2003 Fiscal Year Annual Research Report

自由曲面多層膜スーパーミラーによる中性子光学素子の開発

Research Project

Project/Area Number	15654043
Research Institution	The Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	池田一昭独立行政法人理化学研究所, イメージ情報研究ユニット, 基礎科学特別研究員 (20342743)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	安達智宏独立行政法人理化学研究所, イメージ情報研究ユニット, 協力研究員 (90333294) 佐藤広海独立行政法人理化学研究所, イメージ情報研究ユニット, 研究員 (20300874) 清水裕彦独立行政法人理化学研究所, イメージ情報研究ユニット, 研究ユニットリーダー (50249900) 滝澤慶之独立行政法人理化学研究所, イメージ情報研究ユニット, 協力研究員 (70312246)
Keywords	中性子光学 / 多層膜 / スーパーミラー
Research Abstract	1、高Q平面スーパーミラーの開発:報告者等の研究室で所有する多層膜スーパーミラー自動成膜システムを用いて,Ni単層ミラーの3〜5倍の中性子全反射臨界角(3〜5Q)を有し,積層数を468〜3856層,単層の厚さを29〜800Åまで変化させたNi/Ti多層膜スーパーミラーを製作し,日本原子力研究所に於いて波長8.8Åの冷中性子を用いた反射特性評価実験を行った.3Qミラー(534層)では,その臨界角において実用化可能な84%の反射率を得たが,4Qミラーでは468層のみがスーパーミラーとしての反射特性(臨界角反射率54%)を示し,630層以上積層したミラーでは臨界角以下の入射角での反射率を損なっていた.この傾向は積層数が多くなるほど顕著で,5Qミラー(3856層)では550層の多層膜ミラーとほぼ同等の実験結果を得たこれは,積層された膜の表面の凹凸(粗さ)が積層数の増加に従って拡大し,基板から500層以上の領域において多層膜が崩壊した構造が出現する為であることが透過型電子顕微鏡による断面撮像によって明らかになった.次年度は,このミラー界面の粗さを抑制する機構を装置に導入して,高Q平面ミラーの開発を行う. 2,曲面ミラー素子の設計:曲面ミラーによる中性子光学素子の実現へ向けて,回転放物面型収束素子の設計を行ない,3Qスーパーミラーを仕様した場合の収束性能について計算シミュレーションによる評価を行った.ミラーの回転対称軸に対して最大2Q相当の分散角を有し,空間的に一様に飛来する波長8Åの冷中性子ビームについて,直径20mmのビームを直径10mmの範囲に収束させるとき,放物面の焦点位置1mm^2の領域を通過する中性子の数は,ミラーがない場合と比較して約5倍になることが示された.次年度は,この素子を製作して実験的に評価を行う予定である.