P1-100P ＜産業応用＞
MLF-BL20

粉末中性子回折による Mn フェライト粒子の構造解析
Structural analysis of Mn ferriteby neutron powder diffraction
間下武彦 1，大槻倫成 1，鈴木沙也加 1，桑原慶太郎 1，
石井一隆 2，安賀康二 2，森井幸生 3，星川晃範 3，石垣徹 3
1. 茨城大学， 2. パウダーテック(株)， 3. 茨城大フロンティアセンター
スピネル MgAl2O4 と同じ構造（空間群 Fd-3m）を持つスピネル型フェライト
MFe2O4 は磁性材料として広く用いられている。スピネル型フェライトは 4 個の酸素イオンが作る四面体中の A サイト（8a サイト）、6 個の酸素イオンが作る八面体中の B サイト（16d サイト）の間に働く強い超交換相互作用によって、通常室温より高いキュリー温度でフェリ磁性秩序を示す。その中で、Mn フェライトは大きな磁気モーメントを持ったキュリー温度約 300℃のフェリ磁性体であり、多様な産業利用がなされている。パウダーテック社では、コピー機・プリンターなどで用いられる電子写真用キャリアとして Mn フェライトを製造しているが、製造工程のわずかな違いにより、組成や磁気特性の異なるフェライトが出来る場合のあることが X 線回折実験及び磁化測定等により分かってきた。実際、製造条件の違いによって、格子定数、両サイトに混在する Mn と Fe の占有率、酸素の座標、磁気特性、等が変化することが過去の Mn フェライトの研究からも報告されている。中性子を使った Mn フェライトの構造研究は古くは Hastings
等による中性子回折実験[1]以降、既に数多く試みられているが、生産レベルで作製された Mn フェライト粒子の中性子構造解析を今回試みた。
中性子回折実験は、J-PARC/MLF の BL20 iMATERIA において、バナジウム製真空高温炉を利用し、室温から 400℃までの温度範囲で行った。粉末試料は、パウダーテック社において最も標準的な方法で作製された Mn フェライト粒子を用いた。実験により得られた常磁性相及び磁気秩序相の回折データのリートベルト解析を現在行なっており、その結果について報告する。

[1]J. M. Hastings and L. M. Corliss, Phys.Rev. 104, 328 (1956)

P1-101P ＜産業応用＞
MLF-BL17

機能性高分子コンソーシアムに向けた薄膜材料の構造評価システムの構築
Development of thin-film structure analysis system
for the functional polymer consortium
宮田 登 1、吉田鉄生 1、吉良 弘 1、笠井 聡 1、有馬 寛 1、野間 敬 1、
宮崎 司 1、青木裕之 2,3
１ CROSS、２ JAEA- J-PARC センター、３ KEK-物構研
機能性高分子薄膜材料は粘着剤やリソグラフィーのレジストなど幅広く用いられているが、その高機能化に向けて高温高湿環境や各種溶媒中での膜構造や基板との界面の構造の変化を評価することの重要性が増している。中性子反射率法はナノオーダーで薄膜の深さ方向の構造が非破壊で評価でき、また基板側から反射率を測定することが可能で特に固液界面の構造評価に力を発揮することからこれらの評価に非常に有効な手法である。機能性高分子コンソーシアムでは、J-PARC MLF BL17 に設置された中性子反射率計「写楽」で温度や湿度などの環境条件を変化させたときの薄膜材料の構造変化を評価している。測定の高度化に向けて各種中性子反射率測定用セルの開発や、オフラインでも実施可能な薄膜試料の評価システムの構築を進めている。
中性子反射率測定用には温度可変な固液界面セル（100℃未満）やより高温域まで加熱可能なセル、また溶液を注入したり湿度を可変とすることで雰囲気や環境を可変とするセルの開発を進めている。これらのセルはより快適に、より安全に実験が進められるように MLF の既存インフラである装置制御シス
テム IROHA/IROHA2 やインターロックシステムなどにも対応させている。また、既存の X 線回折装置を改造した X 線反射率装置の整備や分光エリプソメトリーの活用を進めており、中性子ビームタイム以外でも薄膜試料の評価が可能になることを目指している。P2-090P ＜産業応用＞

