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磁場勾配を用いた中性子スピン偏極デバイスの開発

Development of a neutron polarizer based on a quadrupole magnet

奥 隆之; 山田 悟; 鈴木 淳市; 三島 賢二*; 篠原 武尚*; 池田 一昭*; 広田 克也*; 佐藤 広海*; 清水 裕彦*

Oku, Takayuki; Yamada, Satoru; Suzuki, Junichi; Mishima, Kenji*; Shinohara, Takenao*; Ikeda, Kazuaki*; Hirota, Katsuya*; Sato, Hiromi*; Shimizu, Hirohiko*

極めて高い偏極度を持つ中性子ビームの安定かつ効率良い発生は、偏極中性子実験で求められる物理量の飛躍的な決定精度向上や、新概念に基づく中性子分光法の開発等をもたらすと期待される。そこで、われわれは磁場強度勾配を利用して、高い偏極効率を有する中性子スピン偏極デバイスの開発に取り組んできた。中性子の磁気モーメントと磁場との相互作用は非常に弱いため、磁場勾配を用いて中性子を制御するためには、大きな磁場勾配を中性子ビーム軸に沿って形成する必要がある。そこで、われわれは広い空間に効率よく大きな磁場勾配を発生できるHalbach型四極磁石(HQM)を開発した。中性子がこのHQMの中心軸に沿って入射すると、スピン正極性成分は磁石の中心軸に向かって、負極性成分は磁石の中心軸から遠ざかる方向に一定の加速度を受ける。そこで、両極性成分が空間的に分離したところで、中心軸付近の中性子のみを抽出し、偏極中性子を得ることができる。われわれは、このHQMの中性子偏極性能をJRR-3 C3-1-2-1(NOP)ビームラインにおいて、冷中性子ビームを用いて評価した。HQMの直上流に2mm$$phi$$のスリットを設置し、コリメートした波長9.5$AA $の中性子ビームをHQMに入射させた。そして、HQMを通過した中性子の偏極度を評価した。その結果、極めて高い偏極度P=0.9993$$pm$$0.0059を得ることに成功した。学会では、この四極磁石に基づく中性子スピン偏極デバイスの性能と評価実験の結果について詳細に報告する。

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