J-PARC/MLF BL16 SOFIA日誌

論文掲載情報

2011-11-09T02:11:00.002+09:00

新たに論文が掲載されましたのでご報告します。
N. L. Yamada, N. Torikai, K. Mitamura, H. Sagehashi, S. Sato, H. Seto, T. Sugita, S. Goko, M. Furusaka, T. Oda, M. Hino, T. Fujiwara, H. Takahashi, and A. Takahara, "Design and Performance of Horizontal Type Neutron Reflectometer SOFIA at J-PARC/MLF", Euro. Phys. J. Plus, 126, 108 (2011).
タイトルの通り、SOFIAの設計とパフォーマンスに関する論文です。

論文掲載情報(追記)

2011-09-25T16:22:00.002+09:00

先日掲載情報をお伝えしましたが、もう1件新たに論文が掲載されました。
N. Torikai, N. L. Yamada, H. Sagehashi, T. Sugita, M. Furusaka, Y. Higashi, M. Hino, T. Fujiwara, H. Takahashi, "Development of a Physically Bent Cylindroid Mirror for Beam Focusing for a Pulsed Neutron Reflectometer", IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 24, 012016 (2011).

ちなみに、こちらで把握している限り、あと2報の論文が査読中です。

論文掲載情報

2011-09-23T10:40:00.003+09:00

反射率計を用いた成果ですが、新たに論文が2件掲載されました。
- R. Inoue, K. Kawashima, K. Matsui, M. Nakamura, K. Nishida, T. Kanaya, and N. L. Yamada, "Interfacial properties of polystyrene thin films as revealed by neutron reflectivity", Phys. Rev. E 84, 031802 (2011).
- H.-J. Liu, U.-S. Jeng, N. L. Yamada, A.-C. Su, W.-R. Wu, C.-J. Su, S.-J. Lin, K.-H. Wei, and M.-Y. Chiu, "Surface and Interface Porosity of Polymer/Fullerene-Derivative Thin Films Revealed by Contrast Variation of Neutron and X-ray Reflectivity", Softmatter 7, 9276 (2011).

本格的に実験ができるようになって2年弱。
成果の方も徐々に増えてきています。
ビームは残念ながら停止していますが、投稿中の論文もいくつかありますし、これからも継続的に成果の報告ができるのではないかと期待しています。

T0回転試験終了

2011-06-10T21:04:00.002+09:00

今日、T0チョッパーの回転試験が完了しました。
問題なく動作することが確認でき、ほっとしています。
これで、ほぼ全ての機器について確認を完了し、地震による大きな被害はなかったことが確認できました。
スリットは反射率計の大事なパーツの1つなので、これについては念のため精密検査を行うかもしれませんが、とりあえずビームが出た後に光軸調整などを行えば以前と同じように動かせる公算が高いです。

これからビーム運転までは、試料環境の整備など、さらなるアップグレードを試みる予定です。

BL16被害状況 (4)

2011-04-21T17:24:00.002+09:00

昨日から中性子源セクションの方々の協力を得てビームシャッターを抜き出してもらい、本日、中にあるミラーの目視を行うことができました。
一部フランジのねじが緩んでいたものの、幸いなことにミラーの破損等は確認されませんでした。
今回はとりあえず被害状況の確認ということで、明日シャッターは元の位置に戻されます。

あとはT0チョッパーが無事に動いてくれれば、BL16で重大な損傷はなし、ということになります。
1Hzで低速回転した感じでは、25Hzもうまく回ってくれるのではないかと期待しているのですが…

BL16被害状況 (3)

2011-04-12T16:01:00.003+09:00

これまで別の作業にクレーンが使用されていたため、前置き遮蔽体の解体と内部の被害状況確認ができていなかったのですが、11日にクレーンの確保、および前置き遮蔽体内部の点検作業を行うことができました。
写真は外部からみた中の様子ですが、幸いなことに外観からは被害が確認できませんでした。
中に入り、上流にあるフランジを開けて中のガイド管の確認も行いましたが、こちらも問題ありませんでした。
また、ディスクチョッパーの動作試験を行ったところ、25Hz運転、位相制御共に問題なしでした。

今回もこちらに詳細なレポートをアップしていますので、興味がある方はどうぞ。

BL16被害状況 (2)

2011-04-04T21:18:00.002+09:00

これまで電気等の復旧ができていなかったため、本格的な被害状況の確認ができていなかったのですが、本日通電を行い本格的な被害状況の調査を開始しました。
写真を見ていただければ分かるかもしれませんが、幸いなことに今のところ軽微な被害しか確認できていません。
明日にでも通常アクセスできる範囲内での機器は確認が完了すると思います。
もっと上流の機器についてはクレーン等の作業が必要になりますので、他の装置との兼ね合いを見ながら点検を行う予定です。

こちらに詳細なレポートをアップしていますので、興味がある方はどうぞ。

BL16被害状況

2011-03-24T20:10:00.003+09:00

今日、MLFに入室する機会を得たので、BL16の被害状況を簡単に確認しました。
電気等が復旧したら、また詳細なチェックを行う予定ですが、取り急ぎ今回の作業で得
られた情報をまとめました。
こちらより閲覧可能となっています。

東海村もようやくライフラインが復旧完了しつつあります。
まだ、物資は不足していますが、徐々にJ-PARCの被害状況確認と復旧に向けた動きが出始めています。
まだまだ通常の生活に戻れない人が多い中、すぐに復旧、というわけにはいかないかと思いますが、できる限り早く実験が再開できるよう努力していきたいと思います。

地震情報

2011-03-13T09:51:00.004+09:00

J-PARCですが、幸いなことに人的被害は出ておりません。
http://www.kek.jp/J-PARC/
ただし、装置の方は復旧は未定です。
建物は外周の多くが沈下しており、非公式ですが復旧に半年以上かかるかもしれないとの連絡を受けています。

東海村でもそれなりに大規模な被害でしたが、東北の被害はさらに甚大と聞いています。
被災地の皆様の無事をお祈りいたします。

掲載情報(追記)

2011-03-01T08:55:00.003+09:00

2/3の論文掲載情報についてですが、同じproceedingsにもう１件BL16関係の論文が受理されているとの報告を受けたのでここに追記します。
- N. Torikai, N. L. Yamada, D. Kawaguchi, A. Takano, Y. Matsushita, E. Watkins, and J. P. Majewski, "Depth distribution of different solvents in a phase-separated block copolymer thin film", J. Phys.: Conf. Ser. 272 (2011) 012027.

重大発表！？

2011-02-28T21:10:00.004+09:00

2/19にビームが停止してからちょこちょこと工事してます。

1. T0チョッパーの配線を光ファイバーに変えました。
放射線に弱い部品を外に出すのが目的でしたが、副次的効果としてノイズが減って回転が安定した気がします。
すばらしい。
2. 遮蔽体内にエアコンを入れました。
通常、装置とは熱と湿気に弱いものですが今までノーケアだったので、新しい装置の寿命が少しでも延びるようにエアコンでケアしてあげることにしました。
まぁ、普通のことなんですが。

さて、ここからが重大発表（？）です。
今まで使ってきた"ARISA-II"という名前ですが、これはKEKの中性子源で使っていた"ARISA"反射率計をJ-PARCに移設してきたことに由来して名付けられました。
しかし、ARISAのコンポーネントはすべて撤去してしまい、いつまでもこの名称を使い続けるのもおかしい、ということで、このたび名前を変えることになりました。
この装置はJST/ERATOの高原ソフト界面プロジェクトとの共同研究でアップグレードしましたので、これにちなんで
　　ソフト界面解析装置 SOFIA (SOFt Interface Analyzer)
と変更するよう手続きを進めています。

SOFIAもARISAと同様に女性の名前となっており、知恵を原義としているということで実験装置にふさわしいかなと考えております。
最初は慣れないかもしれませんが、ARISA同様仲良くしてもらえるとうれしい限りです。

秘密兵器？

2011-02-12T17:29:00.005+09:00

今回、装置を新調するにあたって「試料アライメントの簡略化」を企んでいます。

一般的に、反射率計では非常に浅い角度で中性子ビームを試料に入射するため、試料の位置や角度を微調整する機構が必要になります。
X線だとビーム強度が十分つよいので実際のビームで調整するのが普通ですが、中性子はそれと比べるとビーム強度が弱いため、例えばレーザー光でビームラインを模倣し、そこに試料を目視であわせる、といったことを行っていました。
J-PARCになってビーム強度が劇的に増加したため、実際のビームで調整を行うようになったのですが、ちょっと変なことが起きると今どういう状況かわからなくなってしまうことがたまにありました。

