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Development of neutron supermirrors with large critical angle

イオンビームスパッタ装置による高臨界角中性子スーパーミラーの開発

丸山 龍治; 山崎 大; 海老澤 徹*; 日野 正裕*; 曽山 和彦

Maruyama, Ryuji; Yamazaki, Dai; Ebisawa, Toru*; Hino, Masahiro*; Soyama, Kazuhiko

中性子スーパーミラーの開発は、中性子散乱実験において利用可能な中性子強度を著しく向上させることができるので重要である。これまでに、高反射率化及び高臨界角化のための数多くの研究がなされてきた。われわれは、密度が高く結晶粒の小さい成膜を可能にするイオンビームスパッタ法を用いてスーパーミラー開発を行ってきた。イオンビームスパッタ法は上記のような利点を持つものの、成膜レート及び成膜可能面積が小さいという弱点を持つ。新しい核破砕型中性子源(J-PARC)において用いられるスーパーミラーを用いた光学デバイスの製造のため、直径500mmの成膜可能面積を持つ新しいイオンビームスパッタ装置が導入された。成膜可能面積全体に対する成膜レートはほぼ一様であることが確認されており、現在はこの装置を用いた高臨界角Ni/Tiスーパーミラーの開発が行われている。成膜されたスーパーミラーの反射率は、3$$Q_c$$で82%, $$4Q_c$$で66%, $$6.7Q_c$$で23%であった。

The development of neutron supermirrors is important for neutron scattering experiments since it offers a considerable increase in the available neutron intensity. Up to now, many studies have been carried out to realize high reflectivity and large $$m$$, where $$m$$ is the ratio of the effective critical angle of the supermirror to that of natural nickel. We have developed neutron supermirrors by employing the ion beam sputtering (IBS) technique because it enables the production of layers with high density and small grain size. Although the IBS technique produces high quality layers, its disadvantage is that the deposition area is relatively small. In order to produce the optical devices using supermirrors, which is planned in the project of a new spallation neutron source (Japan Proton Accelerator Research Complex, J-PARC), a new IBS instrument with a large deposition area whose diameter is 500 mm has been designed and installed at the Japan Atomic Energy Agency. The deposition rate has been confirmed to be almost uniform over the entire deposition area. We have carried out the development of Ni/Ti supermirror with large $$m$$. In this presentation, the performance of those supermirrors fabricated with the IBS instrument is discussed.

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パーセンタイル:18.04

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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