Quasi-elastic and inelastic neutron scattering spectrometer DNA in MLF, J-PARC and its application to materials science

J-PARCのMLFに設置された中性子準弾性散乱・非弾性散乱分光器DNAとその材料科学への利用

川北 至信  ; 松浦 直人*; 富永 大輝*; 山田 武*; 小林 誠*; 中川 洋   

Kawakita, Yukinobu; Matsuura, Masato*; Tominaga, Taiki*; Yamada, Takeshi*; Kobayashi, Makoto*; Nakagawa, Hiroshi

J-PARC MLFのBL02に設置された飛行時間分析型後方散乱分光器DNAは生体分子, ソフトマター, 電池材料や強相関電子系などの固体物質を対象に、ピコ秒からナノ秒にわたる原子・スピンダイナミクスを解明するための中性子準弾性・非弾性散乱装置である。ガドリニウム中性子吸収剤をアナライザーミラーにバックコートすることで高い信号雑音比を達成している。DNAには最大300Hzで回転するパルス整形チョッパーの他、87.5のブラッグ角で2.08meVの散乱中性子を取り出すSi111アナライザーミラーが設置されており、0.081.9(1/A)の運動量移行の領域をカバーする。最近、7.64meVの散乱中性子を選別し3.79(1/A)の運動量移行まで拡張できるSi311ミラーの設置を進めている。本発表では、Si311のコミッショニングの状況を含むDNAのスペックの紹介に加え、材料科学におけるいくつかの利用例を報告する。

The ToF back scattering spectrometer, DNA at BL02, MLF, J-PARC, is a tool for quasi-elastic and inelastic neutron scattering studies aiming at atomic and spin dynamics ranged from pico to nano sec in bio-molecules, softmatters and solid state materials such as ionic conductors including batteries and strongly-correlated electron system. High signal-to-noise ratio are achieved by Si analyzer mirrors back-coated with a Gd neutron absorber. DNA equips a pulse shaping chopper of max 300 Hz and Si111 analyzer mirrors which select the scattered neutrons only with 2.08 meV with the Bragg angle of 87.5 degree and cover a momentum transfer from 0.08 to 1.9 (1/A). Recently we start installation of Si311 analyzer mirrors too which select a scattered neutron with 7.64 meV and widen a momentum transfer range up to 3.79 (1/A). In this presentation, we introduce the spec of DNA including recent commissioning for Si311 analyzer mirrors and several applications to materials science.