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Measurement of neutron scattering cross section of nano-diamond with particle diameter of approximately 5 nm in energy range of 0.2 meV to 100 meV

0.2meVから100meVのエネルギー範囲における約5nmの粒子サイズを有するナノダイアモンドの中性子断面積測定

勅使河原 誠; 土川 雄介*; 市川 豪*; 高田 慎一; 三島 賢二*; 原田 正英; 大井 元貴; 河村 幸彦*; 甲斐 哲也 ; 河村 聖子; 中島 健次 ; 池田 裕二郎; 鬼柳 善明*

Teshigawara, Makoto; Tsuchikawa, Yusuke*; Ichikawa, Go*; Takata, Shinichi; Mishima, Kenji*; Harada, Masahide; Oi, Motoki; Kawamura, Yukihiko*; Kai, Tetsuya; Kawamura, Seiko; Nakajima, Kenji; Ikeda, Yujiro; Kiyanagi, Yoshiaki*

ナノダイアモンドは、冷中性子以下のエネルギーにおける反射材として注目されている。ナノダイアモンドを用いた中性子源の高度化には、断面積データの整備が必要である。そのため、この論文では、中性子の透過率の測定から0.2meVから100meVの範囲で全断面積を測定した結果を報告する。測定した全断面積は、エネルギーが低くなるにつれて大きくなり、グラファイトと比較すると0.2meVで約2桁以上高くなることが分かった。その全断面積に占める非弾性散乱の寄与を調べるため、中性子のエネルギー1.2, 1.5, 1.9及び5.9meVで中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、測定したエネルギーにおいて、全断面積に占める非弾性散乱の寄与がほぼ無視できることも分かった。さらに、中性子小角散乱実験の結果から、全断面積の高くなる要因として、前方方向、いわゆる小角方向への散乱の寄与が高いことが示された。

A nano-diamond is an attractive neutron reflection material below cold neutron energy. The total neutron cross section of a nano-diamond was derived from a neutron transmission measurement over the neutron energy range of 0.2 meV to 100 meV because total neutron cross section data were not available. The total cross section of a nano-diamond with particle size of approximately 5 nm increased with a decrease in neutron energy to 0.2 meV. It was approximately two orders of magnitude larger than that of graphite at 0.2 meV. The contribution of inelastic scattering to the total cross section was to be shown negligible small at neutron energies of 1.2, 1.5, 1.9, 2.6, and 5.9 meV in the inelastic neutron scattering measurement. Moreover, small-angle neutron scattering measurements of the nano-diamond showed a large scattering cross section in the forward direction for low neutron energies.

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