中性子集光用高精度光学素子の作製とその応用

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本研究の目的は、高精度非球面基板の作製技術とスーパーミラーの高性能化を実現することで、高精度集光デバイス作製プロセスを確立し、またこの集光デバイスを用いた中性子測定技術の開発を行うことである。今年度は本研究の目的の1つである「2次元集光デバイスの開発」ならびにについて検討した。既存の中性子ビームラインでおこなわれている各種計測技術に集光デバイスを適用する際、位置分解能の向上、さらなる強度増強のため2次元集光が求められる。我々は精密研削、数値制御ローカルウエットエッチング、ローカル低圧研磨、イオンビームスパッタ成膜を組み合わせた作製プロセスにより作製した400mm長さ、100mm長さの楕円面スーパーミラーデバイスをKirkpatrick-Baez(KB)配置した集光デバイスを開発した。J-PARCのBL1O(NOBORU)にて集光特性の評価をおこなった結果、0.5×0.5mm^2の集光径を得ることに成功した。集光デバイスの小角散乱実験への適用を検討した。集光デバイスを小角散乱実験に適用することで、ダイレクトビームを微小化し、より小角散乱成分の取得が可能になる。また、ワーキングディスタンスを短縮することで、装置の小型化をおこなうことができる。Fe-0.6at.%Cuをサンプルとして小角散乱実験をおこなった結果、通常試料-検出器間距離が10m以上必要な小角散乱実験を、集光ミラーを用いることで0.6mという非常に短い距離で約10^<-3>Å-1というl0w-Q領域の測定に成功した。本研究成果は、国内外から大きく注目を集め、世界中の中性子ビームラインへの適用を現在検討中である。