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JAEAにおける偏極$$^{3}$$He中性子スピンフィルターの開発の現場

Current status of the development of the $$^{3}$$He spin filter in JAEA

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

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

$$^{3}$$He中性子スピンフィルターは$$^{3}$$Heガスとアルカリ金属をガラスセルに封入した中性子偏極デバイスである。$$^{3}$$He原子核の中性子吸収断面積は大きなスピン依存性をもち、偏極した$$^{3}$$Heガスに中性子を透過させることにより、広いエネルギー範囲の中性子ビームを偏極させることが可能である。ガラスセルに円偏光レーザーを照射することによりスピン交換法(Spin Exchange Optical Pumping : SEOP)を用いて$$^{3}$$He原子核を偏極させる。現在原子力機構(JAEA)ではJ-PARC MLFで使用するための$$^{3}$$He中性子スピンフィルターの開発を進めている。最近では、Frequency Sweep AFP-NMRを用いた高速、かつ、ロスの少ない$$^{3}$$Heスピン反転技術や電子スピン共鳴法を用いた中性子ビームを使わない$$^{3}$$He偏極率の評価システムなどを導入した。また、$$^{3}$$He中性子スピンフィルターを製作するための$$^3$$Heガス封入システムの開発も行い、より高性能なスピンフィルターの開発に取り組み始めている。本発表ではJAEAにおける現在の開発の状況について報告する。

$$^3$$He spin filter is a neutron polarization device composed of polarized $$^3$$He gas and alkali metal encapsulated into a special glass cell. Since a neutron absorption cross section of $$^3$$He has very large spin dependence, a polarized neutron beam for a wide energy range can be obtained passing through the polarized $$^3$$He gas. $$^3$$He nuclei are polarized irradiating a circularly polarized laser, which is referred to as Spin Exchange Optical Pumping method. The development of the $$^3$$He spin filter is ongoing in JAEA. Recently a spin flip technique of $$^3$$He using frequency sweep NMR and a measurement system of $$^3$$He polarization using electron paramagnetic resonance were developed. Additionally, a vacuum system to make $$^3$$He spin filter is also constructed.

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