Optimization of dynamic nuclear polarization system for contrast variation in small angle neutron scattering

中性子小角散乱装置におけるコントラスト変調のための核スピン偏極システムの最適化

能田 洋平

Noda, Yohei

水素核スピン偏極の小角散乱への応用に着目し、重水素化の難しいシリカ補強材充填ゴムに対して、核スピン偏極によるコントラスト変調を実現してきた。前回のSANS実験では水素核スピン偏極度(upスピンとdownスピンの割合の差)は26%止まりであったが、更に向上させることで、より広い幅でのコントラスト変調を達成できる。核スピン偏極度を向上せるため、電子スピンから水素核スピンへの偏極移動を促しているマイクロ波(94GHz)照射強度の増強を実施した。結果として、水素核スピン偏極度を50.8%へと増大させることに成功した。本研究成果を活かすことで、J-PARCにおける中性子小角散乱実験のパフォーマンス向上が期待できる。

We have applied proton spin polarization to contrast variation method in small angle neutron scattering (SANS) study. Especially, we succeeded in applying this technique to silica-filled rubber, which is not easily fabricated in a deuterated form. At the last SANS experiment, degree of proton spin polarization (i.e., the population difference between up and down spins) was limited (26 % at maximum). It is essential to enhance proton spin polarization further in order to modify scattering contrast widely and separate partial scattering functions presicely. Toward this, as a result of inteisifying microwave irradiation, we finally enhanced proton spin polarization up to 50.8% for TEMPO-doped polystyrene. The achieved result will improve performance in SANS experiment at J-PARC.