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JAEAにおける$$^{3}$$He中性子スピンフィルターの開発

Development of the $$^{3}$$He neutron spin filter at 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

共通技術開発セクションでは、J-PARC物質・生命科学実験施設の大強度中性子ビームを最大限活用するために、$$^{3}$$Heスピンフィルターの開発を行なっている。$$^{3}$$Heスピンフィルターは特殊なガラスセルに$$^{3}$$Heガスとアルカリ元素を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持つため、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で偏極中性子ビームを得ることが可能である。$$^{3}$$Heスピンフィルターに大強度円偏光レーザーを照射し、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。現在原子力機構では電子スピン共鳴法(EPR)を用いた$$^{3}$$He偏極率の評価システムを開発し、中性子ビームを使わずとも$$^{3}$$Heスピンフィルターの性能を正確に評価できるようになった。また、$$^{3}$$Heスピンフィルターを製作するためのガス封入システムの開発も行い、RbとKをガラスセルに封入するHybrid SEOP法を使用した高性能な$$^{3}$$Heスピンフィルターの開発に取り組んでいる。本発表では原子力機構における開発の現状について報告する。

The technology development section carries out the development of the neutron polarization device: $$^{3}$$He Spin Filter. $$^3$$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 can be obtained passing through the polarized $$^3$$He gas. $$^3$$He nuclei are polarized irradiating a circularly polarized laser (Spin Exchange Optical Pumping method). The development of the $$^3$$He spin filter is ongoing in JAEA. A system for the electron paramagnetic resonance, which can measure the $$^3$$He polarization without the neutron beam, was developed. Additionally, a vacuum system to make $$^3$$He spin filter was constructed and the development of high quality $$^3$$He spin filter using Rb and K (Hybrid SEOP) is also ongoing. The current status of the development at JAEA will be presented.

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