2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a production method for neutron beams carrying orbital angular momentum
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15K13411
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
内田 正哉 埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (80462662)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 卓郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究主幹 (70370400)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 中性子線 / 粒子線 / 量子ビーム / 陽子ビーム / 軌道角運動量 / 波動関数 / ボルテックス（位相特異点） / 中性子回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、波動関数 (位相) の制御による軌道角運動量をもつ中性子ボルテックスビームの生成を試みることを目的に研究を遂行した。平成29年度の主な成果は、以下の通りである。
１．軌道角運動量をもつ中性子ボルテックスビーム生成するために、当初計画のフォーク型回折格子に加え、新しい形状の回折スリットの設計およびシミュレーションを含む詳細な理論的検討を行った。新しい回折スリットの研究を進めたのは、当初計画のフォーク型回折格子の作製が陽子マイクロビームによる超微細加工技術を用いても極めて困難であったこと、われわれ研究グループによる電子ビームを用いた多角形スリットを用いた場合の研究の進展により(Microscopy、2017)、多角形スリット等を用いた場合でも軌道角運動量をもつ電子ビームが生成されることを見出したことによる。また、微細加工のし易いドットから構成されるパターンから軌道角運動量をもつビームが生成される条件を得るため、ドットがひまわりの種子配列のようならせん状をしているパターンの構造を数学的に調べた。この成果は国際誌論文として纏められ掲載された。
２．設計に基づき、実際に（国研）量子科学技術研究開発機構の陽子マイクロビームを用いてフォーク型回折格子の作製を行った。今年度は中性子回折強度の増強を目的に、フォーク型回折格子を2次元的に5×5、7×7、9×9個並べた多重フォーク型回折格子の試作にトライした。7×7の多重フォーク型回折格子についてエッチングおよび形状結果も良好であるものを作成でき、中性子回折実験に供用できると思われるレベルにまで到達できた。作製した多重フォーク型回折格子に対し、光学顕微鏡・走査型電子顕微鏡（SEM）による評価、およびガドリ二ウム(Gd)含有量の測定も実施した。一部の成果について、応用物理学会等で発表を行った。また、ビーム検出器の新規開発を実施した。
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Research Products
(4 results)
