Effect of the interface roughness correlation on the reflectivity in a neutron multilayer mirror

中性子多層膜ミラーにおける界面粗さ相関の反射率への影響

丸山 龍治   ; 山崎 大  ; 曽山 和彦  

Maruyama, Ryuji; Yamazaki, Dai; Soyama, Kazuhiko

J-PARC MLFの中性子ビーム利用の高度化のため、高性能中性子スーパーミラーの開発を進めている。中性子源から試料位置まで中性子スーパーミラーガイドや集光スーパーミラー等による中性子ビーム輸送の高効率化には、スーパーミラーの反射率が高いことが重要である。これまで我々が進めてきた研究において、スーパーミラーの界面粗さの面内相関が小さく面間の相関が大きい多層膜により、集光系を構成する際に試料位置周辺でのバックグラウンドとなる散漫散乱が小さく抑えられることがわかった。本研究では、スーパーミラーを構成する多層膜界面の面内及び面間の相関が反射率に与える影響を歪曲波ボルン近似を用いた反射率シミュレーションにより調べた。その結果、異なる界面間で粗さの相関が大きい場合ブラッグ反射ピークにおいて反射率が減少することがわかり、多層膜からの反射率計算において界面粗さの面間の相関を考慮することの重要性が示された。

Neutron multilayer mirrors are one of the most important optical elements for neutron scattering experiments. Good interface quality in terms of sharpness and smoothness plays a critical role in determining the performance of optical elements. We have shown that a multilayer with a large vertical correlation length and small lateral correlation length effectively suppresses the diffuse scattering intensity. In this study, the effect of the interface roughness correlation on the neutron reflectivity of the multilayer mirror is investigated using the reflectivity calculation based on the distorted wave Born approximation.