背面反射型中性子分光器の分光特性の検討

The Study of optical specification for the near backscattering Si crystal analyzer spectrometer

柴田 薫  ; 高橋 伸明; 中島 健次  ; 川北 至信*; 佐藤 卓*; 筑紫 格*; 中川 洋   ; 藤原 悟; Mezei, F.*; Mutka, H.*; Neumann, D.*; Tregenna-Piggott, P.*; 新井 正敏

Shibata, Kaoru; Takahashi, Nobuaki; Nakajima, Kenji; Kawakita, Yukinobu*; Sato, Taku*; Tsukushi, Itaru*; Nakagawa, Hiroshi; Fujiwara, Satoru; Mezei, F.*; Mutka, H.*; Neumann, D.*; Tregenna-Piggott, P.*; Arai, Masatoshi

J-PARC物質生命科学実験施設(MLF)パルス中性子源ビームラインBL02に一部建設が開始された背面反射型Si結晶アナライザー分光器DNAの仕様検討のために、パルス中性子源に設置を想定したSi結晶アナライザーを用いた背面反射型分光器の光学系の検討を行った。分光原理概略は以下の通りである。ブラッグ反射(=約87.5)による試料からの散乱中性子のエネルギー解析は精密球面加工した金属面上へ貼り付けられたSiウエハ結晶(Si(111),Si(311))で行う。金属球面の球中心は、それぞれ試料位置の上方及び下方に位置するように調整され、ブラッグ反射した中性子ビームは、それぞれ試料上方及び下方の円環上の複数の位置敏感型中性子検出器で検出される。そのため、散乱面に垂直方向の角度分解はそれぞれの結晶アナライザーに対応する検出器の縦方向の位置分解能で分解することが可能になる。また散乱面内の角度は、円環を構成する検出器のそれぞれの位置により分解することで、単結晶試料からの2次元散乱も測定可能である。以上の新しい光学系の収束原理,エネルギー分解能,運動量分解能等の検討結果について報告する。

We are planning and partially beginning the construction of the near backscattering Si crystal analyzer spectrometer DNA at the Material and Life Science Facility (MLF), J-PARC. The optical specification of DNA is as follows. In the center of the vacuum chamber, a sample position is located at 42 m away form the coupled moderator. The analyzer banks of Si(111) and Si(311) single crystal wafers which are pasted on the spherical surface, are mounted at the right and left side each in the vacuum chamber. The Bragg angle of those analyzer crystals are about 87.5 deg and the distance between the sample position and the analyzer crystal is about 2.3 m. The analyzed neutron beams are detected by the Hee gas position sensitive detector located at around the sample position. Then the expected energy resolution and the dynamic range of the Si(111) crystal analyzer are about 1 micro-eV and 40 micro-eV, respectively. We will report the optical principle and specification of DNA spectrometer.