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論文

Effect of Si interlayers on the magnetic and mechanical properties of Fe/Ge neutron polarizing multilayer mirrors

丸山 龍治; 山崎 大; 岡安 悟; 武田 全康; 是津 信行*; 永野 幹典*; 山村 和也*; 林田 洋寿; 曽山 和彦

Journal of Applied Physics, 111(6), p.063904_1 - 063904_10, 2012/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:19.61(Physics, Applied)

Fe/Ge多層膜の界面に薄いSi層を積層させて得られるFe/Si/Ge/Si多層膜を中性子偏極スーパーミラーとして用いた際に、中性子の偏極性能を得るために必要な外部磁場が小さく抑えられることが知られている。このメカニズムを解明するために、中性子偏極反射率,磁化,膜応力測定等を行った。中性子偏極性能を得るために必要な外部磁場の大きさは膜応力の大きさに比例し、Fe/Si/Ge/Si多層膜では膜応力が著しく小さいという結果が得られ、中性子偏極スーパーミラーの成膜において膜応力を減少させることの重要性が示された。さらに、これらの多層膜に対してX線光電子分光測定を行った結果、Fe/Si/Ge/Si多層膜ではSiがGe層全体に分布していることがわかった。SiとGeとは比率によらず固溶体を形成することが知られており、これが膜応力の蓄積を妨げているのではないかと考えられる。

論文

Performance study of the cryogenic system for ITER CS model coil

加藤 崇; 濱田 一弥; 河野 勝己; 松井 邦浩; 檜山 忠雄; 西田 和彦*; 本田 忠明*; 種田 雅信*; 関口 修一*; 大都 起一*; et al.

ICEC16/ICMC Proceedings, p.127 - 130, 1996/00

ITER中心ソレノイド・モデル・コイル実験用冷凍機を製作した。本冷凍機は、冷凍能力5kW(4.5K)又は液化能力800l/hの能力を有し、原研のこれまでの技術開発結果を用いて開発した大型ヘリウム冷凍機である。本論文において、設計諸元を紹介すると共に計測した本システムの熱力学的特性結果を報告する。

口頭

Neutron-beam focusing with a large-m supermirror on a high-precision ellipsoidal surface

山崎 大; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 高井 宏之*; 山村 和也*

no journal, , 

Development of a neutron focusing mirror, which combines high-Q supermirror with ultra high-precision substrates, will be presented. In recent years, Maruyama et al. have developed high-Q supermirror using an ion-beam sputtering instrument. In the other hand, Yamamura et al. have developed ultra-precise surface shaping techniques using Numerically Controlled Local Wet Etching (NC-LWE) and Plasma CVM. Combining these techniques enables us to develop high-performance focusing mirrors for neutrons with larger acceptance angles. Test results of an m=4 supermirror on ellipsoidal surface of synthetic quartz will be shown in the presentation.

口頭

高精度非球面基板上の高性能スーパーミラーによる中性子集光と斜入射小角散乱

山崎 大; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 高井 宏之*; 永井 幹典*; 山村 和也*

no journal, , 

原子力機構と大阪大学では大面積イオンビームスパッタリングによる高性能中性子スーパーミラーに数値制御ローカルウェットエッチング(LWE)による高精度曲面基板を組合せた集光法の開発を行っている。前者により、高い全反射臨界角と反射率,散漫散乱の低減、後者により高い曲面形状精度,ラフネスの低減,基板サイズの大型化を一気に図る。スーパーミラーによる反射型集光は色収差を持たないため、J-PARCなどの白色ビームにそのまま適用できるのも大きな強みである。本件では開発の第1弾として、NiC/Tiスーパーミラー(m=4)をLWE加工した1次元楕円面基板(合成石英)に成膜した集光ミラーを製作し、その単色ビームによる特性測定を行った。その結果、ビームを0.35mm幅に集光し、6倍のゲインを得ることができた。S/N比は3桁以上を示している。本件では、さらに集光ミラーの斜入射小角散乱への適用についても検討する。