そこで、レーザー変位計/角度計を用いて実際に試料の高さと角度を測量、調整してしまえば中性子を一切使わずに試料のアライメントができるのではないか？と考え、これを導入してみました。
上の写真が導入したレーザー角度計で、液面（→常に水平）を用いて試料が水平になったときにレーザーが垂直に入射されるように調整しました。
これを使えば、固体の試料でも水平レベルが出せるため、そこを基準にステージの角度を調整していけば希望の入射角で中性子を照射することができるはずです。
なお、この際の水平レベルの精度ですが、おそらく±0.01度ぐらいの範囲で調整できるのではないかと考えています。
これは実際の実験にとって十分な値で、うまく機能してくれるのではないかと期待してます。
高さについては写真の右上に少しだけ写っているレーザー変位計を使えば原理的には0.5umの精度で位置が測定可能なので、こっちは問題ないでしょう。

ただ、今回テストしてみたところケーブルの長さが足りてない、ということに気がつきました。
延長ケーブルは入手可能なので、手に入ったら再度挑戦してみたいと思います。

標準試料測定

2011-02-08T01:19:00.005+09:00

基本的な装置調整がだいたい終わったので標準試料による検証中です。

まずはSiの反射率。かなり細かく角度を振っていますが、すべてよく一致しています。

次に重水素化ポリスチレンの反射率。こちらは膜厚に対応する干渉が見えていますが、その周期等もちゃんと一致しています。

というわけで、基本的な装置調整は何とか終わりました。ただ、実は細かいところを追っていくと問題点が色々見つかったりしています。また、反射強度を規格化するための細々したこともやらなくてはいけません。その辺は、これからもう少し詰めていこうかと思います。

今月のマシンタイムは残り2週間弱。やることもまだまだ残ってます。がんばらねば。

掲載情報

2011-02-03T18:59:00.004+09:00

新しい反射率計ですが、整備完了の先が見えつつあります。
今は、これまであまり気にしていなかった細かい箇所を追い込んでいる最中です。

そんな中、BL16を用いた成果の掲載情報が届きました。
- M. Kobayashi, K. Mitamura, M. Terada, N. L. Yamada, and A. Takahara, "Characterization of Swollen States of Polyelectrolyte Brushes in Salt Solution by Neutron Reflectivity", J. Phys.: Conf. Ser. 272 (2011) 012019.
- K. Mitamura, N. L. Yamada, H. Sagehashi, H. Seto, N. Torikai, T. Sugita, M. Furusaka, and Atsushi Takahara, "Advanced Neutron Reflectometer for Investigation on Dynamic/Static Structures of Soft-Interfaces in J-PARC", J. Phys.: Conf. Ser. 272 (2011) 012017.
- Y. Terayama, H. Arita, T. Ishikawa, M. Kikuchi, K. Mitamura, M. Kobayashi, N. L. Yamada, and A. Takahara, "Chain dimensions in free and immobilized brush states of polysulfobetaine in aqueous solution at various salt concentrations", J. Phys.: Conf. Ser. 272 (2011) 012010.
同じproceedingsに投稿したということでまとめて3件の掲載です。

装置整備が一段落したら、装置に関する論文も書かないといけないですね。

run#37開始…？

2011-01-20T18:48:00.003+09:00

明日からいよいよrun#37(1/21-2/19)が始まります。
が、色々トラブルがあって新しい装置の調整が終わってません。
ここには間に合わせる予定だったのですが…残念です。

今のところ、来週中に装置調整は完了し、ビームラインの調整に入っていく予定です。
その後は標準試料によるパフォーマンスのチェックや実際の試料を用いたテスト実験に入ります。
写真は現在の装置の様子です。

Donna Donna

2010-12-17T19:07:00.003+09:00

今日、旧ARISAがMLFから搬出されました。
一部は北大に引き取ってもらうことになっているのですが、試料と検出器のステージ部分が(大きすぎて)引き取り手がなく、かといって置き場所もないので泣く泣く廃材にする予定でした。
が、捨てる神あれば拾う神あり。
つくばに持って行く寸前にお声がかかり、引き取ってもらうことになりました。
引き取るといってもそのまま使うわけではなく、ボールねじやガイド、モーターなどの部品を再利用するという形なのですが、それでもちゃんと有効利用してもらえるだけありがたいです。
「まだ使えるのになぁ、買ったら高いのになぁ」と心を痛めていたのですが、これで胸のつかえがとれました。

新反射率計搬入

2010-12-08T20:25:00.002+09:00

一昨日ARISAの撤去が終わりましたが、今日は早速新しい反射率計の搬入を行いました。
私は研究会のため立ち会えなかったのですが、夕方戻ってくると搬入がちょうど終わったところでした。
細かな設置位置の調整等は明日以降ですが、とりあえず無事搬入できてほっとしています。
しかし、工場見学等で現物を確認した際に「大きいなぁ」と思っていたのですが、実際に所定の場所に入れるとやっぱり大きいですね。
いろいろな物がギリギリのサイズです。

ARISA-II 最後の日

2010-12-06T19:28:00.004+09:00

これまでがんばってくれたARISA-IIがいよいよ退役になりました。
終わりというのはあっけないもので、遮蔽体外への搬出は1日で終了です。
これから、J-PARC外への搬出手続き等を行いますが、今日が事実上のARISA-II最後の日だと言っていいでしょう。
ちょうど2年前にKEKからJ-PARCに移り、ビームを受け始めたのがずいぶんと昔のように感じます。
いろいろな物が足りない中で一生懸命やってきましたが、ARISA-IIはちゃんとそれに応えてくれました。
これまでがんばってくれて本当にありがとう、と言ってあげたいです。

ちなみに、ARISA-IIの一部は北大に移されます。
向こうでもまだまだがんばってほしいですね。

ARISA更新に向けて

2010-12-04T13:40:00.003+09:00

中性子源（モデレーター）の不調により、12月2日にビームが停止してしまいました。
BL16では、3日までユーザー実験を行い、その後ARISAの更新を行う予定としていたため、そのまま工事へと移行しています。
今日は午前中から遮蔽体天井の解体を行い、装置の取り出し、設置ができるようにしました。
来週中に装置の入れ替えを完了し、再び遮蔽体を復旧させる予定です。

BL16中性子反射率計研究会

2010-11-16T13:55:00.002+09:00

予定通り、11/15にBL16中性子反射率計研究会を行いました。
発表件数は10件で、反射率計の装置についてとそれを用いた研究成果について議論が交わされました。
また、会場には30名以上の方にご参集いただきました。
S型課題の審査を兼ねるということで、審査員の方にも貴重なご意見をいただき、有意義な研究会だったと思います。

お忙しい中、本当にありがとうございました。

run#36開始

2010-11-09T16:25:00.003+09:00

途中キャンセルされたrun#35でしたが、無事run#36が開始しました。
というわけで、装置の仕上がり具合を確かめるために九州大学田中教授のグループに提供していただいた重水素化ポリスチレンの薄膜測定を行いました。
これもSi基板と同様、high-Q領域で長波長成分によるバックグラウンドが邪魔をしていたのですが、今回の装置整備によってQで約4.3nm^-1、反射率で10^-7まで測定する事に成功しました。
異なる角度でのフリンジの重なりも良好です。
今、小さな基板(15mm x 15mm)での反射率測定を行っていますが、時間さえかければ質の高いデータが測定できている模様です。

ちなみに、キャンセルされたビームタイムを少しでも補うために、11月と12月のビームタイムの間にあった1週間のメンテナンス期間をとりやめ、まとめてrun#36ということになりました。
BL16では最初に残っていた機器調整等を行った後にユーザーの実験を行い、12/3から(マシンタイム中ですが)装置本体の更新作業を行う予定です。

バックグラウンド対策(2)

2010-10-27T18:08:00.010+09:00

バックグラウンド対策の続きです。

前回の最後の写真はミラーのホルダーで、上の段に偏極ミラー、下の段に0.3mmのシリコンに約80nmのNi薄膜を乗せたミラーが据え付けられています(Niミラー/偏極ミラーは京大原子炉の日野准教授に作成していただきました)。
偏極ミラーはそこから反射してきた中性子を使うことで偏極解析を行う、いわゆるアナライザですが、Niミラーは中性子を透過させることによって長波長の中性子を落とすフィルターになります。
上の図はミラー位置の調整中に測定した、透過中性子のTOFプロファイルです。
エネルギーの低い(波長の長い)中性子ほどミラー内部へ進入しにくいのですが、ある波長を超えると中性子が完全に反射されてしまう(全反射)ため、図中矢印の箇所で急激にカウント数が減っています。
しかし、この状態だと使いたい波長の中性子まで切ってしまっているので、もっとビームを深い角度で入射させて中性子が透過しやすくなるようにしてあげます。
今回はだいたい2nmよりも長い波長の中性子が全反射するようにミラーの角度を調整しました。
2.1nmよりも短い波長の中性子はディスクチョッパーで切ることができるので、これで実際に使いたい波長の中性子のみを取り出すことができるわけです。

