Pioneering of neutron spin polarization material science

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2022年度は、3He用ガラスセルを内包したコンパクトなSEOPシステムを作成し、性能評価と高度化を進めた。透過率測定の結果、セル透過後の中性子の偏極度は、波長>2.5Åでほぼ100％であることが分かり、3Heの偏極度80%を達成した。これはSEOP法による3He偏極度として非常に高い値であり、中性子非弾性偏極実験に利用できる高性能なSEOPシステムが開発できたことを意味する。実際に、本研究で開発したSEOPシステムをMLFの複数の中性子ビームラインに導入して、偏極中性子の利用試験を行う事もできた。また、磁石の線材に高温超伝導体を採用し、軟鉄からなるヨークを組み合わせることで、コンパクト超伝導磁石の開発と3Heフィルター位置での漏洩磁場を5G以下に抑えることに成功した。本研究課題の難関と考えられたSEOPシステムと両立する超伝導磁石の導入を予定通り完遂することができた。同時に多重外場環境の実現に向けて、圧力デバイスの開発や低温測定環境の構築も進めた。さらに、複合励起に関する予備的測定と外場印加のテスト実験を、研究対象の物質について行った。具体的内容は、(i) 非偏極中性子でLa2-x(Sr, Ba)xCuO4のスピン・電荷秩序に対する圧力効果の調査、(ii) Tb3Fe5O12について、偏極中性子による30 meV以下のエネルギー領域のマグノン極性の調査、(ii) 非偏極中性子で低エネルギーマグノンに対する磁場効果の調査、(iii) 非偏極高エネルギー中性子でTb3Fe5O12のマグノン分散の全貌とその温度依存性の測定などである。非常に多くのデータを取得するとともに、インパクトのある学術的成果を得て論文にまとめた。また、「共鳴スピン分解法」を実施する上での経験値を高めることができ、本研究の専任教員や関係大学院生の教育に資する重要な機会を提供することもできた。