口頭

高精度楕円スーパーミラーによる白色中性子集光

山崎 大; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 永野 幹典*; 山村 和也*

no journal, , 

大面積イオンビームスパッタリングによる高性能中性子スーパーミラーに数値制御ローカルウェットエッチング(LWE)による高精度曲面基板を組合せた超高精度集光法の開発である。NiC/Tiスーパーミラー(m=4)をLWE加工した1次元楕円面基板(合成石英)に成膜した集光ミラーを製作し、その白色冷中性子ビームによる集光特性測定を行った。ビームの波長領域は3${AA}$である。その結果、0.25mmのスリットから出た発散ビームを2.1m後方で再び0.25mm幅に集光し、6倍のゲインを得ることができた。集光ピークの裾に現れる、集光ミラーからの散漫散乱は十分小さく抑えられていた。また、集光ビームと非集光ビームの波長分布を測定し、波長ごとの集光効率を求めたところ、ほぼスーパーミラー自身の反射率プロファイルどおりに各波長が集光できていることが確かめられた。以上から、この集光ミラーがJ-PARCなどパルス中性子ビームの集光に有効な性能を持っていることが示された。今後はミラーの大型化,多重化によってさらなる集光効率の向上を図る。

口頭

Design concept of the J-PARC polarized neutron reflectometer

山崎 大; 武田 全康; 曽山 和彦; 丸山 龍治; 永野 幹典*; 山村 和也*

no journal, , 

J-PARC偏極中性子反射率計について、面内構造解析のための集光デバイス開発を中心に述べる。これは大面積イオンビームスパッタリングによる高性能中性子スーパーミラーに数値制御ローカルウェットエッチング(LWE)による高精度曲面基板を組合せた集光法の開発を行っている。前者により、高い全反射臨界角と反射率,散漫散乱の低減、後者により、高い曲面形状精度,ラフネスの低減,基板サイズの大型化を一気に図る。スーパーミラーによる反射型集光は色収差を持たないため、J-PARCなどの白色ビームにそのまま適用できるのも大きな強みである。これまでの特性試験では、発散角0.12度のビームをほぼミラー反射率に近い効率で0.25mmのサイズに集光することに成功している。本研究ではさらに広い発散角をうける集光デバイスの開発により、高効率の斜入射小角散乱測定の実現を目指す。

口頭

大型中性子集光スーパーミラーの開発

山崎 大; 丸山 龍治; 林田 洋寿; 曽山 和彦; 永野 幹典*; 山家 史也*; 山村 和也*

no journal, , 

数値制御ローカルウェットエッチング法と表面研磨を組合せた石英基板表面の形状創成と高性能スーパーミラー成膜により、400mmL$$times$$100mmWの1次元楕円型スーパーミラーを開発した。ミラー形状は長手方向400mmにわたって楕円,幅方向100mmにわたっては平板である。J-PARC BL10(NOBORU)における集光特性測定では、波長3.5${AA}$以上の中性子の集光に成功し、集光サイズ0.20mm.ピーク強度ゲイン52を達成した。また、表面形状測定の結果ミラー成膜後でも楕円表面の形状誤差は3$$mu$$m(PV)以下、表面粗さは0.2nm(RMS)程度に抑えられており、400mm長さでも非常に高い形状精度を維持していることがわかった。押付け・接着法によっても第1段階として400mmL$$times$$35mmWの1次元楕円集光ミラーを試作している。この形状測定及び集光特性測定の結果については講演にて報告する。

口頭

高精度楕円スーパーミラーによる白色中性子集光,2

山崎 大; 丸山 龍治; 林田 洋寿; 曽山 和彦; 永野 幹典*; 山家 史也*; 山村 和也*

no journal, , 

NC-LWE法と表面研磨を組合せた石英基板表面の形状創成と高性能スーパーミラー成膜により、400mmL$$times$$100mmWの1次元楕円型スーパーミラーを開発した。J-PARC BL10(NOBORU)における集光特性測定では、波長3.5${AA}$以上の中性子の集光に成功し、集光サイズ0,20mm,ピーク強度ゲイン52を達成した。また、表面形状測定の結果ミラー成膜後でも楕円表面の形状誤差は3$$mu$$m(PV)以下,表面粗さは0.2nm(RMS)程度に抑えられており、400mm長さでも非常に高い形状精度を維持していることがわかった。これまでの開発により、$$mu$$mオーダーの1次元集光が可能となった。さらにこれを2枚組合せたKB配置により、2次元集光も可能である。これらの集光ミラーにより、中性子斜入射小角散乱(GISANS),角度分散型中性子反射法,微小試料又は微小領域の散乱実験・分析測定などが可能になると期待される。

