飛行時間測定と偏極ビーム利用による中性子線Talbot-Lau干渉計の高度化

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3枚の回折格子を用いたTalbot-Lau干渉法は，従来の吸収コントラスト像（ラジオグラフィー）に加えて，微分位相コントラスト像，ビジビリティコントラスト像が一度に取得できる量子ビームイメージングの強力な手法である．本研究課題では中性子線Talbot-Lau干渉計を飛行時間分解測定による複数波長対応と偏極ビーム対応の2つのアプローチで高度化させ，新たな中性子イメージング技術を確立することを目指している．今年度はJ-PARC 物質・生命科学実験施設 エネルギー分析型中性子イメージング装置 RADEN （BL22）において，準単色・非偏極中性子ビームによるTalbot-Lau干渉計の構築と複数波長対応の原理実証実験を行った．中性子線回折格子として，第1格子（吸収格子，周期180μm），第2格子（位相格子，周期8.6μm），第3格子（吸収格子，周期9.6μm）を製作し，ビームライン上に精密アラインメントした．このセットアップにおける最適波長5Åの中性子線を干渉計に入射させたところ，第2格子の回折像と第3格子によるモアレ縞が観察され，回折格子が機能していること，およびアラインメント条件が満たされていることが確認できた．続いて，数種類の金属ロッドをサンプルとしてTalbot-Lauイメージングを行うことにも成功した．さらに，同一セットアップで波長2.5，7.5Åの中性子線を用いてもモアレ縞が現れることを確認し，パルス中性子源で中性子Talbot-Lau干渉計の多色化が可能であることを示した．