Development and application of neutron focusing optical device by multilayer mirror sheets

• Project/Area Number: 18H01917
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Hino Masahiro 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (70314292)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細畠 拓也 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (00733411) ; 山形 豊 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (70261203) ; 小田 達郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (70782308) ; 吉永 尚生 京都大学, 複合原子力科学研究所, 技術職員 (90795535)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2019: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2018: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 中性子光学 / 多層膜 / 低速中性子集光 / 多層膜ミラーシート

Outline of Final Research Achievements

We have succeeded in improving the coating process of neutron supermirror through research on improving the reflection performance of multilayer neutron mirrors and suppressing the film stress although the realization of a practical focusing device made of multilayer mirror sheets is still in the middle.
By using the improvement, we also succeeded in mass coating high-m supermirrors on ellipsoidal metal substrates with high reflectivity. We also experimentally showed new feasibilities of the focusing TOF-MIEZE spectroscopy, which is a new neutron scattering technique.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

中性子を利用した各種研究や材料等の分析は学術、産業利用の両面において発展を続けている分野であり、今後の中性子科学の飛躍的向上には、如何に実効的中性子強度を上げるか重要で、その有力な一つとして中性子集光がある。中性子は、曲げることが大変難しい。低速中性子を曲げ（反射）、より高い効率で試料まで導き、さらに偏極等の中性子を制御するデバイスとして、多層膜中性子ミラーは非常に重要で、本研究は多層膜中性子ミラーを高度化し集光光学系を開発、応用研究を展開した。

Research Products

• [Journal Article] A Study of Focusing TOF-MIEZE Spectrometer with Small-angle Neutron Scattering (2021)
  • Author(s): Funama Fumiaki、Hino Masahiro、Oda Tatsuro、Endo Hitoshi、Hosobata Takuya、Yamagata Yutaka、Tasaki Seiji、Kawabata Yuji
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 33 Pages: 011088-011088
  • DOI: 10.7566/jpscp.33.011088
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Observation of TOF-MIEZE signals with focusing mirrors at BL06, MLF, J-PARC (2020)
  • Author(s): F. Funama, M. Hino, T. Oda, H. Endo, T. Hosobata, Y. Yamagata, S. Tasaki,
  • Journal Title: Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques Volume: －
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A study of TOF-MIEZE reflectometry for nanomagnetic dynamics (2019)
  • Author(s): Hino Masahiro、Oda Taturo、Endo Hitoshi、Yamada Norifumi L.、Seto Hideki、Ohshita Hidetoshi、Kawabata Yuji
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 1316 Issue: 1 Pages: 012006-012006
  • DOI: 10.1088/1742-6596/1316/1/012006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 多層中性子ミラー開発の現状と展望 (2021)
  • Author(s): 日野正裕
  • Organizer: 日本物理学会
  • Invited
• [Presentation] 中性子集光ミラー開発と指向性中性子源検討 (2021)
  • Author(s): 日野正裕,小田達郎,遠藤仁,細畠拓也,船間史晃,山田悟史,山形豊,瀬戸秀紀,安部豊,川端祐司
  • Organizer: 第55回京都大学複合原子力科学研究所学術講演会
• [Presentation] J-PARC MLF BL06 中性子共鳴スピンエコー分光器群(VIN ROSE)と多層膜中性子集光ミラー (2020)
  • Author(s): 日野正裕, 小田達郎, 遠藤仁, 細畠拓也, 船間史晃,山田 悟史,山形豊,瀬戸秀紀,川端祐司
  • Organizer: 日本中性子科学会
  • Invited
• [Presentation] 中性子集光ミラー開発とJ-PARC MLF 中性子共鳴スピンエコー分光器群(VIN ROSE)の進展 (2020)
  • Author(s): 日野正裕, 小田達郎, 遠藤仁, 細畠拓也, 船間史晃, 山田悟史, 山形豊, 川端祐司
  • Organizer: 日本原子力学会
• [Presentation] Neutron resonance spin echo spectrometers at BL06, "VIN ROSE"at J-PARC MLF and ellipsoidal focusing supermirror developments (2019)
  • Author(s): Masahiro Hino
  • Organizer: AOCNS 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Recent development of multilayer neutron mirror at KURNS (2019)
  • Author(s): M.Hino, T. Hosobata, T. Oda, H. Endo, N.L. Yamada, K.Hori, F. Funama, Y. Yamagata, Y. Kawabata
  • Organizer: ECNS2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Towards larger-m polarizing neutron supermirror (2019)
  • Author(s): M.Hino, T. Oda, H. Endo, K.Mori, F. Funama, Y. Kawabata
  • Organizer: J-PARC Symposium 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 低速中性子用大面積精密吸収パターンの製作手法開発 (2019)
  • Author(s): 日野正裕, 細畠拓也, 山形豊, 川端祐司
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] 低速中性子用大面積精密吸収パターンの製作手法開発 (2019)
  • Author(s): 日野正裕, 細畠拓也, 山形豊, 川端祐司
  • Organizer: 日本原子力学会2019年秋の大会
• [Presentation] J-PARC MLF BL06 中性子共鳴スピンエコー分光器群(VIN ROSE)と集光スーパーミラー開発Ⅳ (2019)
  • Author(s): 日野正裕, 小田達郎, 遠藤仁, 細畠拓也, 船間史晃, 山田悟史,河合利秀, 吉永尚生, 中島多朗 ,山形豊, 瀬戸秀紀,川端祐司
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] 中性子反射鏡用多層膜の製作と中性子利用 (2019)
  • Author(s): 日野正裕
  • Organizer: 2019 年度精密工学会春季大会公開シンポジウム「精密光学部品の加工技術と計測技術」
  • Invited
• [Presentation] Current status and perspective of VIN ROSE at J-PARC MLF (2018)
  • Author(s): Masahiro Hino
  • Organizer: Polarized Neutron for Condensed Matter Investigation (PNCMI2018)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] J-PARC/MLF BL06 中性子スピンエコー分光器群(VIN ROSE)と集光ミラー開発Ⅲ (2018)
  • Author(s): 日野正裕, 小田達郎, 細畠拓也,遠藤仁,河合利秀,吉永尚生, 武田晋, 山田悟史, 山形豊, 瀬戸秀紀, 川端祐司
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] 回転楕円体中性子集光スーパーミラー開発と展望 (2018)
  • Author(s): 日野正裕, 細畠拓也, 吉永尚生,小田達郎, 遠藤仁, 山田悟史, 河合利秀, 竹田真宏,池部壮太朗, 山澤建二,山形豊, 川端祐司
  • Organizer: 日本中性子科学会第18回年会
• [Remarks]
  • URL: http://www.rri.kyoto-u.ac.jp/neutron/optics/