Feasibility study on application of a magnetic neutron lens to SANS experiments

SANS実験における中性子磁気レンズの応用に関するフィージビリティー研究

奥 隆之   ; 鈴木 淳市; 笹尾 一*; 安達 智宏*; 篠原 武尚*; 池田 一昭*; 森嶋 隆裕*; 酒井 健二* ; 鬼柳 善明*; 古坂 道弘*; 清水 裕彦

Oku, Takayuki; Suzuki, Junichi; Sasao, Hajime*; Adachi, Tomohiro*; Shinohara, Takenao*; Ikeda, Kazuaki*; Morishima, Takahiro*; Sakai, Kenji*; Kiyanagi, Yoshiaki*; Furusaka, Michihiro*; Shimizu, Hirohiko

中性子の磁気モーメントと磁場との相互作用を利用することにより、中性子の吸収や散乱を受けることなく、中性子ビームを制御することができる。六極磁場は、中性子に対してレンズとして機能する。中性子は、そのスピンが磁場と平行な場合、六極磁場により集光され、反平行な場合は発散される。六極磁場のレンズ機能は、過去に6ピース型の永久六極磁石を用いて実験的に検証された。しかし、実際の中性子散乱実験に用いるためには、20mm程度以上の大きな口径と十分な中性子集光能力を兼ね備えた六極磁石を開発する必要がある。そこで、現在、われわれは実用レベルの六極磁石として、超伝導六極電磁石,Halbach型六極永久磁石,パルス型六極電磁石の開発を行っている。今回、現在開発中の各六極磁石の性能と中性子散乱実験への応用方法について議論する。

As a neutron has a magnetic dipole moment, it is accelerated in a magnetic field gradient. Thus, we can control a neutron trajectory free from neutron beam attenuation and scattering using the magnetic field gradient. A sextupole magnetic field functions as a neutron focusing and defocusing lens depending on the neutron spin state. The neutron focusing effect was experimentally verified using a 6-piece permanent sextupole magnet. For the application in practical neutron scattering experiments, a sextupole magnet with a sufficiently large aperture accompanied with strong focusing power is demanded. Recently, a superconducting sextupole magnet, a Halbach-type permanent sextupole magnet and a sextupole pulse electro-magnet have been developed in a project of the development and application of neutron optics. These magnets will be dedicated to practical uses in neutron scattering experiments. In this paper, current status of the development of the magnetic neutron lenses is reported, and their application in the neutron scattering experiments is discussed.