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Applications of MgF$$_{2}$$ focusing lens to small-angle neutron scattering

中性子小角散乱装置SANS-JにおけるMgF$$_{2}$$集光レンズの活用

岩瀬 裕希; 小泉 智; 奥 隆之  ; 鈴木 淳市

Iwase, Hiroki; Koizumi, Satoshi; Oku, Takayuki; Suzuki, Junichi

小角散乱実験では、最適な分解能を得るために入射ビームをナローに絞る。そのために中性子の強度が不足するという問題点がある。この問題を克服するため、両凹面MgF$$_{2}$$物質レンズの活用した集光型小角散乱実験を試みた。物質レンズの有効な活用方法を決定するために、JRR-3に設置された小角散乱装置SANS-Jを使用して散乱実験を行った。測定の結果、最上流スリットを2mm$$phi$$、試料直前のスリットを20mm$$phi$$、さらにレンズを72枚使用するという光学条件で測定を行うと、観測限界$$Q_{min}$$$$3times10^{-4}mathrm{AA}^{-1}$$まで拡張された。従来のピンホール型(最上流スリット20mm$$phi$$,試料直線スリット8mm$$phi$$)の観測限界は$$3times10^{-3 }mathrm{AA}^{-1}$$であったので、物質レンズを活用することで一ケタ拡張することに成功した。さらにピンホール型の観測限界と同等の分解能が得られるレンズを用いた光学条件を、最上流スリット20mm$$phi$$,試料直線スリット20mm$$phi$$、及びレンズ40枚と決定し、この条件で測定を行った場合、入射強度が従来と比較して3倍増加することが示された。

Since a small-angle scattering technique detects forward scattering with a narrowly collimated incident beam, a lack of luminance is a crucial problem. In order to overcome it, we utilize a neutron focusing lens of biconcave-shaped MgF$$_{2}$$ single crystal, whose effective area is 25mm. We performed test measurements on small-angle neutron scattering spectrometer SANS-J at JRR-3M, JAERI, with 10m camera length and incident neutron of $$lambda=6.5 mathrm{AA}$$. We successfully extended the lower $$Q _{limit} $$($$Q_{min}$$) down to $$3times10^{-4 }mathrm{AA}^{-1}$$, with a pinhole of 2mm$$phi$$ at the entry of collimator and a pile of 70 lenses at the sample position. With keeping conventional $$Q_{min}=3times10^{-3} mathrm{AA}^{-1}$$, we had intensity gain of $$times3$$ with a pin hole of 20mm$$phi$$ at the entry and 40 lenses at the sample position.

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