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Design of engineering diffractometer at J-PARC

J-PARCの工学回折装置の設計

Harjo, S.; 盛合 敦; 鳥居 周輝; 鈴木 裕士; 鈴谷 賢太郎; 森井 幸生; 新井 正敏; 友田 陽*; 秋田 貢一*; 秋庭 義明*

Harjo, S.; Moriai, Atsushi; Torii, Shuki; Suzuki, Hiroshi; Suzuya, Kentaro; Morii, Yukio; Arai, Masatoshi; Tomota, Yo*; Akita, Koichi*; Akiniwa, Yoshiaki*

J-PARCにおいて工業部品内での応力や結晶構造の評価を含めた材料工学におけるさまざまな課題を解決するために工学利用の中性子回折装置(新材料解析装置)を設計・建設する。本装置は、許容の波長範囲では対称性の良い回折プロファイルを作ることができる遅い中性子を発生させるポイゾン型の非結合型液体H$$_2$$減速材を見て、減速材-試料及び試料-検出器のフライトパスはそれぞれ40m及び2.0mである。中性子強度のロス及び速中性子や$$gamma$$線を低下させるためにカーブスパーミラーガイド管を導入する。モンテカルロシミュレーションを用いて本装置の最適化を行い、試料のゲージ幅が5.0mm以下では分解能$$Delta$$d/dが0.2%以下である。1.0mmゲージ幅用のラジアルコリメータの試作機を作製し、中性子を用いた実験から正規分布の半値幅が1.0mmでありシミュレーションした結果と一致した。

An engineering diffractometer designed to solve many problems in materials science and engineering including investigations of stresses and crystallographic structures within engineering components is now being developed at J-PARC project. This instrument views a decoupled-poisoned liquid H$$_2$$ moderator, and the primary and the secondary flight paths are 40 m and 2.0 m, respectively, for 90 degree scattering detector banks. The optimization of this instrument has been performed with a Monte Carlo simulation, and an appropriate resolution of less than 0.2 % in $$Delta$$d/d has been confirmed. A prototyped radial collimator to define a gauge width of 1 mm has been designed and manufactured. From performance tests conducted at the neutron diffractometer for residual stress analysis RESA, the normal distribution with a full width at half maximum of 1.0 mm was obtained in a good agreement with the simulation.

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