レーザー中性子源の深化ー中性子分析への応用をめざしてー

本研究では、レーザー中性子源の実用化のために、より高効率な中性子発生機構の追求と生成した中性子による分析技術の開発を行う。そのため、代表者等が発見したスケーリング則を適用しつつ冷却装置による固体重水素薄膜を用いることでレーザーエネルギーから重水素加速エネルギーへの変換効率を上げる。また、短パルス性を大きく損なわない減速体系を構築する。2m 以下の距離に検出器を設置し中性子飛行時間計測法でエネルギーを計測しつつ検出域の前にサンプルを配置することで、シングルショット中性子共鳴吸収分析法の開発を行う。クライオ冷却による固体重水素薄膜生成装置の開発は順調に推移しており、セルフサポートの重水素薄膜（厚さ100μm）を生成して、真空中で数時間保持する試験に成功した。2023年度には大型レーザー装置LFEXのマシンタイムに採択されており、重陽子加速試験を実施する計画である。また、シングルショット中性子分析の実証研究においては、従来の固体重水素添加プラスチック薄膜を用いてレーザー駆動中性子実験を実施した。中性子共鳴吸収分析を実施し、サンプルの昇温に伴って共鳴吸収ピークの半値幅が増大する結果を、シングルショット計測することに成功した。従来の加速器中性子を用いた研究例では、10ｍ級のビームラインで時間積算計測が行われていたが、本研究では、1.8ｍの距離で、レーザー１ショットで計測する点が特徴である。現状では測定ノイズ等に起因するばらつきが大きいため、計測器及び遮蔽の配置の最適化によって改善を目指す。将来的には、元素を選別して瞬間の温度を透過計測できる技術につながる。

本研究では、レーザー中性子源の実用化のために、より高効率な中性子発生機構の追求と生成した中性子による分析技術の開発を行う。そのため、代表者等が発見したスケーリング則を適用しつつ冷却装置による固体重水素薄膜を用いることでレーザーエネルギーから重水素加速エネルギーへの変換効率を上げる。また、短パルス性を大きく損なわない減速体系を構築する。2m 以下の距離に検出器を設置し中性子飛行時間計測法でエネルギーを計測しつつ検出域の前にサンプルを配置することで、シングルショット中性子共鳴吸収分析法の開発を行う。クライオ冷却による固体重水素薄膜生成装置の開発は順調に推移しており、セルフサポートの重水素薄膜（厚さ100μm）を生成して、真空中で数時間保持する試験に成功した。2023年度には大型レーザー装置LFEXのマシンタイムに採択されており、重陽子加速試験を実施する計画である。また、シングルショット中性子分析の実証研究においては、従来の固体重水素添加プラスチック薄膜を用いてレーザー駆動中性子実験を実施した。中性子共鳴吸収分析を実施し、サンプルの昇温に伴って共鳴吸収ピークの半値幅が増大する結果を、シングルショット計測することに成功した。従来の加速器中性子を用いた研究例では、10ｍ級のビームラインで時間積算計測が行われていたが、本研究では、1.8ｍの距離で、レーザー１ショットで計測する点が特徴である。現状では測定ノイズ等に起因するばらつきが大きいため、計測器及び遮蔽の配置の最適化によって改善を目指す。将来的には、元素を選別して瞬間の温度を透過計測できる技術につながる。