今回の対策により、実際どれくらいバックグラウンドが下がったか測定するために、Si基板からの反射率を測定しました。
実は、以前Si基板からの反射を測定した際は長波長中性子のバックグラウンドでうまく反射率が測定できなかったのですが、今回はきれいな反射率プロファイルを得ることができました。
これは「バックグラウンド処理をしていない」純粋な入射中性子と反射中性子の強度比から計算した反射率プロファイルなのですが、バックグラウンドレベルは10^-7に迫ろうとしています。
心の中ではバックグラウンドが10^-7を切ってくれるのではないかと期待していたのですが、例えばSNSの中性子反射率計の測定限界が10^-7となっているので十分に合格点と言って良いでしょう(十分に統計をためればバックグラウンドを差し引いて10^-7より低い反射率も測定可能だと思われます)。
ただ、完全にフラットな基板からの反射だとQ^-4に比例して減衰していくのですが、弱くて大きな干渉が見えているのがちょっと気になります。
細かく角度を振ってプロファイルは重なっているので基板そのものの構造が出ている(汚れてた？)のだと思っているのですが、その辺はもう少し検証が必要かもしれません。

しかし、装置調整もうまくいったし、いよいよ試料を測定しようと思ったその矢先！…残念なことに中性子源にトラブルが起きてビームが停止してしまいました。
今のところ次のrun#36(11/7-)には実験再開の予定です。

BL16中性子反射率計研究会

2010-10-21T23:26:00.004+09:00

日時：2010年11月15日 13:30～18:00
場所：高エネルギー加速器研究機構4号館2階輪講室1（茨城県つくば市大穂1-1）
参加費：無料
プログラム:
13:00 - 13:10 はじめに(KEK 瀬戸秀紀)
13:10 - 13:30 試料水平型中性子反射率計ARISA-IIのアップグレード(KEK 山田悟史)
13:30 - 13:50 高分子薄膜のガラス転移と脱濡れ(京大金谷利治)
13:50 - 14:10 非溶媒界面における高分子の凝集状態(九大田中敬二)
14:10 - 14:30 環状高分子／線状高分子積層膜界面の相互拡散挙動に及ぼす環状高分子の分子量の影響(名大川口大輔)
14:30 - 14:50 ナフィオン超薄膜の構造解析(豊田中研原田雅史)
14:50 - 15:10 コーヒーブレイク
15:10 - 15:30 中性子/X線反射率法を用いたDLC 膜及び重水素化DLC膜の水素・重水素の定量について(茨大尾関和秀)
15:30 - 15:50 In situ中性子反射率法によるリチウム電池電極界面構造の解析(東工大菅野了次)
15:50 - 16:10 新反射率計の設置に向けて～現在の進捗状況と今後の見通し～(九大/JST 御田村紘志)
16:10 - 16:30 ERATOソフト界面プロジェクトにおける中性子反射率測定の今後の展開(九大/JST 高原淳)
16:30 - 17:30 自由討論

　J-PARC/MLFのBL16に設置された中性子反射率計ARISA-IIは、昨年度末より本格的な中性子反射率測定が可能となりました。その後は順調に成果を重ね、ARISA-IIのデータによるscientific paperも受理されてました。また、装置のアップグレードも順調で、この夏にはさらなる反射率の測定限界(R<10^-7)を目指して機器の増設を行っております。
　BL16中性子反射率計研究会では、これまでARISA-IIの装置の詳細や、ARISA-IIで行われた実験結果について情報交換を行うと共に、将来の展望についても議論を行う予定です。本研究会はKEK中性子共同利用S型課題の予備審査会を兼ねるものですが、研究会としてはオープンなもので、多くの方に中性子反射率計を用いた研究を知っていただくことを目的としています。大学院生を含めて旅費支給が可能ですので、興味をお持ちの方は下記のURLを参考にご登録をお願いします。
http://www.kek.jp/imss/topics/images/KEK-S08_program.pdf

皆さまのご参加をお待ちしております。

高エネルギー加速器研究機構　瀬戸秀紀
九州大学大学院工学研究科　高原淳

バックグラウンド対策(1)

2010-10-21T22:55:00.011+09:00

今回、バックグラウンド対策としてT0チョッパーを設置し、高速中性子の除去を試みました。
中性子反射率計は主に長い波長の中性子を使うため、ただ設置するだけでは大きなメリットはないのですが、使用する波長を定義するディスクチョッパーを半分の回転数で動作させることにより、使える波長範囲を倍にすることができます。
これは、時分割測定のように広いQ領域の同時測定が求められる場合に有効な手段です。

ということで、T0チョッパーの設置に合わせてディスクチョッパーを25Hz→12.5Hzで動くように改造しました。
早速12.5Hzで動かして入射中性子の波長分布をみたのですが、第2フレームの頭に変なピークが観測されてしまいました。
40msぐらいのものすごく鋭いピークはT0チョッパーでも止められなかった高速中性子のピークです。
これはほんのせまい領域の中性子が使えなくなるだけなのでまだ良いのですが、そこから少し遅れたところにもう1つピークが現れています。
原因を調査してみたところ、これは高速中性子ほどではないけれど、それなりにエネルギー(すなわち透過力)が高い熱外中性子であることが分かりました。
これはディスクチョッパーで止めるべきものなのですが、元々は高いエネルギーの中性子を相手にする予定ではなかったため、遮蔽がたりなかったようです。
現在はディスクチョッパーの遮蔽材としてガドリニウムを薄く塗布したものを使用しているので、これを変更して熱外中性子を止められるよう検討しています。

そしてもう１つ、バックグラウンド対策を用意しています。
今日調整が終わり、現在その効果を検証中です。

run#35開始

2010-10-16T22:53:00.003+09:00

夏の工事が終わり、run#35がはじまりました。
BL16では、色々と機器を設置したのでその調整を主に行う予定です。

実は、runの直前に遮蔽体をあけなくてはならない重大な故障が見つかって冷や汗をかきました。
（遮蔽体復旧のタイムリミット1時間前に無事復旧）
今日は今日で今まで動いていた装置がトラブルに次ぐトラブル発生。
やっつけてもやっつけても新しい敵が現れ続け、結局今日は未解決の問題をいくつか抱えたまま撤収しました。
余裕を見て調整期間をとってあるので何とかなるとは思うのですが、こうもトラブルが続くと胃が痛いです。

続・T0チョッパー

2010-10-04T19:31:00.002+09:00

うまく動作していなかったT0チョッパーですが、今日ようやく期待の動作をしてくれました。
ちゃんと25Hzで回転し、希望の回転位相をちゃんと保ってくれています。
実は、写真は別の装置の制御盤をお借りして動作テストをしたものなのですが、その後BL16用の制御盤でもちゃんと動作することを確認しました。

明日以降はさらに調整を詰めていく予定です。

T0チョッパー

2010-09-28T17:00:00.005+09:00

ついにT0チョッパーの設置が完了しました。
こちらの不手際で色々と細かな問題は生じたのですが、何とか無事に据え付けられました。
あとは回転試験なのですが、目標の25Hzまで回転させられるものの基準信号に同期させようとすると24.95Hzで回転してしまうという謎の現象が起きています。
現在、原因を究明中です。

偏極ミラー設置など

2010-09-17T18:04:00.005+09:00

今週はT0チョッパーの設置作業の合間を縫って偏極ミラーの設置を行いました。
このミラーはKURの日野准教授に作成していただいたもので、96%以上の偏極率で中性子のスピンを選別することができます。
通常、反射率計で偏極ビームというと磁性薄膜などに用いられますが、BL16では中性子スピンエコー法によるダイナミクス測定に利用することを検討しており、数ps～数ns程度の運動が捉えられるようになる予定です。

また、運転周波数の切り替えも行えるような回路の組み込みを行いました。
J-PARCでは25Hzでパルスビームが発生しますが、これを半分の12.5Hzで取り出すことができるようになります。
パルスビームの間隔が長くなると使える波長バンドが広くなるため、1度に広いQ空間が測定できます。
時分割測定のように、角度スキャンなしで広いQ空間の測定を行いたい場合に有効な測定モードです。

来週はいよいよT0チョッパーの据え付けと運転試験を行う予定です。

遮蔽体復旧

2010-09-13T19:15:00.005+09:00

ちょっと間が空きましたが、引き続き工事を続けています。
今日は装置側の遮蔽体復旧工事を終えました。
本来は新しい装置本体への入れ替えが終わるまでは天井をあけたままにするつもりだったのですが、色々あって工場でちゃんと動作確認をすませてからこちらへ移設してくることになり、さっさと天井を閉じてしまうことにしました。
というわけで、少なくとも11月いっぱいまではARISA-IIのままで実験することになります。

ただし、色々と改造は加えていて、今日はT0チョッパーの設置作業も同時進行で行っていました。
作業の開始日ということで採寸と罫書きを行っていたのですが、こちらで把握していた寸法に間違いがたくさん見つかり冷や汗がでました。
ただ、何とかリカバリーできそうな感じで、今のところ作業は順調に進んでいます。
他にも細々と手を入れているのですが、それは別の機会にご報告します。

