Magnified wavelength-dependent neutron imaging with modulating permanent magnet sextupole lens

変調型永久磁石6極レンズを用いた拡大光学系による波長依存中性子イメージング

不破 康裕   ; 岩下 芳久*

Fuwa, Yasuhiro; Iwashita, Yoshihisa*

中性子の磁気モーメントは磁場の勾配との相互作用により力を受け、磁場勾配がレンズ軸からの距離に比例する6極磁石は中性子ビームのレンズとして機能する。6極磁場の大きさが固定されている場合にはレンズの焦点距離は中性子の波長とともに変化するが、パルス中性子のTOFに同期して磁場の強さを変調することにより、中性子ビームの焦点距離を広い波長範囲で一定に制御することができる。本研究では磁場変調機能を有する中性子レンズを開発し、拡大光学系を用いたイメージングの実現を目指している。HUNS(北海道大学中性子源)で行われた予備実験では、9から13Aの波長範囲の中性子に対して4倍の拡大倍率でのイメージングが実証した。拡大倍率とカバーする波長範囲は、磁石の変調強度とレンズユニットの数を変えることで調整可能である。この光学系を拡張することで、顕微鏡として機能する波長依存イメージングが可能になる。

The magnetic moment of the neutrons is forced due to its interaction with the gradient of the magnetic field, which bends the flight path of the neutrons. This effect makes a sextupole magnet, whose magnetic field gradient is proportional to its distance from the lens axis, acts as a lens for the neutron beam. When the magnitude of the sextupole magnetic field is fixed, the focal length of the lens changes with the wavelength of the neutrons. However, by modulating the magnetic field strength synchronously with the TOF of pulsed neutrons, the focal length of the neutron beam can be controlled to be constant over a wide wavelength range. In this study, we have developed a neutron lens with a magnetic field modulation function and aim to realize imaging using magnification optics. A preliminary experiment performed at HUNS (Hokkaido University Neutron Source) has demonstrated imaging with a magnification factor of 4x for neutrons in the 9 to 13 angstrom wavelength range. The magnification factor and the covered wavelength range can be adjusted by changing the modulation intensity of the magnet and the number of lens units. This optical system can be extended to enable wavelength-dependent imaging that functions as a microscope.