Development of AC magnetic field imaging technique using polarized pulsed neutrons at J-PARC

J-PARCにおける偏極中性子を用いた交流磁場イメージング手法の開発

廣井 孝介  ; 篠原 武尚   ; 林田 洋寿*; 和田 直大*; 及川 健一   ; 原田 正英   ; 甲斐 哲也   ; 新井 正敏

Hiroi, Kosuke; Shinohara, Takenao; Hayashida, Hirotoshi*; Wada, Naohiro*; Oikawa, Kenichi; Harada, Masahide; Kai, Tetsuya; Arai, Masatoshi

J-PARCにおいて偏極パルス中性子を用いた定量的磁気イメージング手法の開発を行ってきた。本手法を稼働中のモーターなど工業製品内の磁気の測定に応用するためには、時間的に強度が変化する交流磁界のイメージング手法を確立する必要がある。本発表ではBL10"NOBORU"にて行った交流磁界の定量化実験について報告する。小型コイルに商用電源周波数付近の50.5Hzの交流電流を印加し、コイルがつくる交流磁界の定量化を試みた。実験で得られた偏極度分布像に関してコイル中心付近の偏極度の波長依存性を調べたところ、交流磁界により中性子スピンが歳差運動をしたものと考えられる偏極度の振動現象が観測された。この振動を中性子スピンの歳差運動をもとにした計算モデルでフィッティングしたところ、交流磁界の振幅強度は3.220.1410A/mと見積もられた。これは流した電流値から予想される3.310A/mとほぼ等しく、交流磁界強度の定量評価に成功したものと考えられる。

We have been developing a quantitative magnetic field imaging technique at J-PARC. Applying this method to observe a magnetic field in industrial products, it is necessary to extend this technique to the AC magnetic field driving at a frequency of commercial power supply (5060Hz). In this study, we attempted to measure an AC magnetic field quantitatively with the TOF method. Magnetic field imaging experiments were performed at the beam line of BL10 "NOBORU" in the Materials and Life science experimental Facility (MLF) of J-PARC. An AC magnetic field was produced by applying an AC electric current to a small solenoid coil. Polarization images were obtained under applying the AC field in the coil and wavelength dependence of polarization in a selected area was analyzed, in which polarization changes due to the neutron spin rotation were observed. By fitting the results with a model assuming that only the magnetic field inside the coil contributed to the neutron spin rotation, the amplitude of applied AC field was estimated to be 3.220.1410A/m, which was corresponded to the designed value of 3.310A/m.