口頭

Si界面層がFe/Ge中性子偏極ミラーの磁気特性に与える影響

丸山 龍治; 山崎 大; 岡安 悟; 武田 全康; 是津 信行*; 永野 幹典*; 山村 和也*; 林田 洋寿; 曽山 和彦

no journal, , 

Fe/Ge多層膜の各々の界面に薄いSi層を積層させて得られるFe/Si/Ge/Si多層膜による中性子偏極スーパーミラーでは、中性子の偏極性能を得るために必要な外部磁場が小さく抑えられることが知られている。このメカニズムを解明するために磁化,膜応力及びXPS測定等を行った。その結果、中性子偏極性能を得るために必要な外部磁場の大きさは膜応力の大きさに比例し、Fe/Si/Ge/Si多層膜では膜応力が著しく小さかった。さらに、これらの多層膜に対してXPS測定を行った結果、Fe/Si/Ge/Si多層膜ではSiがGe層全体に分布していることがわかった。SiとGeとは比率によらず固溶体を形成することが知られており、これが膜応力の蓄積を妨げているのではないかと考えられる。以上の実験及び解析結果に関する発表を行う。

口頭

高性能中性子集光ミラーの開発

山崎 大; 林田 洋寿; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 春日井 好己; 永野 幹典*; 田畑 雄壮*; 光嶋 直樹*; 山村 和也*

no journal, , 

ミラー多重化による高効率化のため、数値制御ローカルウェットエッチング法と表面研磨を組合せた薄型石英基板(1.5mmt)表面の形状創成と高性能スーパーミラー成膜による薄型1次元楕円型スーパーミラーを開瘠し、集光サイズ,強度ゲイン,白色ビーム対応において十分な性能を確認した。また1次元集光(縦)と1次元コリメーション(横)により、1mm角程度の微小ビームでの即発$$gamma$$線測定を試みた。この結果、検出器に対し全く遮蔽のない単純な測定条件においてCd薄板(1mm厚)の微小領域からの$$gamma$$線ピークを観測することに成功した。さらに、中性子斜入射小角散乱法のためにJ-PARC/MLFの偏極中性子反射率計(BL17)に集光スーパーミラーを設置した場合の強度ゲインをモンテカルロ計算によって考察し、20以上の強度ゲインが見込まれることを示した。

口頭

Development of focusing supermirors by means of ultra-precise surface figuring and ion beam sputtering

山崎 大; 林田 洋寿; 丸山 龍治; 春日井 好己; 篠原 武尚; 曽山 和彦; 永野 幹典*; 光嶋 直樹*; 山村 和也*

no journal, , 

Neutron beam focusing is essential to perform measurements on small areas of a sample as well as small angle scattering (SANS) measurements in that focusing can both enhance beam intensity at the sample and reduce backgrounds. When it comes to pulsed neutrons, a focusing optics must be free from chromatic aberration. Hence a reflective optics based on total reflection is preferable. We have been developing focusing supermirrors by depositing a supermirror on a precisely figured aspheric surface. We will present measurement results of a multiply-stacked mirror, two-dimensional focusing with a Kirkpatrick-Baez configuration and several applications to sample measurements including SANS and prompt-gamma spectroscopy.

口頭

Development of focusing supermirors by means of ion beam sputtering and ultra-precise figuring techniques

山崎 大; 丸山 龍治; 春日井 好己; 原田 正英; 曽山 和彦; 林田 洋寿*; 永野 幹典*; 田畑 雄壮*; 光嶋 直樹*; 山村 和也*

no journal, , 

数値制御ローカルウェットエッチング法による超精密基板加工法と高性能スーパーミラー成膜による非球面スーパーミラーを開発している。400mmの長尺楕円基板にm=4スーパーミラーを成膜することで1次元楕円スーパーミラーを製作し0.128mmの集光幅、集光ゲイン52を達成した。また、2次元集光を目的としてK-Bミラー配置を構築することで0.5mm径の集光に成功した。

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