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本研究の目的は、中性子スーパーミラーの成膜における様々な界面制御法に対して得られる多層膜界面構造を評価し、中性子集光小角散乱法の確立に向けた基礎研究を行うことである。
平成21年度では、中性子スーパーミラーを構成する層厚範囲内である1対層が10nmのNi/Ti多層膜の成膜を行う際に、Ni層を成膜することに成膜室内に少量の酸素(分圧約1×10^<-3>Pa)を導入することにより、多層膜からのX線反射率が向上するという結果が得られた。平成22年度では、この方法で得られた多層膜の中性子反射率測定を行った。その結果、酸素導入をしない多層膜と比較して3nm^<-1>以上の運動量遷移の高い領域で多層膜からの高次ピーク反射率が1桁近く向上することが示された。これは平均界面粗さ等の多層膜界面構造が改善されたことを示唆しており、中性子集光小角散乱法のみならず0.1nm程度以下の短波長中性子の輸送及び集光等への応用が期待される。今後、X線及び中性子の反射率測定だけでなく中性子散漫散乱測定等と組み合わせて多層膜界面構造の解析をさらに詳細に進めることが課題である。
また、本研究課題を進める過程においてFe/Ge多層膜等の中性子偏極ミラーの高性能化に関する研究開発を進めた。その結果、中性子偏極性能を得る為に必要な外部磁場の大きさが多層膜の膜応力に依存することがわかり、中性子偏極ミラーをより低磁場で機能させるには成膜における応力を減少させることが重要であることが示された。
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