ビームダンプ設置

2010-08-23T17:11:00.004+09:00

8/21(土)に残りの遮蔽体側面の補強とビームダンプの補強を行いました。
ゲットロストチューブという真空槽をダンプの内部に挿入し、ダンプ内部と前面にB4Cの粉を接着剤で固めたレジンを追加設置しました(写真は前面のB4Cレジン設置前)。
これでほぼ遮蔽体補強の工事は完了で、あとは細かな補修等を行います。

遮蔽体補強開始

2010-08-18T21:12:00.004+09:00

遮蔽体補強工事を開始しました。
まずは遮蔽体側面の補強です。
これは、ホウ酸レジンというホウ酸・ポリエチレンビーズ・接着剤の混ぜ物を鉄の容器に入れた遮蔽材で、中性子を減速させながら吸収する、という性質をもっています。
これを使うと、透過力の高い早い中性子を効率よく遮蔽することができます。
今までの遮蔽体の内側にこれを貼り、試料で散乱された中性子が外に漏れないように補強していきます。

今日も実験ホールは暑かったです。
みなさん、お疲れ様でした。

工事開始

2010-08-17T10:43:00.004+09:00

ビーム停止後、少しずつ進めていた工事案件ですが、お盆を開けて本格的にスタートしました。
上の写真は、現在のBL16の様子で、遮蔽体の天井をほぼ全て撤去してしまっています。
隣にある緑の遮蔽体はBL15に設置される小角散乱装置(大観)のものです。
これからビームが出始める10月まで、以下の工事を行います。
- 遮蔽体補強(今のままだと250kWのビームまでしか遮蔽がもたないので、1MWまで受けられるよう補強)
- T0チョッパー設置(高速中性子によるバックグラウンドを低減させるため、100kg以上の金属でできたローターを回転させて高速中性子のみを止める)
- 反射率計本体の置換(今までだましだまし使っていた旧ARISAのスリット、試料ステージ等を交換し、BL16の装置設計に適した装置に変更する)
また、通常25Hzで発生する中性子を12.5Hzに減らし、広い波長領域が使えるようにするオプションも整備中です。

ちなみに、中は今こんな感じです。

run#34まとめ

2010-07-02T19:21:00.002+09:00

間が空きましたが、run#34が6/26に終了しましたので、簡単に実験のまとめをいたします。

6/7-9: KEK 瀬戸Gr.
液体/液体界面測定。ただし、セルの問題かうまくいかないので気体/液体界面の測定に方針転換。放管の協力を得て、今までRI管理の観点からできなかった気体/液体界面の測定に初めて成功した。

6/9-11: 東大横山Gr.
液体/気体界面測定。溶媒による高分子表面の構造変化を観察する実験。ヘビーユーザーということもあり、慣れた手つきで実験をこなしていた。

6/12-13: 名古屋大川口Gr.
温度変化実験。熱をかけて高分子を溶かし、拡散する様子を観察する実験。1回の測定時間は短い(数分程度)が、拡散に時間がかかるので、実験としては比較的のんびりしていた。

6/13-14: KEK 山田
検出器のテスト。KEKの佐藤さんが周到に準備していたおかげで、非常にスムーズに実験が進んだ。結果もまあまあだと思ったが、佐藤さんはやや不満そうにしていた。

6/14-18: POSTEC Ree Gr.
液体/気体界面測定。高分子へのタンパク吸着についての実験を行った。韓国からのユーザーだが、一人日本語がぺらぺらの人が居て、ちょっと変な感じ。一応、みんなで居るときは英語でしゃべるが、電話がかかってくると日本語だった。

6/19-23: 京大金谷Gr.
温度変化実験。温度を変化させて膨張係数を調べ、相転移点を探す実験。1回の測定が10分程度で、温度変化は手動。徹夜でひたすら測定していたが、非常にしんどそうで、見ていて切ない気分に。温度変化ぐらい自動でできるようにしようと思った。

6/23-26: 東工大菅野Gr.
液体/気体界面測定。電池材料の表面構造を電位を変化させながら観察する実験。試料サイズが小さくて不安だったが、3時間程度の測定時間で何とか大丈夫だった。プロファイルも変化が見えているようで一安心。

これから、10月までは加速機の夏期シャットダウンです。
その間に、遮蔽体の補強工事、T0チョッパーの設置、装置本体の入れ替え作業を行います。
そのため、次にビームが出てからはちょっと長めに調整作業が必要になる可能性が高いです。
何とか11月には実験できればと思っています。
うまくいってくれると良いのですが…

データ変換プログラム

2010-06-07T12:46:00.004+09:00

今日からrun#34が始まります。

その直前に、データの変換プログラムがようやく見せられるような形になりました。
今のところ、鏡面反射の反射率までの変換をサポートしています。
反射率の計算方法も前と少しだけ変え、ビーム発散によるQ分解能の低下を抑えるようにしました。
そして、これが一番重要な(?)ポイントなのですが、ほとんどボタンを押していくだけでデータの変換が可能となりました。
今までは、文字をたくさん入力したり、フィッティングをやらなきゃいけなかったり結構面倒くさかったのですが、今回のバージョンアップで変換が圧倒的に楽になりました(多分)。
あとは、ユーザーの皆さまの意見を聞いて、改善に努めていきたいと思います。

run#33 その4

2010-06-01T09:24:00.002+09:00

週末は茨城大の尾関Gr.の実験を行いました。
1日だけ、同僚の結婚式のため山田は不在だったのですが、装置は特にトラブルもなく、実験も無事終了しました。
これで、2009年下半期の採択実験が全て完了です。

その後、次のrunで行う液体界面測定のためにミラーの調整を行いました。
初めての試みですが、果たしてうまくいくでしょうか。

以上で、run#33は終了しました。
来月のrun#34も実験が目白押しです。

祝、論文受理！

2010-05-25T22:13:00.004+09:00

九州大学の田中敬二教授のグループから論文受理の通知が届きました。

A. Horinouchi, Y. Fujii, N. L. Yamada, K. Tanaka, "Surface reorganization of thin poly(methyl methacrylate) films induced by water", Chem. Lett., accepted.

ついに、ARISA-IIでの最初の論文です！
関係者の皆さま、本当にありがとうございました。
引き続き装置や試料環境の整備を続け、使いやすく生産性の高い装置に仕上げていきたいと思いますので、今後ともARISA-IIをよろしくお願いいたします。

run#33 その3

2010-05-22T17:27:00.007+09:00

昨日から名古屋大の川口Gr.の実験が始まりました。
時分割測定なので、試料をセットして５，６時間待つ、という感じの実験です。
測定中に加速機が落ちるとその時間のデータがごっそりと無くなるため割と悲惨なのですが、昔ロスアラモスで同様の実験した際は加速機が数時間オーダーでちょくちょく落ちてしまい、はらはらしながら実験していました。
ありがたいことに、ビームは非常に安定して供給されており、「安心してみていられる」とコメントいただきました。
私としても、今週末は比較的ゆっくりとできそうです。

月曜の昼までこの実験が続き、その後は九大の田中Gr.の実験となります。

run#33 その2

2010-05-18T00:10:00.003+09:00

豊田中研原田Gr.の実験が終わった後、三重大の鳥飼Gr.の実験、日曜日からは九大の高原Gr.の実験と続いてます。
ビームは基本的にかなり安定しているのですが、今日の夜から久しぶりに加速器が数時間オーダーで停止しています。
加速器の調子がよいのはいいことなのですが、数週間ほぼぶっ続けのマシンタイムは正直真綿で首を絞められるような感じで、疲労が徐々に徐々に蓄積しているのが実感できます。
まぁ、ビームが出ないよりはるかに幸せですので、ありがたくビームを使わせていただきたいとおもいます。

run#33開始

2010-05-12T21:06:00.003+09:00

5/9よりrun#33が始まりました。

初日は東大の横山准教授の協力で初めての斜入射小角散乱(GI-SANS)実験を行ったのですが、なかなか難しい実験で、もう少し実験条件等を考え直す必要があるような感じでした。
翌日からは豊田中研の原田Gr.によるARISA-IIで初めての一般課題が入っています。
実験は順調で、当初の予定通りの測定が行えている模様です。
この後も、ユーザーを入れ替えながら6/1まで反射率測定が続きます。

いよいよ装置が本格稼働を始めた、という感じです。

5月の予定

2010-04-30T18:20:00.003+09:00

今日、5月の運転計画に関するミーティングがありました。
当初の予定通り、5/9から6/1まで120kWでの運転を行うとのことでした。
一時はどうなることかと思いましたが、無事復旧を果たしたようです。
ただし、今のところ応急処置のため、夏には故障箇所を完全に入れ替えるそうです。

