Cold neutron double-chopper spectrometer at J-PARC

J-PARCに向けた冷中性子ダブルチョッパー型分光器

中島 健次  ; 中村 充孝   ; 梶本 亮一  ; 伊藤 晋一*; 佐藤 卓*; 長壁 豊隆  ; 加倉井 和久; 松田 雅昌; 目時 直人   ; 脇本 秀一  ; 新井 正敏

Nakajima, Kenji; Nakamura, Mitsutaka; Kajimoto, Ryoichi; Ito, Shinichi*; Sato, Taku*; Osakabe, Toyotaka; Kakurai, Kazuhisa; Matsuda, Masaaki; Metoki, Naoto; Wakimoto, Shuichi; Arai, Masatoshi

われわれは、J-PARCの物質・生命科学実験施設に設置する中性子分光器の1つとして、冷性子ダブルチョッパー型分光器を検討している。この分光器は、H結合型減速材をのぞむ14番ビームポートに設置される。パルス整形用の高速ディスクチョッパーを、メインのモノクロメーターチョッパーに加えて装備し、減速材から得られる中性子パルスの波形を任意に整形することで、これまで直接配置型分光器にはあまり向かないとされてきた結合型減速材の高いピーク強度を装置の性能を損ねることなく利用する。本装置では、その性能を、=120meVの比較的低エネルギー領域で最高%のエネルギー分解能が達成できるように設定しており、最大で=80meV程度までの測定に対応する。この広いエネルギー範囲で、3.5srの立体角をカバーする検出器により広い領域にわたって、最高%程度のQ分解能で非弾性散乱を測定し、物性物理から材料化学,生体物質の広範囲の研究課題を視野に入れている。

We are planning to construct a cold-neutron double-chopper spectrometer for a new spallation neutron source at Materials and Life Science Facility (MLF) at J-PARC. The planned spectrometer will be installed at a H-coupled moderator and will be equipped with a primary (pulse-shaper) and a secondary (monochromator) fast disk-choppers (radius: 300 mm, maximum revolution: 350Hz, counter-rotating) in addition to other auxiliary choppers. By optimizing the configuration, the spectrometer realizes both high-energy resolution (%) and high-intensity (one order of magnitude higher than the present state-of-the-art chopper spectrometers) in the range of meV, and sufficient performance up to meV. The spectrometer has large area detector banks, which cover large range with fine resolution, 0.5%. The scientific research areas include solid state physics (collective excitations in single-crystal samples, diffuse scattering from structural and magnetic fluctuations...), chemistry (diffusion of ions and molecules in liquids...), materials science (diffusion of atom in batteries and catalysts...), and soft matter science (dynamics in biological materials and polymers). Conceptual designing is almost finalized, and we proceed to detail designing to finish the construction at the end of 2007, when we will have the first neutron beam at MLF, J-PARC.