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Development of portable polarized $$^{3}$$He neutron spin filter and its application to magnetic field imaging at J-PARC

J-PARCでの可搬型偏極$$^{3}$$Heスピンフィルターの開発と磁気イメージングへの応用

酒井 健二 ; 奥 隆之; 林田 洋寿; 吉良 弘*; 篠原 武尚; 及川 健一; 原田 正英; 加倉井 和久; 相澤 一也; 新井 正敏; 坂口 佳史*; 鈴木 淳市*; 猪野 隆*; 大山 研司*

Sakai, Kenji; Oku, Takayuki; Hayashida, Hirotoshi; Kira, Hiroshi*; Shinohara, Takenao; Oikawa, Kenichi; Harada, Masahide; Kakurai, Kazuhisa; Aizawa, Kazuya; Arai, Masatoshi; Sakaguchi, Yoshifumi*; Suzuki, Junichi*; Ino, Takashi*; Oyama, Kenji*

中性子偏極実験において測定領域を熱外中性子まで広げることは興味深い。その実現には、$$^{3}$$He自身の核スピンを反転することで、冷から熱外まで幅広いエネルギー領域の中性子のスピン偏極と反転が可能な偏極$$^{3}$$Heスピンフリッパー(PHSF)が重要な役割を果たす。現在、J-PARC/MLFでは「可搬型PHSF」の開発を進めている。この装置は、$$^{3}$$Heガスを封入したガラスセルを、$$^{3}$$Heスピン偏極を保持するための直径20cm,長さ30cmの小型ソレノイド内に設置する。さらに、ガラスセルをレーザー照射することで、光ポンピング法(SEOP)により$$^{3}$$Heを偏極した後に、ソレノイドごと中性子ビームラインに移動することで、可搬型PHSFとして利用する。われわれは、MLFの中性子ビームライン(BL10)で、PHSFの特性試験を行い、$$^{3}$$He核スピン反転前後の中性子透過率比の2次元分布測定から、本装置がPHSFとして十分機能することや、サンプルコイルの簡単な磁気イメージを測定できることを実証した。

In polarized neutron experiments, it is interested in expanding measurable neutron energy region up to epithermal neutrons. For realizing this situation, a Polarized $$^{3}$$He Spin Flipper (PHSF) has a key role because it can polarize from cold to epithermal neutrons, and flip neutron spins by flipping the $$^{3}$$He nuclear spin direction. We have developed the portable PHSF consisting of a cylindrical glass cell filled with $$^{3}$$He gas which is installed a solenoid coil of 20 cm in diameter and 30 cm long. After polarizing the $$^{3}$$He gas by irradiating a laser light based on a SEOP technique, the PHSF is brought by hands to experimental areas with kept its polarization. We carried out the feasibility test on our portable PHSF in the MLF of J-PARC and demonstrated it worked well by evaluating flipping ratios of polarized neutrons and attempting to visualize magnetic fields generated by sample coils.

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