ARISA-IIでは、ユーザーの実験を行う予定です。

運転スケジュール変更

2010-04-17T13:21:00.003+09:00

昨日の夕方からモデレーターの水素漏れが発生し、ビーム運転が停止しました。
水素の温度制御プログラムの不具合によるものらしいです。
今のところ、プログラムの修正、水素の再冷却を行った後、20日（火）から再度運転が行われる予定とのことです。

ユーザーの方を呼んでいたのですが、ビームが出ないということで次回に備えて見学だけしていただきました。

サンプルチェンジャー設置

2010-04-14T12:04:00.004+09:00

準備していたサンプルチェンジャーを配線、設置し、動作確認を行いました。
テスト通り問題ありません。
自動測定のプログラムも作ってありますし、これで複数試料による長時間測定が可能になるはずです。

(追記)
動作が微妙に不安定なことに気づきました。
技官の下ヶ橋さんに見てもらい、原因はつかめました。
近日中に対策を施してもらう予定です。
→直りました。

初日のテスト運転終了

2010-04-14T10:05:00.003+09:00

初日のテスト運転が終わりました。
約１時間ずつ、２回ビームが出ています。
２日目からもこんな感じで、断続運転が続く予定です。

続・ビーム出ました！

2010-04-13T21:57:00.004+09:00

モデレーター負荷試験の25Hz運転になってさらにビームが強くなりました。
現在20kW弱です。

今日はこのまま帰ります。

ビーム出ました！

2010-04-13T21:32:00.002+09:00

1Hzでの加速器調整時のビームですが、ちゃんと出てきてることを確認しました。
順調そうです。

もうすぐビーム再開

2010-04-13T20:24:00.005+09:00

重故障かと思われたJ-PARCの中性子源でしたが、今日の21:00から復旧することになりました。
BL16は制御系の一部をキャビンに移し、ビームが出るのを待っている状態です。
久しぶりに制御PCを起動したときは、すねていたのか「ユーザープロファイルが読み込めません」とかいうエラーが起きてしまったのですが、なんとか復旧しました。
その後も若干不機嫌だったのですが、色々となだめていたらなんとか機嫌を直してくれました。

冗談はさておき、待ちに待った復旧です。
日曜日の昼までは調整運転で、その後は５日間の本格的な連続運転に移行する予定です。
予備実験によると、故障前の120kWまでは問題ないと見込まれています。

解析ソフト開発(非鏡面反射)

2010-03-03T19:21:00.004+09:00

前回変換したデータをいよいよ反射率に焼き直していきます。

測定で得られた中性子強度を反射率に変換するには、ダイレクトビームとの比ととってあげればOKです。
ただし、飛行時間法を用いた場合は波長によって中性子強度が違いますので、あらかじめダイレクトビーム強度の波長依存性を測定しておき、測定データをこれで割ってあげます。
また、検出器の位置によって反射角が異なりますので、波長だけでなく検出位置も考慮しながらQへと変換していきます。

図が、前回のデータを反射率に変換してQに対する依存性へとプロットし直したものです。
横軸Qzは基板に対して垂直方向の運動量遷移を、縦軸Qxは基板に対して平行方向の運動量遷移を表しています。
この試料はリン脂質の2分子膜が約60Å周期で積層していますので、Qz=0.1Å^-1付近のピークはこの積層周期に対応するBraggピークです(0.2Å^-1付近には2次ピークが見えます)。
中央のオレンジ色のラインは分解能から計算される鏡面反射の領域を表しており、これより内側のデータは鏡面反射の成分だと判別できます。
一方、Braggピークの上下にはこの鏡面反射領域を大きくはみ出した反射成分が観測されており、これは明らかな非鏡面反射であると判断することができます。
縦軸の単位に注目するとÅ^-1ではなくμm^-1となっていることからわかるように、この非鏡面反射は非常に大きな構造を反映しています。

このように、2次元検出器の導入により基板に対して平行方向の面内構造を観測することが可能になりました。
もちろん、鏡面反射の領域を解析すれば今まで通りの積層方向に対する構造観測も可能です。
さらに、横方向にビームを絞ればμmスケールの構造だけでなくnmスケールの構造も観測できるようになります(いわゆる斜入射小角散乱GI-SAS法)。
今の時点でも原理的にGI-SASを行うことはできますが、ビームを絞ることによる中性子強度のロスが大きいため、残念ながらまだトライできていません(J-PARCの中性子源が動いていれば2月に行う予定でした)。
これを回避するために集光ミラーを用いた光学系の開発を行っており、かなり良いところまで来ているのですが、実際の設置はもう少し先になるかと思います。

とにかく、これまで不十分だった解析環境が徐々に整いつつあります。
あとはユーザーインターフェイスをもう少し考えようかといった状態ですが、実はこれが一番大変だったりします。

解析ソフト開発(データ変換)

2010-03-02T20:35:00.004+09:00

引き続き、解析ソフトの開発中です。

前回は検出器に入ってくる画像の歪みを補正して正確な検出位置を求めることに成功しましたが、ARISA-IIのように飛行時間法(Time-of-Flight法)を用いて中性子の波長を分別する装置では、さらに中性子が発生してから検出器に入るまでの時間を測定する必要があります(中性子の波長は速度に依存するため、飛行時間から波長を逆算する)。
この飛行時間を測定するための回路は既に検出器システムに組み込んでありますので、あとは位置と飛行時間のデータを読み込んであげて運動量遷移Qに変換し、それに対する反射率の依存性計算すればOKです。

というわけで、まずは位置と飛行時間に対する中性子強度のマッピングができるようにしました。
図はリン脂質(細胞膜の主成分)をシリコン基板に積層した試料からの反射を測定したデータで、横軸が飛行時間(波長に比例)、縦軸が垂直方向(Y軸と定義)の位置に対応していて、中央のスポットがリン脂質の積層周期に対応するBraggピークです。
元々のビームは右上の挿入図のように水平方向(X軸と定義)に広がったビームですが、Y軸での位置が散乱角θに対応していますので、ここではY軸のみに着目します。
Y軸での位置によってピークとなる飛行時間が変化していますが、これはBraggの条件を満たす波長λがθに依存していることに起因しています(λ=2dsinθ: λは飛行時間に依存、θはYに依存、dは膜の積層周期なので定数)。

なお、試料が完全な鏡面であれば、中性子は狭いスポット(グラフで言うと赤色の領域に相当)のみに反射されるはずなのですが、この試料は基板に積層したリン脂質膜に熱揺らぎが生じているため反射ビームが広がっています(いわゆる非鏡面反射)。
逆に言うと、このビームの広がりは試料の面内構造を反映していますので、これを解析することによって、膜の熱揺らぎ等を定量的に解析することができます。

次のステップでは、反射率のQ依存性へと変換していきます。

解析ソフト開発(歪み補正)

2010-02-25T23:05:00.005+09:00

今、解析ソフトの開発に取り組んでいます。

データファイルを読み出すコードをCで書いていたのですが、2次元データを読み込むところで検出器の個性である「画像歪み」が気になったのでそちらから片付けることにしました。

上の図はその画像歪みの補正過程で、元のデータ(左)は端の方で歪みが出ている上に、等間隔であるはずのスポットに粗密が現れています(直線性の悪化)。
このスポットサイズは実空間でどれだけの間隔であるかが分かっているので、そのデータを元に検出器座標(x,y)における実空間座標(X,Y)の等高線を最小自乗法で求めてやります(中央)。
すると各ピクセルが実空間でどの位置に対応しているかを計算することができるので、これを元にデータの焼き直しを行います(右)。
結果はごらんの通りで、もともと歪みが少なかった中心部分だけでなく、おおきく歪んでしまっていた端の部分までスポットが等間隔になるよう補正されています。
生データで見えている分解能の悪化によるスポットのにじみはどうしようもありませんが、少なくとも位置情報に関する信頼性は大幅に向上したと言えるでしょう。

なお、中心ほどスポットが強く見えるのは検出効率のムラに起因しています。
これについては、非干渉性散乱による検出効率のマッピングを行ってありますので、そのデータを利用すれば補正できるはずです。

Run#30停止 (＆その他雑記)

2010-02-16T19:41:00.005+09:00

2/15からRun#30が開始される予定だったのですが、運転を目前にして「極低温水素系内、圧力変動吸収アキュムレータにおいて、真空リークが発覚」したためキャンセルとなってしまいました。
要するに、加速機は順調に動いているのですが、それを使って出てきた中性子を実験に使えるようにするための「モデレーター」と呼ばれる箇所の調子がよろしくない、ということみたいです。
2月も多くのユーザーの方に使ってもらうでしたし、非常に残念なニュースでした。

とはいえ、何もしないわけにはいきませんので、引き続きキャビンの設置作業を行っています。
今週、来週で電気配線やエアコンの設置を行い、3/2には火災報知器を取り付けて完成、となる予定になっています。
その後、制御系や装置アクセサリー等をキャビン内に移し、引っ越し完了となります。

