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A Neutron depolarization measurement of a single crystal Fe by using a $$^3$$He neutron spin filter and magnetic super-mirrors

$$^3$$He中性子スピンフィルターおよび磁気スーパーミラーを用いた単結晶鉄試料の透過中性子偏極度解析実験

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

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

J-PARCのパルス中性子源の有効利用を目的として、共用ビームラインBL15, BL17, BL18, BL22で用いる、$$^3$$He型中性子偏極デバイスの高度化研究を推進している。これまでに、我々は小角散乱装置(BL15), 偏極中性子反射率計(BL17), パルス中性子イメージング装置(BL22)において、$$^3$$He型中性子偏極デバイスを検極子として用いて中性子偏極度解析実験を実施し、リーズナブルな結果を得ている。今回、単結晶回折装置(BL18)において、$$^3$$He型中性子偏極デバイスを入射中性子の偏極子として用いて、単結晶鉄試料の偏極中性子回折実験を行った。その結果、期待されたブラッグピークの中性子スピン極性依存性が観られなかった。そこで、鉄試料内での偏極中性子の減偏極効果を調べるために、中性子源特性試験装置(BL10)においてBL18の実験で用いた単結晶鉄試料を透過した中性子の偏極度解析実験を実施した。その結果、試料内で中性子の偏極度が著しく減衰していることが分かった。また、試料内での中性子の減偏極効果を考慮すると、単結晶鉄試料の偏極中性子回折実験で観られたブラッグピークの中性子スピン極性依存性を定量的に説明することができた。会議では、単結晶鉄試料の透過中性子偏極度解析実験の結果を紹介するとともに、試料内での中性子の減偏極の原因について議論する予定である。

We performed demonstrative experiments using the $$^3$$He-NSF at small-angle scattering (BL15 TAIKAN), reflection (BL17 SHARAKU) and imaging instrument (BL22 RADEN) of J-PARC MLF, and got reasonable results. Then, we have performed a demonstrative study of polarized-neutron single-crystal diffraction measurement at BL18 (SENJU). The sample was a single crystal Fe. As the result, expected flipping ratios of Bragg beaks were not observed. Therefore, we have performed a depolarization experiment of neutrons transmitted through the sample, and found out neutron severe depolarization occurred in the sample which was almost magnetically saturated under an applied magnetic field of 4.2 kG. In this paper, we will show the experimental results of the depolarization experiment of neutrons transmitted through the single crystal Fe and discuss them.

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