tracking technique of external field responsive dynamics using the high-intensity pulsed neutron beam

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26390117
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 中村 充孝 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (00370445)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: パルス中性子 / ダイナミクス測定 / 新規解析手法 / 外場応答

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、チョッパー分光器の単色化チョッパーで選択される複数の中性子ビームが一定の時間差をもって試料に到達することを積極的に利用して、物質におけるミリ秒オーダーの外場応答ダイナミクス情報をリアルタイムで追跡できる新規解析手法の実用化に向けた技術開発の推進を主目的としている。
平成26年度より、電場を試料に印可できる試料環境装置の試作をスタートさせ、最終年度までに実機を完成させた。この装置は、J-PARC物質・生命科学実験施設（MLF）の中性子実験装置で一般的に用いられるトップローディング型冷凍機の上方から挿入することができるものであり、MLFにおける電場下中性子非弾性散乱実験が実用化されることとなった。平成27年度はMLFにおける中性子ビームの供給が長期間に亘って停止するという想定外の事態も生じたが、本研究課題専用のデータ解析用ワークステーションを整備することにより、データ解析ソフトウェア等の開発研究を進めた。
研究期間全体を通じて、パルス中性子発生の周期と測定試料への外場印可タイミングを同期させる回路系の開発が本研究課題の最も大きなポイントであったが、最終年度までに回路系のプロトタイプ開発に成功した。レーザー光を測定試料に導くために製作した光同期スティックとこの回路系を組み合わせて、パルス中性子発生周期と同期してレーザー光を試料に印可できる「レーザー光同期印可試料環境システム」を完成させた。本システムの光同期スティックは規格品の光ファイバカップリングを用いており、あらゆる光源を本システムに接続し、利用することが可能である。このように、本研究課題の主目的として掲げていた主要な技術を確立することができた。今後、物性物理学や生命科学等の広い学問分野に亘って重要な研究テーマである外場応答ダイナミクスの研究が、大強度パルス中性子を駆使してさらに加速するものと期待される。

Research Products

• [Journal Article] J-PARCチョッパー分光器による非晶質・超イオン伝導体のダイナミクス研究 (2017)
  • Author(s): 中村充孝
  • Journal Title: RADIOISOTOPES Volume: 66 Pages: 93 99
  • DOI: 10.3769/radioisotopes.66.93
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inelastic and quasi-elastic neutron scattering spectrometers in J-PARC (2017)
  • Author(s): H. Seto, S. Itoh, T. Yokoo, H. Endo, K. Nakajima, K. Shibata, R. Kajimoto, S. Ohira-Kawamura, M. Nakamura, Y. Kawakita, H. Nakagawa, T. Yamada
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta Volume: 1861 Pages: 3651 3660
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.04.025
  • Open Access
• [Journal Article] 無秩序系の低エネルギーダイナミクス (2016)
  • Author(s): 稲村泰弘、中村充孝、新井正敏
  • Journal Title: RADIOISOTOPES Volume: 65 Pages: 319 324
  • DOI: 10.3769/radioisotopes.65.319
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Status report of the chopper spectrometer 4SEASONS (2017)
  • Author(s): R. Kajimoto, M. Nakamura, Y. Inamura, K. Kamazawa, K. Ikeuchi, K. Iida, M. Ishikado, N. Murai, T. Nakatani, N. Kubo, W. Kambara
  • Organizer: The 22nd meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS XXII)
  • Place of Presentation: Oxford (England)
  • Year and Date: 2017-03-27 – 2017-03-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 「空蝉」における単結晶試料の非弾性散乱連続回転測定 (2017)
  • Author(s): 稲村泰弘、中谷健、伊藤崇芳、梶本亮一、中村充孝、鈴木次郎
  • Organizer: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2017-03-14 – 2017-03-15
• [Presentation] J-PARC・MLF、「四季」における高温用試料スティックの開発・整備状況 (2016)
  • Author(s): 石角元志、吉良弘、蒲沢和也、池内和彦、飯田一樹、梶本亮一、中村充孝、稲村泰弘、高橋竜太
  • Organizer: 日本中性子科学会第16回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学豊田講堂（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2016-12-01 – 2016-12-02
• [Presentation] Development of oscillating radial collimator for the Fermi chopper spectrometer 4SEASONS at J-PARC (2016)
  • Author(s): M. Nakamura, W. Kambara, R. Kajimoto, K. Ikeuchi, K. Iida, K. Kamazawa, M. Ishikado, Y. Inamura, K. Aoyama
  • Organizer: The 7th workshop on Inelastic Neutron Spectrometers (WINS2016)
  • Place of Presentation: Potsdam (Germany)
  • Year and Date: 2016-09-08 – 2016-09-09
  • Int'l Joint Research