また、サンプルチェンジャーのインストールをすると共に、それを用いた測定の自動化ができるように制御プログラムを書き換えました。
これで、少しは睡眠時間がとれるようになるはずです。
今は解析プログラムを開発中で、新しい検出器のデータ取り込みについて勉強中です。

工事中

2010-02-08T17:33:00.004+09:00

年度末に向けて、再び工事を行ってます。
今回は、機器等を真空に引くための配管と居住スペースとなるプレハブ(キャビン)の設置作業です。
写真はビームライン内部に設置した真空配管で、下流から上流に向かってパイプが伸びている様子を示しています。
中性子は空気で減衰しますので(だいたい1mで90%)、途中を真空に引いてあげることでビーム強度のロスを防ぐことができます。
また、来年の夏にはT0チョッパーという約15kgの金属塊を1500rpmで回転させる機器を設置するのですが、これを回すためには空気抵抗を減らすために真空に引く必要がありますし、試料周りを真空に引いて実験したいという要望も寄せられています。
そのためにも、今回の真空配管は不可欠なものだったのですが、これまで敷設できていませんでした。
これでようやく対策がとれるようになりましたので、来年度にかけてさらなるケアを施していきたいと考えています。

ちなみに、キャビンの方は設置のための罫書きがだいたい終わり、10日以降に実際の設置作業を行っていく予定です。

Run#29終了

2010-02-03T20:08:00.004+09:00

今回は装置の調整が3日間、ユーザーの実験が3日間×3グループというスケジュールでした。
新しい2次元検出器を使った初めての本格的な実験でしたが、
- 角度のスキャンが不要 (少々目的の角度とずれていても解析で何とかなる)。
- バックグラウンドも同時に測定することができる。
というメリットが得られたこともあり、非常に順調だったように思います。
また、今回新しく作ったシステムも(最初は若干のバグがあったものの)順調に動作しており、ユーザーの方からも「操作が楽になった」と好評な様子でした。

一方、
- 解析プログラムが不十分。
- 測定時間が短すぎて眠れない。
- 温度変化のためにいちいちシャッターを閉じなくてはならない。
といった問題点も浮き彫りになりました。
どれも、いずれは何らかの形で解決しようと考えていた問題ではありましたが、実際に苦労されているユーザーさんの様子を見ていると少々心苦しかったです。
最終的には、自分が実験する際にも苦労することになるわけですし、皆が快適に実験できるよう引き続き整備を続けていきたいと思います。

とりあえず、近々サンプルチェンジャーが導入される予定です。

run#29実験開始

2010-01-24T21:50:00.002+09:00

夏に導入したチョッパー等の制御システム、先月に導入したシンチレーション検出器といった機器群を一つのPCで制御できるようにプログラムを書き換えました。今のところ手動操作のみのサポートですが、もう少しがんばれば角度の自動スキャンも行えるようになります。また、サンプルチェンジャーも導入予定で、そこまでできれば複数個の試料をほったらかしで自動測定できるようになります。今のところ、長くても2,3時間の測定時間なので夜中もつきっきりで実験しているという状況なのですが、これが実現化すれば夜はちゃんと眠れるユーザーに優しい装置へとまた一歩近づくことになります。

次は、2次元検出器のメリットを最大限に利用できるように解析プログラムを書き換える予定です。

J-PARC水平型中性子反射率計研究会

2010-01-19T20:26:00.002+09:00

今日は以下のプログラムで研究会を行いました。準備の都合上、アナウンスがぎりぎりのタイミングだったのですが、20人を越える参加者があり予定時間を1時間以上もオーバーするほどの熱い議論を戦わせました。

======================
日時:2010年1月19日（火）15時～
場所:高エネルギー加速器研究機構4号館1階セミナーホール

<プログラム>
○15:00 瀬戸秀紀(KEK)
　「J-PARC/MLFの現状とS型課題」
○15:10 山田悟史(KEK)（代：瀬戸秀紀）
　「ARISA-IIの現状」
○15:30 御田村紘志(JST/ERATO)
　「BL‐16「試料水平型中性子反射率計」について」
○15:50 高橋浩之(東京大学)（代：藤原健）
　「高速･高分解能2次元MSGC」
○16:10 小林元康(九州大学,JST/ERATO)
　「中性子反射率を用いた固液界面における高分子電解質ブラシの膨潤挙動評価」
○16:30 横山英明(東京大学)
　「」
○16:50 鳥飼直也(三重大学)
　「ブロック共重合体薄膜への選択溶媒の浸透深さ」
○17:10 高原淳(九州大学)
　「まとめと今後の展開」

続・2次元検出器

2009-12-15T11:03:00.004+09:00

2次元検出器のセットアップが完了しました。
まだ、特性評価の最中ですが、だいたい以下のようなスペックになります。
- 有感領域: 約100mmφ
- 分解能: 約1mm(中心位置)
- ピクセルサイズ: 約0.125mm
- 検出効率: 既存の³He検出器に対して17.6%@0.18nm,51.3%@0.9nm

図はCdの切れ端(幅:約2mm)を"BL16 ARISAII"と加工して検出器前面に貼り付けて測定したイメージング実験の結果です。
検出器の特性としてどうしても端はゆがんでしまいますが、ちゃんとCdの影が見えています。
今日からは、実際にこれを用いた反射率測定に挑戦してみる予定です。

2次元検出器

2009-12-13T00:49:00.003+09:00

ついに2次元検出器が届きました。
待ちに待った多次元測定への第一歩です。
最も一般的な中性子の検出器は3Heを用いたタイプのもので、3Heが中性子を吸収した際に生じる電荷を検出することにより電気信号へと変換されます。
一方、今回導入したのはZnS/6LiFシンチレーター＋位置検出型光電子増倍管で、シンチレーターという中性子を吸収することにより光を発する物質を用い、それを光検出器で観測することで中性子を検出します。
シンチレーターは3Heと比較して検出効率が低い・ガンマ線感度が高いといったデメリットがある一方、最大計数率や分解能が比較的高く、2次元検出器の中ではかなり安価に導入できるというメリットがあります。
特に、今までは位置分解能をもたない0次元の検出器を使用してきましたので、得られる情報が非常に限られてきましたが、検出器が2次元化すれば物質界面を多次元的に観測することが可能になります。

早速これを使って実験を行いたいところですが、まずは検出器自身の調整からです。
今回購入した検出器はKEKの佐藤さんが精力的に開発を進めていましたので、特に中性子を検出した際の信号処理回路についてヘルプをお願いしました。
そのおかげで、特に大きなトラブルもなく順調に動き始めています。
現在、色々な特性評価を行っている最中ですが、期待通りの性能が出ている模様です。
詳細については、またまとまってからアップする予定です。

run#27を終えて

2009-11-27T16:26:00.002+09:00

run#27では丸々2週間を本格的な試料測定に充てました。
100kW運転によりビーム強度が格段に向上し、短時間で測定を終えられるようになりました。
また、バックグラウンド対策も進み、(まだちゃんとは検証していませんが)気体/固体界面の測定なら反射率で10^{-7}まで測定できそうな感触です。
スキャンも昔のARISAと比べれば格段に早く、簡単になりました。
実際に使っていただいたユーザーの方々にも、満足していただけたのではないかなと思っています。

ただし、人間の体力が測定に付いていきません。
感覚としては放射光実験にかなり近いです。
もう少し先でも大丈夫だと考えていた自動化ですが、優先順位をかなり上位まで挙げる必要がでてきました。
ただし、まだ自動化を行う上でハード的なトラブル(チョッパーの駆動系からノイズが発生している)が解決していないので、そちらをクリアしないことには先へ進めないという状況です。
一応、これを入れればしのげそう、という機器は発注済みですので、とりあえずはそれを試してみたいと思います。

なお、run#28(12月)は2次元検出器の設置を、run#29-31(1-3月)はユーザーへのビーム供用を予定しています。

run#27@100kW 初データ

2009-11-13T18:12:00.007+09:00

ついに100kWになりました。
すごいです。

上の図は東大の横山グループの実験で得られた高分子と重水の界面からの反射率プロファイルで、膜厚(約1300Å)に起因する干渉と平滑な界面に起因する運動量遷移Qの-4乗に比例した反射率の減衰が見事に観測されています。
このデータは2Åから9Åの中性子を使用したもので、測定時間は0.30度、0.75度、2.0度でそれぞれ約5分、10分、100分です。
ARISAがKEKにあった頃だと、おそらく1日かけてもこの質のデータはとれていないと思います。
試料の位置調整を含めても2時間そこそこでデータがとれてしまいますし、まさに嬉しい悲鳴です。

ただ、同時に今まで気づかなかった細かい問題点もいくつか見えてきました。
大きな問題点がつぶれると、こういった細かいところが装置の性能に効いてきますので、今後色々と対策を施していきたいと思います。

100kW前夜

2009-11-09T18:53:00.002+09:00

明日からrun#27が開始です。
予定では、20kWから100kWへと加速機出力が増大することになっています。
個人的には今でも結構強いと感じているので、これが5倍になるとどうなるんだろう？とちょっとどきどきです。

