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中性子ビーム増強のための非対称反射を用いたゲルマニウム結晶モノクロメータの開発

Development of asymmetric reflection-type germanium monochromator for neutron beam enhancement

山内 宏樹; 石井 慶信*; 井川 直樹; 深澤 裕; 内海 渉

Yamauchi, Hiroki; Ishii, Yoshinobu*; Igawa, Naoki; Fukazawa, Hiroshi; Utsumi, Wataru

原子力機構の中性子粉末回折装置HRPDは、高分解能データを望むユーザーの要望を満たす一方で、検出器前のコリメータが6$$'$$の固定式であるため、測定に応じた適切な分解能選択ができず、高強度測定には適さない。これは爆発的に増加している外部利用に対して大きな足枷である。そこで筆者らは非対称反射を応用したビームの空間的圧縮による線束強度向上を目指すモノクロメータの改良を行った。モノクロメータ結晶はホットプレスで20$$'$$程度のモザイクを導入したGe単結晶を用いた。ビーム圧縮率と中性子吸収量の考察から回折面と切削表面が成す非対称角度を40$$^circ$$とし、非対称Braggケースで3,3,1反射を取り出すようにした。粉末標準試料の中性子回折パターンを非対称及び対称反射型とで比較した結果、ピーク強度は約1.2倍と改善したものの分解能も向上したため、積分強度ではほぼ同等となり、事前の理論予測から期待された強度増強は得られなかった。これは、モザイク結晶での非対称反射において圧縮されたビーム強度を相殺する形で反射率の低下が起こることが原因と考えられる。

The neutron powder diffractometer, HRPD, can provide high-resolution data that meet the many users' needs until now. On the other hand, the demand of high-efficiency is growing in the recent years. In order to improve the source intensity and measurement efficiency, the authors tried to develop asymmetric reflection-type Ge monochromators. The mosaic crystals (20$$^prime$$ in the horizontal direction) were cut at an angle of 40 $$^circ$$ relative to the Ge,3,3,1 reflecting planes. The diffraction results of standard Si samples reveal that peak intensities by the asymmetric type are improved 1.2 times larger than those by the existing symmetric type, but integrated intensities are almost comparable each other. For mosaic crystals, asymmetric reflections in compression geometry intensify the current density, but reflectivity is always less than that in symmetric reflections, and thus the suppression of the reflectivity just cancels out the enhancement of the current density.

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