ビームライン常設型フレキシブル高エネルギー中性子偏極デバイスの開発

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偏極ヘリウム3を用いたスピンフィルターは、meV程度のエネルギーを持つ熱中性子に対して有効な中性子スピン偏極装置である。ヘリウム3の偏極は、スピン交換光ポンピング法(SEOP法)によって行われる。ヘリウム3ガスをガラス容器に封入して磁場中に設置し、円偏光レーザーを照射することによって、ヘリウム3核を偏極する。SEOP法は、従来の核偏極法と比較して低磁場かつ低温で偏極できるという利点を持つ。この利点から数十cm各の空間に収まるコンパクトな装置を実現でき、既存の中性子ビームラインに設置して偏極中性子ビームを利用することが可能となる。しかし、ヘリウム3の偏極は外磁場の影響を受けて減偏極しやすいため、中性子ビームラインのような磁性体を多く含む環境下で実用するには、磁場一様性が良いコイルを設計する必要がある。ヘリウム3偏極保持用のコイルのみを設置した非常設型スピンフィルターは磁場一様性が高い大型のコイルを使用できるため、すでに日本においても利用されている。しかし、レーザーなどの偏極システムを含んだビームライン常設型スピンフィルターは、世界的にも導入の例が少ない。また、非常設型スピンフィルターの場合、偏極ビルドアップ完了後にコイルとヘリウム3ガラスセルを中性子ビームラインへと輸送しなければならず、ヘリウム3ガラスセルの破損のリスクや、中性子ビーム実験中に偏極率が低下する等の問題点がある。本研究では、小型かつ磁場一様性が高いコイルを開発し、大強度陽子加速器施設(J-PARC)や研究用原子炉施設JRR-3の中性子ビームラインでの常設型スピンフィルターの実用を目指す。