と、その前に、前回のrunで色々と測定はうまくいったのですが、バックグラウンドがまだ高いのが気になっていました。
まぁ、本来ケアしておかなくてはならない試料-検出器間のパスががらあきだったので、当然と言えば当然の結果です。
そこで大至急このパスを埋める筒を作ってもらい、今日無事に設置することができました。

ARISA-IIは着実にアップグレード中です。

調整完了

2009-10-23T17:58:00.004+09:00

約2週間のrun#26でしたが、加速機の方も非常に調子が良く、順調に機器を調整することができました。
グラフはNi薄膜からの反射率プロファイルで、だいたい10^-5を切るぐらいまで測定することができています。
ただ、まだバックグラウンドが高いので、来月のrun#27までに手を打つ予定です。

それともう1つ、これまで反射率の絶対値へ変換する際のfactorを定量的に決定することができていませんでしたが、それを解決するためのテストも行いました。
このグラフは定量的に求めたfactorから反射率の絶対値へ変換したデータで、反射率が1から落ちている上に異なる角度がうまくつながっているように見えます。
また、これまでは角度を変える際に検出器のスキャンを行う必要があったのですが、目的の入射角へ半自動的にゴニオメーター・スリット・検出器を移動できるようにプログラムを変更しました。
反射率への変換プログラムも整備しましたし、ユーザーの方へ使っていただく準備が徐々に整ってきています。

来月はヘビーユーザーの方に実際に使っていただき、問題点を洗い出していく予定です。

run#26開始

2009-10-14T18:21:00.004+09:00

夏期シャットダウンが終了し、J-PARCが再始動を始めました。
BL16では、この夏に入れた機器の調整を行っています。
特に、長波長成分をカットするために入れたディスクチョッパーの効果は特に顕著で、図のようにチョッパーをONにすると3Å以下の領域で乗っていたバックグラウンドが劇的に減少しました(データは入射角0.6度でのNi薄膜からの反射率)。

run#26は10/22までの日程で、残りの期間はさらなる機器調整や検出器関連のテストを行う予定です。

9月14日～18日の作業

2009-09-18T16:09:00.003+09:00

今週は先週設置したチョッパーの動作確認を行うと共に、これまでに設置した機器の位置調整を行いました。
また、新たに中性子経路を制御するためのミラー架台、およびミラーの設置を行いました。
この機構については、上下駆動、角度調整機構のチェックを行い、全てのミラーで無事動作することを確認しました。
これで、今回予定した全ての作業が終了しましたので、前置き遮蔽体を元のように閉じました。
次回、この遮蔽を開くのは来年夏の予定です。

今後の予定ですが、あとはモーター駆動のプログラムを完成させ、動作確認をする作業が残っています。
これについては業者の方が9月中にプログラムを完成させ、10月にプログラムのテストを行う予定です。
その後、今の予定では10/12よりMLFにビームが供給されますので、今回設置した機器の調整を行います。

9月8日～10日の作業

2009-09-10T22:32:00.004+09:00

今週は、新たに設置した鉄コリメーターの駆動機構を確認すると共に、ディスクチョッパーの設置を行いました。
これは遅い中性子によるバックグラウンドを落とすためのチョッパーで、25Hzで中性子パルスと同期させて運転します。
ただし、25Hzと言いますと1500rpmとそれなりに高速ですので、運転には注意が必要です。
今回は、ディスクチョッパーはテスト用の架台で25Hzで一晩以上の安定動作することが確認した後、実際の架台への取り付けを行いました。
来週はこのチョッパーの駆動をつめていくとともに、中性子経路を制御するためのミラー架台の設置を設置します。
その後、前置き遮蔽の復旧し、ビーム受け入れに備える予定です。

9月1～3日の作業

2009-09-07T09:34:00.004+09:00

鉄コリメーターが納入されたので、先日くみ上げた遮蔽をいったんばらしてからコリメーターを挿入し、再度遮蔽を元の位置に設置しました。
写真の通り、上から吊るようなかたちになっていて、モーターで上下するようになっています。
この駆動機構に加え、今回はディスクチョッパー、水面測定用ミラーの制御にも多数モーターを使用しますので、そのためのケーブルを遮蔽体内へ入れ込む作業も行いました。
あとは残りの機器を設置、配線し、動作確認を行ってから遮蔽体を再び閉じる予定です。

遮蔽体追加 (8月27日)

2009-08-28T10:26:00.002+09:00

前日に引き続き、機器設置を進めました。
この日に設置したのは余計な中性子を削るための鉄コリメーターとその周囲の遮蔽体です。
ただし、鉄コリメーターは後日に納入されるため、まずは遮蔽体が無事組み上がることを確認しました。
写真の通り、組み上げは無事成功しましたが、まだコリメーター本体の挿入と位置調整機構のチェックが残っています。

相変わらず実験ホールは蒸し暑く、ヘルメットの中は蒸れて蒸れて大変です。

T0チョッパー配管作業 (8月26日)

2009-08-28T10:11:00.005+09:00

今週から、作業再開です。
この日はT0チョッパーという特に透過力の高いを止めるための機器の配管作業を行いました。
とはいっても、実際の装置が納入されるのは来年の予定なので、とりあえずこちらで準備したチューブが無事接続され、水がちゃんと流れるのを確認したところで配管作業は終了です。
その後は他の機器のために架台を設置したりしていました。

クーラーが効いていない＋閉所での作業のため、業者さんは非常に蒸し暑い中がんばっていただきました。
ありがとうございます。

前置き遮蔽体の解体(8月10日)

2009-08-11T20:14:00.003+09:00

現在、J-PARCは運転を停止しています。
BL16では、この運転停止期間を利用して追加のコンポーネントを設置する予定となっており、8/10はそのために前置き遮蔽体の解体を行いました。
8月後半はディスクチョッパー、T0チョッパー用の台座、水面測定用ミラーの設置を行う予定となっています。

RUN#24に向けて

2009-05-27T16:07:00.004+09:00

いよいよ、今年度のマシンタイムが始まろうとしています。

今年のBL16は、ミラーを用いた光学系を挿入するための機器設置を予定していて、マシンタイム直前にミラーを据え付けるための架台を設置しました。また、夏にはビーム上流の遮蔽体内にもミラー用の架台、およびディスクチョッパーを設置する予定で、これによって水面等の自由界面測定が可能になる予定です。また、斜入射小角散乱用の集光ミラーについても鋭意開発中です。

ICNS2009

2009-05-01T14:06:00.003+09:00

ちょっと更新に間が空きましたが、装置建設は着々と進行中です。

さて、その反射率計についてですが、5/3からアメリカで開催されるICNS2009にて建設状況、および今後の展望についてポスター発表を行います。具体的には
１．装置の現状
２．水面測定用の光学システム開発
３．斜入射小角散乱測定用の集光システム開発
４．ダイナミクス測定用のNSEオプションの検討
について発表を行う予定です。

MLF run#21

2009-01-28T13:02:00.004+09:00

1/21よりMLFの運転が再開され、バックグラウンドの軽減に向けた遮蔽の増強や、新しい制御プログラムへの移行などを行っています。写真はB4Cゴムによる遮蔽で、スリットの脇から漏れていた中性子からのバックグラウンド除去のために新たに設置しました。まだまだ改善の余地はありますが、12月のデータと比較して1桁近くS/Nが向上しているものと思われます。

また、明日(1/29)からは韓国からコミッショニング作業のための研究者を受け入れる予定になっています。ここでは、特に石英基板と液体の界面構造測定に関するコミッショニングを行う予定で、MLFでは今のところ経験がない液体を使用した実験を実施することになります。それに備え、基板/液体界面測定に関する基礎的なデータの蓄積を行うと共に、放射線に関する事務的な手続きも進行中です。

制御プログラム更新中

2009-01-14T19:14:00.005+09:00

現在、将来のアップグレードに対応するための拡張性を考慮して、制御プログラムの更新を行っています。また、より多くのユーザーに快適に使っていただくためにユーザーインターフェイスについても改良を試みています。特に、これからビーム強度が強くなると測定時間は短縮されていきますので、測定を自動化するモード等を積極的に実装していく予定です。

初データ！

2008-12-23T22:10:00.004+09:00

今日から、J-PARC MLFの共用ビームが開始されました。反射率計でもNiミラーの測定を行い、無事データを観察することに成功しました。写真は実際の測定画面のスナップショットで、ミラーの厚みに対応する干渉がきれいに観測されているのが分かります。
現在の陽子ビーム強度はKEKで動いていたKENS相当ですが、モデレーターでの強度ゲインもあり、既に全く別の装置で実験しているような感覚です。まだ、細かい点でのチューニングは必要ですが、装置の将来性を実感することができました。明日以降は、さらなる基礎データの収集と共に、バックグラウンド低減のための処置を行う予定です。

