高圧中性子実験用集光ミラーの開発

Development of supermirror focusing device for high-pressure neutron diffraction measurements

有馬 寛; 小松 一生*; 鍵 裕之*; 阿部 淳; 佐野 亜沙美   ; 服部 高典   ; 内海 渉

Arima, Hiroshi; Komatsu, Kazuki*; Kagi, Hiroyuki*; Abe, Jun; Sano, Asami; Hattori, Takanori; Utsumi, Wataru

J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)のBL11に高圧専用の中性子回折実験装置"PLANET"が建設中である。PLANET装置において特に重要となる要素技術の一つが中性子集光である。本研究では1以下の短波長中性子を試料位置に集めることを目的にガイド管型のミラーを用いた集光デバイスを製作しその性能評価を行った。実験はビーム特性の測定と標準試料を用いての回折パターン測定をBL19にて行った。集光デバイスを用いることによりビームサイズは2.67.7(mm)になり、またピーク位置でのビーム強度は1.4倍となった。これらの値はシミュレーション結果とよく一致する。回折パターンについて、ピーク強度については短波長側までおおむね1.4倍程度のゲインが得られた。また、バックグラウンドが約20%減少した。これらの結果から本デバイスは実際の回折実験においても測定効率の向上に有効であるといえる。また、本研究結果は同様の手法により設計,製作を行ったPLANET装置の全長11.5mの中性子輸送ガイド管についてのシミュレーション結果を実証するものである。

There are principal experimental obstacles for neutron diffraction measurements under high-pressure conditions. One is very weak signal obtained from the tiny sample of only a few cubic millimeters volume. Therefore, it is necessary to focus the neutron beam spatially at a small spot below a few square millimeters so as to increase the flux at the sample position and to reduce background noise. In this study, a supermirror guide for high-pressure diffraction study is developed. The test results show that the guide can lead to a flux gain of about 1.4 at sample position for the neutron wavelength above 0.7 .