Influence of heating on neutron multilayer mirror

加熱による中性子多層膜ミラーの影響

田村 格良  ; 新居 昌至 ; 丸山 龍治   ; 曽山 和彦  

Tamura, Itaru; Arai, Masaji; Maruyama, Ryuji; Soyama, Kazuhiko

JRR-3の中性子ビーム設備を改良するために、スーパーミラーを使用した中性子導管を液体水素減速材の近くに設置することを考えている。そのため、放射線による中性子導管の温度上昇が予想される。中性子スーパーミラーの性能は加熱によって低下することが知られている。中性子スーパーミラーの性能に及ぼす加熱の影響を調べるために、イオンビームスパッタリング法で成膜した多層膜ミラーの加熱における反射率プロファイルを測定した。なお、スーパーミラーは厚みの違う膜を重ねて多層膜としているため、膜の厚みが一定である多層膜ミラーを試料として選択することで、測定結果を分かりやすくしている。これらの反射率プロファイルを用いて、拡散層の厚さおよび界面粗さを分析した。X線反射率計の測定の結果、443Kで加熱した試料において、Ni/Ti多層膜ミラーの厚さは2%減少し、第1のブラッグ反射の強度を1/3に減少していることが分かった。

For upgrading the neutron beam facility of the JRR-3, neutron guides are planned to be installed close to the liquid hydrogen moderator, therefore a temperature rise of the neutron guide by nuclear radiation heating is expected. It is known that the performance of a neutron supermirror is degraded by heating. In order to investigate the influence of heating on the performance of the neutron supermirror, reflectivity profiles of the heated multilayer mirrors which were coated by ion beam sputtering technique were measured. Thickness of diffusion layer and interface roughness were analyzed by using these reflectivity profiles. It was found that the thickness of the Ni/Ti multilayer mirror was reduced by 2% and the intensity of the first Bragg reflection was reduced to one third at 443K by using X-ray reflectometer.