| 研究課題/領域番号 |
24360281
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
菅野 未知央 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 助教 (30402960)
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| 研究分担者 |
町屋 修太郎 大同大学, 工学部, 准教授 (40377841)
菖蒲 敬久 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (90425562)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 放射光 / 低温 / X線ひずみ測定 / 高温超伝導体 |
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| 研究概要 |
本年は、低温X線回折ひずみ測定装置の設計を行った。当初、ヘリウムガスフロー方式のクライオタットを予定して設計を開始した。しかし、昨年夏以降、全世界的な液体ヘリウムの供給不足となった。特に実験を予定しているSPring-8は蒸発ヘリウムガスを回収していないため、液体ヘリウムを使用した実験は難しいと判断した。そこで、ヘリウムを使用しないGM冷凍機による伝導冷却に変更した。これに伴い、クライオスタット、引張装置ともに大幅な設計の変更が必要となった。冷凍機本体を載せるにはゴニオメーターの耐荷重不足であるため、冷凍機は床置きとし、そこから長さ2mの伝熱線を介してサンプルを冷却する方式を考案した。伝熱線には、高い熱伝導性と、回折系の移動、回転に追従できる可僥性が必要である。そこで、2段のGM冷凍機の1段ステージからの伝熱には4N相当のCu撚線を、より低温側の2段ステージからの伝熱には5Nの高純度Al薄板積層材を用いた。これらに多層断熱材を巻いた上で、真空フレキホースに入れることで、ともに内部が真空である冷凍機クライオスタットからサンプルクライオスタットの間の伝熱が可能な設計とした。
本年度はこれらの伝熱線の調達および端子部の検討を行った。Cu撚線は従来圧着端子を介して冷却対象物にボルト止めされていたが、Cu細線と端子との接触面積が小さく、この部分で熱伝導が悪くなる問題があった。そこで、より接触面積が大きくできる電流ケーブル用の端子付けを採用することとした。また、Al積層板は溶接により端子部を形成した。これらを多層断熱材を巻いた後にスペーサーとともに真空ホースに挿入し、室温のホース内面に接触することなく伝熱線が設置できることを確認した。
また、測定時の真空引きや冷却によりサンプルにかかる予荷重や回折測定中の負荷ひずみ保持のために必要な引張駆動部の制御装置の導入も行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
液体ヘリウムの調達が困難になったことから、装置の設計を根本的に見直す必要性を迫られた。その結果、本年度中に予定していた試験装置の導入が次年度に延期となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
設計変更に伴う遅れを回復するため、当初実験を予定していたSPring-8に加えて、高エネルーギー加速器研究機構の放射光科学研究施設も同時に利用することにより、ビームタイムを増やすことを考えている。そのため、低温X線回折引張試験装置はどちらの回折系にも設置できるようにフレキシビリティーを持たせた計とする.
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| 次年度の研究費の使用計画 |
昨年度は、クライオスタットの冷却方式変更に伴う設計の見直しを行ったため、装置の導入を今年度に延期した。その結果、直接経費に未使用分が発生した。次年度は、前年度の未使用分と今年度の配分額を合わせて、低温X線回折測定用のクライオスタット、およびそれと組み合わせて使用する低温引張試験装置を導入するために使用する。
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