配線完了

2008-12-17T16:17:00.009+09:00

16日に引き続き、制御機器の配線を行いました。写真の通り、ARISAと同じ制御PCを用いて測定を行うことができます。また、ハードウェアも同じものを用いているため、基本的にはARISAでこれまでできた実験を行うことが可能です。ここ数日はビームが止まっていますので、現在は「ビーム入射を待つのみ」という状態です。

ちなみに、遮蔽体の中はこんな感じです。

ARISA再起動

2008-12-17T10:01:00.003+09:00

KEKで使っていた水平型反射率計ARISAの据え付けが完了し、配線等の復旧作業を開始しました。とりあえずモーターがちゃんと駆動することを確認し、今は遮蔽の外から制御するための配線を行っています。

BL16中性子スペクトルの初観測（12月12日）

2008-12-14T13:29:00.003+09:00

中性子源セクションのメンバーによるビーム特性評価測定が行われました．これによりBL16で中性子スペクトルが初めて観測されました．今後，データを解析し，中性子シミュレーション結果との比較が行われます．

IPによる中性子強度空間分布（12月11日）

2008-12-11T18:30:00.003+09:00

シャッター操作盤の開ボタンと実際の2本のビームラインの対応を確認することを兼ね，前置遮蔽体コリメータ出口においてイメージングプレート（IP）により中性子強度の空間分布を計測しました．

放射線サーベイのためのビームオープン（12月9日）

2008-12-09T23:00:00.000+09:00

新設ビームラインはコミッショニング作業を始める前に放射線サーベイにより問題ないことを確認する必要があります．そのため，夜9時からサーベイのためにシャッターを開け，初めてBL16のビームラインにビームを通しました．サーベイの結果，問題なくコミッショニングが始められることになりました．（写真は放射線サーベイのためにシャッターを開にした時のBL16の赤色表示灯）

主任者検査合格（12月8日）

2008-12-08T19:30:00.001+09:00

遮蔽に関する主任者検査を本日，無事に合格しました．これで12月よりビームを使った試運転が正式に許可されました．いよいよです．

PPS関係の主任者検査合格（12月5日）

2008-12-05T18:30:00.003+09:00

前置遮蔽体との取り合い部に隙間が残ったため，現場合わせで型を作り，その場でコンクリートを流し隙間が埋められました．PPS関係の主任者検査も無事に合格しました．（写真は前置遮蔽体との取り合い部に詰められたコンクリートの様子）

天井遮蔽の復旧（12月3日）

2008-12-03T16:00:00.000+09:00

クレーンの取り合いの関係で，本日，BL16の残りの天井遮蔽がすべて復旧しました．（写真は天井遮蔽の最後の1枚を設置した瞬間）

待望のARISA架台到着（12月1日）

2008-12-01T18:30:00.000+09:00

日本中性子科学会年会の初日と予定が重なりましたが，待っていたARISAの架台が出来上がってきました．ビームライン遮蔽内に架台を設置し，ARISAをその上に載せた後，天井遮蔽を一部復旧させ始めました．（写真はBL16の遮蔽内に納めたARISA反射率計）

ARISA in MLF（11月27日）

2008-11-27T18:30:00.000+09:00

朝からKENSでARISAおよび関連機器をトラックに積み込み，午後にMLFに搬入しました．（写真はARISAの検出器架台をMLFクレーンでつり上げた様子．）

PPS自主検査合格（11月25日）

2008-11-25T18:30:00.002+09:00

出入口扉の電気錠受けが取付けられました．初め電気錠受けの上下が間違って取付けられていましたが，すぐに正しく取付け直され，PPS自主検査の残りを無事にパスできました．

キーチェンジボックス取付け（11月22日）

2008-11-22T18:30:00.003+09:00

遮蔽内にキーチェンジボックス（写真），ビームライン側面遮蔽の外側に配線用の金属ダクトが取付けられました．

PPS自主検査

2008-11-21T17:26:00.004+09:00

昨日はPPS自主検査を行い、いざと言うときに加速器を止めるパニックボタン等のテストをしました。ただ、ドア周りの工事が間に合わず一部のテストは来週に持ち越しです。

シャッター制御盤とドア制御盤

2008-11-18T10:25:00.003+09:00

11/20にPPSの自主検査があるので、それに向けて安全装置等の電気配線の工事が進んでいます。昨日はシャッター制御盤に通電して調整をし、またドア制御盤の取り付け等をしていました。

ARISA引出し作業（11月17日）

2008-11-18T09:30:00.007+09:00

KENSの遮蔽体よりARISA本体をメンバー総出で1日がかりで引き出しました．一方，MLFではPPS機器の接続が完了し，BL16のシャッター開閉表示に初めて灯が灯りました．

昨日の状況

2008-11-06T07:43:00.010+09:00

昨日までの進行状況です。配線は壁から遮蔽の外まで来ています。また遮蔽の中も配線用の配管の取り付けが進行中です。

10月27日の作業

2008-10-28T09:57:00.002+09:00

ケーブルラックのサポート（足）の補強とラックの上段を設置するための角が取り付けられました．

10月25日の作業

2008-10-25T16:04:00.004+09:00

ケーブルラックのサポートが立ち上がりました．今日は片側だけ橋を渡したところで作業を終え，残りは月曜日からです．

ラック作り再開

2008-10-24T23:13:00.002+09:00

事情で1週間ほど止まっていたケーブル用のラックの製作を再開しました。また今日は遮蔽体と床の間のすき間をモルタルで埋める工事もしました。

コリメーター調整

2008-10-17T23:43:00.005+09:00

前置き遮蔽体を外した状態で鉄コリメーター入り口(上流)にアクセスし、レーザー墨だし機で位置の微調整しました。
その後、隙間を埋めるためための遮蔽を設置してから前置き遮蔽体を元の位置に戻しました。
前置き遮蔽体を外すのは大変ですが、これで当面はコリメーター上流での作業は終了です。

10月16日の作業

2008-10-16T18:19:00.004+09:00

ビームライン遮蔽の外側の塗装が行われました．出入口扉の色は遮蔽とは別の色にし区別しやすくしようと思っています．

10月7日の作業

2008-10-08T00:13:00.002+09:00

出入口扉を設置しました．結局，向かって右側にヒンジが来るように扉を設置しました．前置遮蔽体出口付近の作業を行うため一度仮組みした天井遮蔽を解体しました．

10月3日の作業

2008-10-07T02:32:00.004+09:00

天井遮蔽を一通り上流から設置し，設計通りに組上げられるかを確認しました．また，BL16のビームライン遮蔽の塗装色は，「水」をイメージし，写真中の天井パネルの表側に見えているような「水色」となります．

10月2日の作業

2008-10-02T17:58:00.002+09:00

今日は遮蔽としては一番下流の側面パネルを1枚仮置し，鉄コリメータと出入口扉の搬入を行いました．出入口扉については設置するための段取りがつきました．一方，鉄コリメータは取り敢えずコンクリートブロックのビーム孔に収まるようですので，後日，測量をしてから正しく設置することになります．

引き続き遮蔽体の設置

2008-10-01T19:37:00.005+09:00

今日も昨日に引き続き遮蔽体の設置を行いました。終日の作業だったため設置は順調に進行し、合計5枚の遮蔽体側面と2本の梁を設置することができました。残る遮蔽体は出口部分の側壁2枚と天井部分7枚です。外観もずいぶんと遮蔽体らしくなってきました。
明日は遮蔽体の設置に加え、いよいよ分光器本体の最上流部分、鉄コリメーターが納入され、設置のテストが行われる予定です。

9月30日の作業

2008-10-01T18:31:00.004+09:00

MLFのビームコミッショニングのため暫くお休みしていた遮蔽の設置作業を再開しました．午前中だけの作業でしたが，写真右手の一番上流側の側面遮蔽を本設置し，ピットを挟み反対側の遮蔽との間にフレームを固定しました．また写真右手の上流側から3番目の側面遮蔽を設置しました．午後からはBL14で巨大な真空槽の搬入が行われます．

J-PARC反射率計研究会

2008-09-21T02:21:00.002+09:00

19日（金）にJ-PARC反射率計で目指すサイエンスについての研究会をKEKで開催しました．1日だけの非常に慌ただしいプログラムでしたが，多くの興味深い話を聞くことができました．お忙しい中，ご発表いただいた皆様どうも有難うございました．これからJ-PARCに反射率計が立ち上がっていきますが，利用者の方々と連携し新しいサイエンスを展開できればと思っています．今後ともご支援，ご協力を宜しくお願いいたします．

BL16遮蔽設置作業（9月18日）

2008-09-18T18:23:00.005+09:00

今日は午前中だけの作業でしたが，BL17側の一番上流のパネル1枚とビームストッパーのブロックが2個つみ上がりました．明日からMLFのビームコミッショニングが始まるため，遮蔽の設置作業はしばらくお休みです．作業は10月1日からの再開を予定しています．