Developments of in-situ SEOP polarized He neutron spin filter in Japan

吉良 弘; 坂口 佳史; 奥 隆之; 鈴木 淳市; 中村 充孝; 新井 正敏; 遠藤 康夫; Chang, L.-J.; 加倉井 和久; 有本 靖*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 294, p.012014_1 - 012014_5, 2011/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/294/1/012014

The pulsed neutron source of J-PARC has started to operate in 2008 in Japan. To study structure of magnetic material and soft matters, polarized neutron scattering techniques are very important and powerful tools. It is urgently necessary for us to develop neutron spin polarizers for pulsed neutron scattering experiments. So we began the development of the in-situ SEOP system aiming to use it as a NSF for incident beam polarization and polarization analysis. In previous test performed by Ino et al., the He polarization reached 50% and not saturated yet. After that experiment, we began improving the SEOP system by installing the high power laser diode, the prism beam splitter and optimizing the beam-transform optics. By using this improved system, we performed the polarization test at BL10 in J-PRC and achieved the He polarization of 73%. We keep improving this in-situ SEOP system aiming to use it s an incident neutron polarizer at J-PARC.

Structure of glasses for He neutron spin filter cells

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 294(1), p.012004_1 - 012004_7, 2011/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/294/1/012004

In spin-exchange optical pumping, there is unknown excess relaxation, called the X-factor, that limits attainable He polarization. It is known that the X-factor depends on the glass containers. Hence, it is expected that there are cell-to-cell variations in microscopic structure among the cells and that these variations affect the attainable He polarization. However, microscopic structure of the glasses for He neutron spin filters has not been clarified yet. In this paper, we have performed precise X-ray diffraction measurements for the glasses at SPring-8 using synchrotron radiation. The structural differences are observed between several types of glasses, and also, between the GE180 glass pieces with different thermal treatment. Based on the results, the structural influence on the performance of He neutron spin filters is discussed.

Research on glass cells for He neutron spin filters

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 相澤 一也; 新井 正敏; et al.

Physica B; Condensed Matter, 406(12), p.2443 - 2447, 2011/06

https://doi.org/10.1016/j.physb.2010.12.020

Polarized He neutron spin filters have attracted much attention because of their available wide energy range for polarizing neutrons and their large solid-angle. To use He neutron spin filters for the experiments, it is necessary to produce glass cells with good quality. For this purpose, we made research on the glass cells from several aspects. Firstly, we investigated on the microscopic structure for several glasses by means of X-ray diffraction measurement and tried to find a good measure of evaluating the quality of the cells in terms of their structure. Secondly, we investigated on the glass window, which the laser beam passes through for optical pumping. Thirdly, the cells should be optimized for the polarized neutron scattering experiments and the background from the cells needs to be evaluated. The scattered intensity from the cell in small-angle neutron scattering will also be presented.

Characterization of glasses for He neutron spin filter cells

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 新井 正敏; 武田 全康; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 634(1, Suppl.), p.S122 - S125, 2011/04

Polarized He neutron spin filters are promising neutron polarizers in polarized neutron scattering experiments at facilities with two-dimensional detectors and pulsed neutron source. Although they are now operational at several institutions, it is still desired to be developed. Among required factors for the development, the study on the glasses in the filters is one of the important issues. In this paper, we report our recent investigation on the glass cells such as X-ray diffraction measurements and the measurements of the degree of circular polarization of the transmitted laser light through the glass window in the filter.

宇宙用炭素繊維強化プラスチックの熱衝撃特性に及ぼす照射効果

貴家 恒男; 江草 茂則; 宇田川 昂; 瀬口 忠男; 田村 直幸; 神山 隆之*; 菅原 憲明*; 中尾 建志*; 葭田 雄二郎*; 榊原 俊夫*; et al.

JAERI-M 88-238, 28 Pages, 1988/11

JAERI-M-88-238.pdf:2.16MB

変性したTGDDM-DDSをマトリックス樹脂とし、これを高強度中弾性炭素繊維(IM-6)で強化したIM-6/R6376複合材料および変性しいてないTGDDM-DDSをマトリックス樹脂に用いた高強度炭素繊維(T-300)強化複合材料T-300/3601材について、低温(-100C)、室温、高温(100C)における機械的特性に及ぼす電子線照射効果、並びに高温(110C)~低温(-90C)の熱衝撃特性に及ぼす電子線照射効果を検討し、これらの材料の宇宙環境への適応性を評価した。

偏極He中性子スピンフィルターの開発,3

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 鈴木 淳市; 中村 充孝; 新井 正敏; 遠藤 康夫; 加倉井 和久; 武田 全康; 脇本 秀一; et al.

no journal, , 

偏極中性子散乱実験は物質の磁気構造を明らかにするうえで極めて有効な手段である。JRR-3においても偏極中性子散乱実験はこれまで盛んに行われてきているが、100meV以上の高エネルギーの中性子の偏極については対応しきれず、これを可能にするHeスピンフィルターの適応が待ち望まれていた。一方、強力なパルス中性子線源を有するJ-PARCでは、高エネルギー領域を含む広いエネルギー領域の中性子を一度に偏極させることが望まれる。このとき、Heスピンフィルターを用いればこれが可能となる。また、セルを大型化すれば、大きい立体角での検極が可能となるという利点がある。以上のような観点から、われわれは、開発中のHeスピンフィルター(講演番号27pYK-8, 9)を実際の偏極中性子散乱実験に適応させるテスト実験を計画中である。本講演では、その計画と準備の詳細について報告する。

