A New time-focusing crystal configuration for an inverted-geometry TOF spectrometer

逆転配置型中性子非弾性散乱分光器における新しい時間集光結晶アナライザーの配置

高橋 伸明; 柴田 薫  ; 佐藤 卓*; 新井 正敏; Mezei, F.*

Takahashi, Nobuaki; Shibata, Kaoru; Sato, Taku*; Arai, Masatoshi; Mezei, F.*

飛行時間型逆転配置中性子非弾性散乱分光器(DIANA)は原子力機構がJ-PARC物質・生命科学研究施設(MLF)に建設を計画している中性子散乱実験装置である。この分光器は、白色パルス中性子線を試料に導き、非弾性散乱された中性子を結晶アナライザーでエネルギー解析することにより非弾性散乱スペクトルを得る逆転配置型の解析原理を有し、一方その測定原理は中性子の飛行時間によりそのエネルギーを算出する方法をとる。したがって高エネルギー分解能を達成するためには、試料で弾性散乱された中性子が検出器上に到達する時刻をそろえる、時間集光が満たされなければならない。また逆転配置型分光器の問題点の一つである、単結晶アナライザーの熱散漫性散乱に由来するバックグラウンドを低減するためには、空間集光も同時に満たされなければならない。われわれはこれらの制約を同時に満たす新しい結晶アナライザーの構築原理を開発した。

An inverted-geometry neutron inelastic spectrometer, DIANA has been proposed for the Materials and Life Science Facility (MLF) of Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). It has been planned to have three crystal analyzer-banks, pyrolytic graphite PG(002), Ge(311) and Si(111) at near-backscattering configurations to study dynamics of biomolecules and proteins in wide energy transfer and momentum transfer ranges. In general, layout of small crystal-chips on an analyzer-bank is crucial for inverted-geometry spectrometers. We have developed a novel configuration concept of crystal-chips for inverted-geometry TOF spectrometers, which simultaneously achieves time-focusing, spatial-focusing and momentum-correcting abilities. This concept was adopted for the planned spectrometer, DIANA. In the conference, we will discuss the new analyzer layout, and then, will show the focusing performances as evaluated by Monte-Carlo simulations using McStas.