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Development of compact laser optics for an in-situ spin-exchange optical pumping $$^3$$He neutron spin filter

オンビームSEOP型$$^3$$He中性子スピンフィルターのための小型レーザー光学系の開発

奥 隆之; 林田 洋寿*; 吉良 弘*; 酒井 健二 ; 廣井 孝介; 篠原 武尚; 坂口 佳史*; 猪野 隆*; 大山 研司*; Chang, L.-J.*; 中村 充孝; 鈴木 淳市*; 清水 裕彦*; 相澤 一也; 新井 正敏; 遠藤 康夫; 加倉井 和久

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

$$^3$$He-NSFは、広いエネルギー範囲の中性子に対して有効に働き、特に数十ミリeV以上の高いエネルギー領域で有効であることから、磁気励起の研究などで役立つと期待されている。また、$$^3$$He-NSFは、大きな立体角をカバーすることが出来、ほとんど散乱させることなく中性子を偏極できるので、小角散乱や反射率計の検極子としても適している。さらに、近年開発された偏極パルス中性子を用いた磁気イメージング法の実用化においても、$$^3$$He-NSFは要のデバイスとして期待されている。そこで、J-PARCのようなパルス中性子実験施設において、$$^3$$He-NSFを実用化するためには、装置を放射線の遮蔽体内に設置する必要があるため、装置を安定でかつセットアップや運転が容易なものにする必要がある。そこで、我々は体積型ホログラフィック回折格子を用いて、スピン交換型光ポンピング(SEOP)$$^3$$He偏極システム用の小型レーザー光学系を開発し、それを用いてオンビームSEOP型$$^3$$He-NSFシステムを構築した。会議では、このシステムの内容と、更なる性能向上の取り組みについて紹介する。

The $$^3$$He NSF is effective even for neutrons with energy higher than several-tens-meV, so that it will be useful for the study of high-energy magnetic excitation. Since the $$^3$$He NSF can also cover a large solid angle and polarize neutrons without deflecting them from their original course, it is suitable for the analyzer for SANS instruments and reflectometers. In order to apply the $$^3$$He NSF to experiments at a pulsed neutron experimental facility such as the J-PARC, it is important to make the system stable and easy to setup and operate, because the system is located inside a radiation shield for high energy $$gamma$$ ray and neutrons. In this study, we have developed compact laser optics with a volume holographic grating (VHG) element for a spin-exchange optical pumping (SEOP) system, and composed an in-situ SEOP $$^3$$He NSF. The design and performance of the in-situ SEOP $$^3$$He NSF will be then presented, and its possible application will be discussed.

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