スピンコントラスト変調中性子反射率測定法の開発

Development of spin contrast variation neutron reflectometry

熊田 高之   ; 阿久津 和宏*; 大石 一城*; 森川 利明*; 河村 幸彦*; 佐原 雅恵*; 鈴木 淳市*; 鳥飼 直也*

Kumada, Takayuki; Akutsu, Kazuhiro*; Oishi, Kazuki*; Morikawa, Toshiaki*; Kawamura, Yukihiko*; Sahara, Masae*; Suzuki, Junichi*; Torikai, Naoya*

スピンコントラスト法は、中性子の水素核に対する散乱能がスピンに依存する性質を利用して、無偏極試料の散乱からは得られない複合材料における特定成分間の構造的な結びつきを決定する手法である。我々は、これまで小角散乱測定に限定されてきたスピンコントラスト法を新たに中性子反射率測定に展開することにより、複合薄膜材料が作る複雑な表面・界面構造を一意に決定するスピンコントラスト中性子反射率法を開発した。実験は、反射率実験に合わせて新たに開発した水素核偏極装置をJ-PARC偏極中性子反射率計SHARAKU (BL17)に組み込み、シリコン基板上にスピンコートした高分子薄膜試料を測定した。結果、水素核偏極度20%において最大10倍程度異なる非相似の反射率曲線2本が得られた。2本の曲線を同一の構造因子をもちいて解析したところ、薄膜試料表裏2面の面粗さを一意に決定することに成功した。発表ではこれらの成果を報告するとともに、実験から明らかになった今後改良すべき点について言及する。

Scattering power of neutron against proton remarkably depends on relative direction of these spins. Spin contrast variation (SCV) is a technique to determine structure of composite materials from their polarized neutron scattering profiles that vary as a function of proton polarization. Very recently, we succeeded in the first SCV neutron reflectometry measurement. We determined roughness of two surfaces of a thin-film polymer from the SCV neutron reflection curves. We will use this technique to study structures of multilayered films such as coupling agents (glues) between organic and inorganic materials.