Development and application of an in-situ SEOP He neutron spin filter at J-PARC/MLF

J-PARC/MLFにおけるオンビームSEOP型He中性子偏極フィルターの開発と応用

奥 隆之   ; 吉良 弘*; 林田 洋寿; 酒井 健二 ; 篠原 武尚   ; 坂口 佳史*; 猪野 隆*; 有本 靖*; 大山 研司*; 平賀 晴弘*; Chang, L.-J.*; 中村 充孝   ; 鈴木 淳市*; 清水 裕彦*; 新井 正敏; 遠藤 康夫; 加倉井 和久

Oku, Takayuki; Kira, Hiroshi*; Hayashida, Hirotoshi; Sakai, Kenji; Shinohara, Takenao; Sakaguchi, Yoshifumi*; Ino, Takashi*; Arimoto, Yasushi*; Oyama, Kenji*; Hiraka, Haruhiro*; Chang, L.-J.*; Nakamura, Mitsutaka; Suzuki, Junichi*; Shimizu, Hirohiko*; Arai, Masatoshi; Endo, Yasuo; Kakurai, Kazuhisa

J-PARC/MLFにおけるパルス偏極中性子の利用研究を実現するために、オンビームSEOP型He中性子偏極フィルターの開発を行っている。He中性子偏極フィルターは、広いエネルギー範囲の中性子を偏極できることから、広いq範囲をカバーする実験や高エネルギーの磁気励起やフォノンの観測実験などに有効なデバイスである。このHe偏極フィルターをJ-PARC/MLFのような大強度パルス中性子源施設の装置に導入するためには、装置を重厚な遮蔽体内に設置する必要があるため、装置をコンパクトでかつ安定なものにする必要がある。そこで、われわれは ボリュームホログラフィックグレーティング(VHG)素子を用いて、オンビームSEOP型He偏極フィルター用のコンパクトなレーザー光学系を開発した。そして、そのレーザー光学系を組み込んで作り上げたオンビームSEOP型He偏極フィルターを用いて、中性子小角散乱や中性子反射率測定における偏極度解析実験や空間磁場イメージングのテスト実験を開始した。発表では、新しく開発したオンビームSEOP型He偏極フィルターのデザインや中性子を用いたテスト実験の結果について紹介する。

The He based neutron polarizer is useful in experiments such as polarized neutron scattering experiments in a wide q-range, etc., since it is effective for neutrons in a wide energy range. To introduce the in-situ SEOP polarized He neutron spin filter into the instruments of the pulsed neutron facility such as J-PARC/MLF, it is important to make the system compact and stable, because the system is located inside thick and bulky radiation shields for high energy ray and neutrons. In this study, we have developed a compact laser optics with a volume holographic grating element, and composed an in-situ SEOP He neutron spin filter. We have started to apply the He spin filer as an analyzer to polarized neutron small angle scattering and reflection measurements. In this paper, we report the design of our SEOP He neutron spin filter system and some results of the related polarized neutron beam experiments.