偏極Heスピンフィルターの開発とその現状,2

吉良 弘; 坂口 佳史; 奥 隆之; 鈴木 淳市; 中村 充孝; 新井 正敏; 遠藤 康夫; 加倉井 和久; 有本 靖*; 猪野 隆*; et al.

no journal, , 

原子核スピンが偏極したHeは、原子核スピンと反対向きのスピンを持つ中性子に対して非常に大きい吸収断面積を持つこと,散乱断面積が非常に小さいことから、中性子ビームの効果的かつクリーンな偏極手段として利用可能である。偏極Heを用いた中性子スピンフィルターには磁気スーパーミラーやホイスラー結晶といったこれまでに使われてきた中性子ビーム偏極手法に比べ、広い波長帯域の中性子に使用可能,高いエネルギーの中性子に対応可能,大立体角をカバーするフィルターを実現可能,余計な散乱を出さない、といった特徴があり、偏極中性子実験の高度化の観点から早急な実用化が望まれている。われわれはこれまで、SEOP(Spin Exchange Optical Pumping)方式による太鼓型Heセルの偏極実験を行ってきた。その結果、実験で必要とされる高いHeガス偏極度を実現するうえでの課題が明らかとなり、現在改善に取り組んでいる。当日は、国内の実験装置において必要とされる偏極He中性子スピンフィルターのデザイン,性能を紹介するとともに、実現に向けた取り組みと現行システムの改良点を紹介する予定である。

偏極He中性子スピンフィルターのHeガス偏極度の評価手段の開発

吉良 弘; 坂口 佳史; 奥 隆之; 鈴木 淳市; 中村 充孝; 新井 正敏; 遠藤 康夫; 有本 靖*; 猪野 隆*; 清水 裕彦*; et al.

no journal, , 

原子核スピンが偏極したHeは、原子核スピンと反対向きのスピンを持つ中性子に対して非常に大きい吸収断面積を持つこと,散乱断面積が非常に小さいことから、中性子ビームの効果的かつクリーンな偏極手段として利用可能である。偏極Heを用いた中性子スピンフィルターには磁気スーパーミラーやホイスラー結晶といったこれまでに使われてきた中性子ビーム偏極手法に比べ、広い波長帯域の中性子に使用可能,高いエネルギーの中性子に対応可能,大立体角をカバーするフィルターを実現可能,余計な散乱を出さない、といった特徴がある。時間とともに減極するHe原子核スピン偏極度を決定する必要があり、ビームラインでも使用可能な、小型NMR装置の開発を高エネルギー加速器研究機構と協力して進めている。また、今後の開発ではセルの大型化(Si単結晶の窓を持つ太鼓型セル等)、及び扇型セルのように形状の複雑化が予想され、従来のNMR装置では偏極度測定が困難になると考えられることから、EPR測定によるHeガス核スピン偏極度測定装置の検討も行っている。発表では、これらのHeガス核スピン偏極度測定手段の開発の状況,実験結果等について報告する。

Current status and perspective of neutron polarizing device development and application in neutron scattering experiments in Japan

奥 隆之; 吉良 弘; 坂口 佳史; 酒井 健二; 鈴木 淳市; 中村 充孝; 篠原 武尚; 小泉 智; 高田 慎一; 相澤 一也; et al.

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学実験施設は、2008年12月に一般ユーザーに向けて中性子ビーム利用実験をスタートさせた。パルス中性子源の線源出力は徐々に上昇し、現在120kWに達しており、また、線源出力の上昇とともに、ユーザーの課題数も増加している。この状況下、2008年度より5か年計画で中性子ビーム利用高度化技術開発プロジェクトがスタートした。本プロジェクトには、国内の6研究機関が参画し、中性子偏極,集光,イメージング技術の開発を行う。会議では、国内における中性子ビーム利用高度化技術開発の現状と今後の展望について紹介する。

偏極He中性子スピンフィルターのガラスセルの開発,2

坂口 佳史; 吉良 弘; 奥 隆之; 篠原 武尚; 鈴木 淳市; 酒井 健二; 中村 充孝; 鈴谷 賢太郎; 新井 正敏; 武田 全康; et al.

no journal, , 

われわれは、偏極中性子散乱実験における中性子偏極デバイスとして注目されている偏極He中性子スピンフィルターの開発を行っている。散乱実験でHeフィルターを用いる際、高いHe偏極度と長い緩和時間が得られ、行う散乱実験に見合った大きさを持つことが望まれるが、そのためには、ガラスセルの開発が重要である。本講演では、大型化と、高いHe偏極度,長い緩和時間を目指して行っている、最近のわれわれのセル製作状況について報告する。さらに、最近、X因子と呼ばれる、セル依存性のある未知の緩和が注目されているが、これを解明する目的で、SPring-8, BL04B2において、偏極He中性子スピンフィルターに用いるガラスの精密X線回折測定を行った。講演では、得られた実験結果の詳細を報告する。