パルス中性子源における中性子共鳴スピンエコー分光器の開発と高分解能化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 14J02377
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小田 達郎 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 中性子共鳴スピンエコー法 / パルス中性子ビーム / 飛行時間法 / 中性子スーパーミラー導管 / 中性子 / 中性子共鳴スピンエコー / 中性子導管 / 中性子スーパーミラー / 極冷中性子 / 非弾性散乱

研究実績の概要

茨城県東海村にある大強度陽子加速器施設 J-PARC の物質・生命科学実験施設 MLF が有する中性子ビームラインのひとつ BL06 では，新しい中性子共鳴スピンエコー分光器が建設されている．本研究では，MLF BL06 において中性子スーパーミラー導管の性能評価測定および数値シミュレーションとの比較検討を行い，分光器建設に重要なビームラインの基礎的データを得た．その後，分光器体系を構築し，広い波長帯でパルスビームに対応したスピン制御に成功し，分光器として実用レベルである 200 kHz の実効振動数をもつ飛行時間法と組み合わせた時間振動型スピンエコー（TOF-MIEZE）シグナルをコントラスト良く観測することができた．これに加えて，フランス，グルノーブルにある研究用原子炉 ILL において，極冷中性子を用いた TOF-MIEZE 分光器のテスト実験を行った．MLF BL06での実験とは異なる，パルスビームのパルス幅の変化という観点から TOF-MIEZE 法の特徴を示す実験結果を得た．これまで明らかでなかった TOF-MIEZE 法の定式化とその特徴を提示し，上に挙げたパルス中性子ビームを用いた複数の実験によってそれらを定量的に検証することができた．
これらの研究成果は，今後のパルス中性子ビームを用いた共鳴スピンエコー分光法の方法論確立と利用の高度化につながる基礎的な知見となる．

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Pulsed ultra-cold neutron production using a Doppler shifter at J-PARC (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Imajo, K. Mishima, M. Kitaguchi, Y. Iwashita, N. L. Yamada, M. Hino, T. Oda, T. Ino, H. M. Shimizu, S. Yamashita and R. Katayama
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2016 号: 1 ページ: 1-29
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv177
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The ion beam sputtering facility at KURRI: Coatings for advanced neutron optical devices (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hino, T. Oda, M. Kitaguchi, N. L. Yamada, S. Tasaki, Y. Kawabata
  • 雑誌名: Nucl. Instr. Meth. A 巻: 797 ページ: 265-270
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.06.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Sample Environments for the SOFIA Reflectometer for Seconds-Order Time-Slicing Measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: N. L. Yamada, K. Mitamura, H. Sagehashi, N. Torikai, S. Sato, H. Seto, M. Furusaka, T. Oda, M. Hino, T. Fujiwara, M. Kobayashi, A. Takahara
  • 雑誌名: Proceedings of the J-PARC Symposium 2014 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical simulation of BL06 neutron beamline for “VIN ROSE” at J-PARC/MLF (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Oda, M. Hino, M. Kitaguchi, Y. Kawabata, N. L. Yamada and H. Seto
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: 4 ページ: 214-217
  • DOI: 10.15669/pnst.4.214
  • ISSN: 2185-4823
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Production of Ultra Cold Neutrons by a Doppler Shifter with Pulsed Neutrons at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mishima, S. Imajo, M. Hino, T. Ino, Y. Iwashita, R. Katayama, M. Kitaguchi, T. Oda, H. M. Shimizu, M. Utsuro, S. Yamashita, and T. Yoshioka
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 528 ページ: 012030-012030
  • DOI: 10.1088/1742-6596/528/1/012030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of highly-mechanically polished metal-substrate for neutron supermirrors (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takeda, J. Guo, S. Morita, H. Ono, T. Oda, J. Kato, H. Sato, M. Hino, Y. Yamagata, M. Furusaka
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 528 ページ: 012011-012011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/528/1/012011
  • 査読あり
• [雑誌論文] New fabrication method for an ellipsoidal neutron focusing mirror with a metal substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Guo, S. Takeda, S. Morita, M. Hino, T. Oda, J. Kato, Y. Yamagata, M. Furusaka
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 22 号: 20 ページ: 24666-24677
  • DOI: 10.1364/oe.22.024666
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Diode-like Neutron Mirror for a Cold Neutron Moderator for Use in Neutron Beam Facilities (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hino, T. Oda, Y. Abe, Y. Kawabata
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 60 ページ: 294-299
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2014.11.039
  • 査読あり
• [学会発表] J-PARC/MLF BL06 ‘VIN ROSE’ におけるTOF-MIEZE型 スピンエコー分光法の諸特性の実証実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小田達郎
  • 学会等名: 量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] J-PARC MLF BL06 VIN ROSE におけるTOF-MIEZE分光法に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小田達郎
  • 学会等名: 日本中性子科学会
  • 発表場所: 和光市民文化センター（埼玉県和光市）
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] Performance Measurement of New Neutron Guides at BL06 at J-PARC/MLF (2015)
  • 著者名/発表者名: 小田達郎
  • 学会等名: International Workshop on Neutron Delivery Systems
  • 発表場所: Institute Laue-Langevin (Grenoble, France)
  • 年月日: 2015-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] 中性子共鳴スピンエコー分光器の楕円形集光ミラーを用いた位相補正法についての数値的検討２ (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田 達郎，日野正裕，川端祐司
  • 学会等名: 日本原子力学会 2014 秋の大会
  • 発表場所: 京都大学 吉田キャンパス（京都市左京区）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] Characteristics of the neutron guide tubes at BL06 at J-PARC MLF (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Oda, M. Hino, H. Endo, N. L. Yamada, M. Kitaguchi, M. Harada, Y. Kawbata, H. Seto
  • 学会等名: The Second International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [備考] 物構研 News No.9 「中性子 VIN-ROSE に初ビーム、施設検査合格」
  • URL: http://www2.kek.jp/imss/news/IMSS-News/news-no9/
• [備考] 物構研 News No.11 「中性子 スピンエコー分光器設置」
  • URL: http://www2.kek.jp/imss/news/IMSS-News/news-no11/