産総研での小型中性子源用電子加速器の開発状況報告
Current status of the development of an electronaccelerator for a compact neutron source at AIST
オローク ブライアン 1,2, 大島 永康 1,2, 小川 博嗣 1,2, 帯名 崇 3,
加藤 英俊 1,2, 木野 幸一 1,2, 黒田 隆之助 1,2, 佐藤 大輔 1,2, 宍戸 玉緒 2,
鈴木 良一 1,2,清 紀弘 1,2, 田中 真人 1,2, 豊川 弘之 1,2,友田 陽 1,2,
濁川 和幸 3, 林崎 規託 1,2,4, 藤原 健 1,2, 古川 和朗 3, 古坂 道弘 1,2,
満汐 孝治 1,2, 室賀 岳海 2, 渡津 章 1,2
産業技術総合研究所*1、新構造材料技術研究組合*2、
高エネルギー加速器研究機構*3、東京工業大学*4
新構造材料技術研究組合（ISMA）では、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業「革新的新構造材料等研究開発」の下、産総研つくばセンターで、輸送機器の構造材料・部品などの非破壊分析向けの小型電子加速器中性子源を用いたコンパクトな中性子解析装置を構築し、現在その本格運転に向けて加速器運転パラメーターの調整を進めている[1]。本装置は、ブラッグエッジイメージングに適したパルス中性子ビームを発生させ、鉄鋼等構造材料開発やマルチマテリアル化接合技術開発に活用する[2]。
電子加速器は，S バンド（2856 MHz）加速管 3 本を用いて、約 35 MeVまで加速する。電子源には小型 DC 熱電子銃と高周波追加速方式を組合わせた S バンド小型電子源を採用し、ビーム電流は最大～275 mA を得る。
電子ビーム（最大パワー約 10 kW 、パルス構造：100 Hz, 10 s)を、水冷のタンタル製ターゲットに入射し、光核反応によって中性子を発生する[3]。本発表では、開発した加速器とその運転状況を紹介する。
この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託事業革新的新構造材料等研究開発の結果により得られたものです。
参考文献[1] NEDO ニュース「輸送機器の構造材料・部品分析向けに小型中性子解析装置を開発」（2020/01/22）
https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101275.html[2] K. Kino et al., Nucl. Instrum. Methods in Phys. Res. A 927 (2019) 407–418[3] B. E. O’Rourke et al., Nucl. Instrum. Methods in Phys. Res. B 464 (2020)
41–44

P2-091P ＜産業応用＞
PF BL12C

昇温 in situ XAFS を用いた
LIB 正極の化学状態の熱安定性評価
in situ XAFS Investigation for Thermal Stability of
LIB Positive-Electrode尾﨑孝一、八尋惇平、国須正洋(株)東レリサーチセンター

Absorption (a.u.)

リチウムイオン電池（LIB）は、ノートパソコンや携帯電話などの電子機器や、電気自動車など、より身近に、幅広く使用されていることから、LIB の安全性を確保することは重要な課題となる。今回、安定性評価の１つとして、正極材における熱安定性と、含まれている遷移金属の化学状態や構造の関係を評価することを目的とし、正極材の昇温 in situ XAFS 分析を実施した。
実験では、LIB 正極材として Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2 を選定した。正極材は、対極に Li 箔を用いて試験セルを組み、4.2 V まで充電を行った。充電後、不活性雰囲気下で試験セルから正極材を採取し、測定試料（充電品）とした。また、リファレンスとして、未充電の正極材（未充電品）も用意した。正極材は、室温付
近から 400℃まで加熱を行いながら、各温度で Ni K 端および Co K 端の XAFS測定を行った。XAFS 測定は、高エネルギー加速器研究機構の放射光実験施設（PF） BL12C にて実施した。
図１には、充電品について、室温および 250℃加熱、400℃加熱で測定を行った Ni K 端 XANES スペクトルを示す。室温で測定を行った試料について、吸収端立ち上がり位置が 8340 eV 付近に認められた。250℃加熱および 400℃
加熱の正極材では、室温で測定を行った試料よりも、吸収端が低エネルギー側にシフトし、温度が高いほど、シフト量も大きかった。充電品では、加熱によって、Ni の価数が低価数に変充電品化したことが確認できる。一方、
1.5
室温未充電品では加熱による Ni の価数の変化は認められなかっ
250℃加熱1.0た。正極材に含まれる Ni は、400℃加熱充電品と放電品で熱安定性が異なっていることが示唆される。
0.5
発表では、Ni および Co の両面から昇温過程における化学状
0.08325 8330 8335 8340 8345 8350 8355 8360
態や構造の変化について詳細Energy (eV)に議論した結果を報告する。
図 1. 室温および 250℃加熱、400℃加熱の
LIB 正極Ni K 端 XANES スペクトル