中性子スピンの量子歳差運動を用いた新しい小型高分解能スピンエコー分光器の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480124
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 田崎 誠司 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (40197348)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日野 正裕 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (70314292) ; 河合 武 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (20027436) ; 海老澤 徹 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (30027453) ; 曽山 和彦 日本原子力研究所, 中性子科学研究センター, 副主任研究員 ; 金谷 利治 京都大学, 化学研究所, 助教授 (20152788)
• Keywords: 低速中性子 / 中性子スピンエコー分光器 / 中性子スピン干渉 / 準弾性散乱 / 多層膜スピンスプリッター / rfフリッパー

Research Abstract

本年度の研究実績は以下の通りである。本研究での、低速中性子を用いた実験は、日本原子力研究所改造3号炉C3-1-2実験孔に設置された、12.6Å中性子を用いた中性子干渉計・反射率計を用いて行った。1.ドイツ国ハ-ンマイトナ-研究所のT.Krist博士に依頼して、スパッタリング法による多層膜スピンスプリッター(MSS)の試作および性能試験を行った。その結果、現状ではスパッタリング法によるMSSではギャップ層の厚さ2μmの試料でrmsで150Å程度の不均一性をもつことが分かった。実用的には、さらに一桁上の均一性が要求される。京大原子炉で作成した真空蒸着法によるMSSでは20Å程度の均一性が得られている。2.Rf-フリッパーを用いた中性子スピンエコー装置の開発を行い、数10kHzの周波数ではvisibility80%以上の高いコントラストを得、また、最高300kHzの周波数まで実現した。このスピンエコー装置を用い、バナジウムによるスピン非干渉性散乱が測定できることを示した。スピン非干渉性散乱は、従来のスピンエコー分光器では測定できないもので、本装置の特長を示すものである。さらに、予備実験として、25kHzの周波数において、高分子薄膜による非鏡面反射の準弾性散乱を測定した。その結果、非鏡面反射が600μeVの準弾性散乱によって引き起こされると考えると説明できる結果を得た。3.従来のスピンエコー分光器、及び、本研究で開発中のスピンエコー分光器に対し、パルス化された白色中性子ビームを入射した場合に、準弾性散乱がどのように測定されるかを評価した。MSSによるスピンエコー装置ではスピンエコ-時間が中性子の波長に比例するので、スピンエコー時間に関して分解能が高い。これに対し、rfフリッパーを用いると、通常の装置と同様に、波長の3乗に比例し、一度の測定で広い範囲にわたって測定できる。