2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of neutron focusing optical device by multilayer mirror sheets
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18H01917
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
日野 正裕 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (70314292)
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| 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, 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 京都大学, 複合原子力科学研究所, 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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題の研究目標は、中性子科学の飛躍的な向上に寄与することを目指し、多層膜中性子ミラーシートで中性子集光デバイスを構築することである。そこで多層膜中性子ミラーシートがどこまで実用的な集光デバイスとなり得るか、その適用範囲を定量的に見積もるため、多層膜中性子ミラーの成膜及び剥離、固定手法を主に2018年度は検討を進めた。まず結晶では実現困難な面間隔d=2nm程度のNiC/Ti多層膜中性子ミラーシートを製作し、小型の集光形状の試作を行った。この様な極薄面間隔dの多層膜ミラーシートでもΦ400mm程度の大面積で再現性良く製作可能となった。ただし平面シートの形状制御については、形状制御を助ける裏打ち材の接着等も含めて、より多くの課題があることを確認した。平面から曲面を構築する時のつなぎ目によるデットスペースや接着剤による中性子ロス、バックグラウンド増加等の問題も懸念された。
平面シートから曲面を構築することで、集光デバイスの製作スピードの飛躍的な向上が期待できるが、近年では金属を用いてもサブナノメートルレベルの非球面鏡面マンドリルが製作でき、その製作スピードとコストも中性子ミラー製作に十分に利用可能なレベルである。そのため、つなぎ目がほとんどないシームレスでかつ小型でも高性能な中性子集光ミラー構築を目指し、凸型の鏡面マンドリルから多層膜ミラーシートを転写する手法について、研究グループ外の超精密加工の専門家を訪ねる等して検討を行った。本年度に検討した多層膜ミラーシートの剥離について得られた知見も、この製作方針をサポートするものであった。そのため最大Φ130mm、長さ250mmまでの凸型鏡面マンドリルを設置して多層膜成膜可能な治具を製作し、初期動作確認まで成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多層膜中性子ミラーシートがどこまで実用的な集光デバイスとなり得るか、その適用範囲を定量的に見積もるため、多層膜中性子ミラーの成膜及び剥離、固定手法の検討を進め、その知見をもとにより性能が高い強集光デバイスの実現が期待できる開発方針に挑戦している。またその準備もおおむね順調に進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
回転楕円形状の多層膜ミラーシート成膜用凸型マンドリルのデザインと決め詳細を設計中である。このマンドリルの製作と平行して2018年度に製作した成膜用治具の性能評価（安定性）と成膜条件の探索を進める。剥離手法についても引き続き検討を進める。
得られた集光デバイスの中性子実験は、京大複合研のCN-3ビームライン及びJ-PARC MLF BL06(VIN ROSE)ビームラインを中心に行う。VIN ROSEへの利用をはじめ、京大複合研、J-PARC等様々な場所での利用展開を検討していく。
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Research Products
(6 results)
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[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Ⅳ2019
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
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[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Ⅲ2018
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
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[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
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