Development of laser optics for a spin-exchange optical pumping He neutron spin filter at J-PARC

J-PARCにおけるスピン交換光ポンピングHe型中性子偏極素子用レーザー光学系の開発

奥 隆之   ; 吉良 弘*; 林田 洋寿*; 酒井 健二 ; 猪野 隆*; 廣井 孝介  ; 篠原 武尚   ; 加倉井 和久*; 鈴木 淳市*; 相澤 一也  

Oku, Takayuki; Kira, Hiroshi*; Hayashida, Hirotoshi*; Sakai, Kenji; Ino, Takashi*; Hiroi, Kosuke; Shinohara, Takenao; Kakurai, Kazuhisa*; Suzuki, Junichi*; Aizawa, Kazuya

これまでにJ-PARCにおけるパルス中性子ビームの有効利用を目的として、広いエネルギー帯域の中性子偏極に有効なHe型中性子フィルター(He-NSF)の開発および高度化に取り組んできた。He-NSFは数十meVまでの高いエネルギーの中性子を、ビームを乱すこと無く偏極できる唯一のデバイスである。また、大きな断面積をカバーできることから、パルス偏極中性子を用いたイメージングにも有力なデバイスである。J-PARCの様な高強度パルス中性子源施設では、重厚な放射線遮蔽体内に装置を設置する必要があるため、我々はこれまでにコンパクトで使いやすい汎用的なレーザー光学系とそれを用いたHe中性子偏極フィルターシステムの開発に取り組んできた。また、最近、大きな断面積の中性子ビームを偏極するための高度化研究として、大型He偏極子の実現に必要な、高強度コンパクトレーザー光学系の開発に取り組んでいる。会議では、これまでの成果について紹介するとともに、現在開発に取り組んでいる高強度コンパクトレーザー光学系について発表する。また、我々の開発体制の現状について報告し、今後の偏極子高度化研究の方針について議論する。

We have been developing a He neutron spin filter (NSF) for the efficient utilization of pulsed neutrons, since it can polarize neutrons effectively in a wide energy range. The 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 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 addition, the He NSF will be a key device in the application of recently developed magnetic field imaging technique by using polarized pulsed neutrons, since it can polarize a neutron beam with a large cross section without deteriorating projection image of the transmitted neutrons. In order to apply the 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 situation, we have been developing laser optics with a Volume Bragg Grating (VBG) element for a spin-exchange optical pumping (SEOP) system, and an in-situ SEOP He NSF. The recent status of the work and results will be presented.