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METHOD OF HIGHLY EFFICIENTLY MEASURING PULSE NEUTRON NON-ELASTIC SCATTERING EXPERIMENT

Patent code P07A013088
File No. 12856
Posted date Feb 15, 2008
Application number P2006-131238
Publication number P2007-303909A
Patent number P5105342
Date of filing May 10, 2006
Date of publication of application Nov 22, 2007
Date of registration Oct 12, 2012
Inventor
  • (In Japanese)新井 正敏
  • (In Japanese)中村 充孝
  • (In Japanese)梶本 亮一
  • (In Japanese)中島 健次
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
Title METHOD OF HIGHLY EFFICIENTLY MEASURING PULSE NEUTRON NON-ELASTIC SCATTERING EXPERIMENT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein the optimum experimental condition can be achieved by regulating energy desired to be used so as to make the pulse time width of the energy almost equal to the opening time width of a chopper in pulse neutron non-elastic scattering measurement using only usual signal energy but, in an RRM manufacturing method using a plurality of incident energies, the optimum experimental condition can not be achieved at the same time by a plurality of the incident energies possessed by a pulse neutron because the opening time interval of the chopper allways becomes constant.
SOLUTION: A non-transmitted neutron beam is transmitted by the reflection due to a mirror by pasting neutron super mirrors on both sides of a neutron absorbing material constituting a slit package and the neutron energy dependence of the effective opening time width of a chopper is allowed to approach the neutron energy dependence of the pulse time width in a neutron source over a wide energy range.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


パルス中性子非弾性散乱測定で用いられるフェルミチョッパーは、磁気ベアリングによりローターを真空中に浮上させ、600Hzもの高速回転が実現されており、そのローターには中性子透過窓に相当するスリットパッケージが装填される。最も代表的なスリットパッケージは図1に示したもので、中性子透過材1としてAl、中性子吸収材2としてBやGdが用いられている。



パルス中性子源におけるチョッパーの役割は、従来、それを高速回転させ、その透過窓を通して中性子ビームを透過することにより、中性子源での中性子発生時刻とチョッパーでの中性子透過時刻を同期させ、単一エネルギーの中性子ビームを取り出すことである。図2からわかるように、チョッパーの中性子透過窓を、利用したい中性子エネルギーの速度に見合った時間だけ中性子発生時刻から遅らせて開けることにより、望みの単一エネルギーの中性子ビームが得られる。試料により散乱された中性子は、中性子発生時刻を基点とした時間の現象として、飛行時間法により計測される。試料内部で中性子との間にエネルギーのやり取りが生じた場合、中性子の速度は変化するので、計測される時刻に変化が生じ、そのことから試料内のエネルギー状態についての知見が得られる。これがチョッパーを利用したパルス中性子非弾性散乱測定の原理である。



一般に、少量の試料で高精度のパルス中性子非弾性散乱測定を行うことは中性子ビームの強度不足の点で困難であった。パルス中性子非弾性散乱測定の効率を上げる工夫として、複数の入射中性子エネルギーをチョッパーにより選択して、複数の非弾性散乱測定を同時に行う手法(Repetition Rate Multiplication法、以後RRM法と呼ぶ)が提案されている(非特許文献1)。図3にRRM法によるパルス中性子非弾性散乱測定の距離-飛行時間相関図を示す。



図3には、パルス中性子ビームが40ミリ秒毎に発生し、それに含まれる複数のエネルギーを有する複数の入射中性子ビームをチョッパーを使用して選択して取り出し、それぞれが異なった入射エネルギーを持つ複数の中性子ビームとして試料に照射した場合の各入射中性子ビームに関する飛行時間と飛行距離との関係が示されている。



中性子ビームが中性子源から実験装置に到達するまでには、かなりの強度ロスが生じてしまうが、このロスをできるだけ低減するため、中性子ビームの全反射を用いた輸送デバイスとして中性子ミラーが利用される。材質としてNiを用いた中性子ミラーの臨界角は、1.73×λ[mrad]で表わされる。ここで、λは中性子の波長であり、単位はオングストロームである。具体的には1オングストロームの波長を持つ中性子は、1.73[mrad]以下の角度で入射したとき全反射を受ける。近年ではNi/Ti多層膜をミラーの材質として使用した高性能の中性子スーパーミラーが作製されており、Niミラーのm倍の臨界角という意味でmQcという指標でその性能を表わしている。すなわち、mQcの中性子スーパーミラーの臨界角は1.73×m×λ[mrad]となる。
【非特許文献1】
F. Mezei, Journal of Neutron Research, 6(1997) 3.

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、パルス中性子源における中性子非弾性散乱実験の測定効率を大きく向上させる方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
複数の入射中性子エネルギーをフェルミチョッパーにより選択して、複数の非弾性散乱測定を同時に行うパルス中性子源における中性子非弾性散乱測定方法において、
Ni/Ti多層膜を成膜してなる中性子スーパーミラーを両面に設けた中性子吸収材と中性子透過材とを交互に積層してなるスリットパッケージを中性子透過窓としてローターに装填したフェルミチョッパーを用いることを特徴とする中性子非弾性散乱測定方法。

【請求項2】
 
回転する前記スリットパッケージの下端から、中性子ビームを入射させ、
当該中性子ビームを、前記中性子スーパーミラーで反射させて前記スリットパッケージの上端から複数の入射エネルギーを有する中性子ビームとして取り出し、
前記フェルミチョッパーの実効的な開口時間幅を、複数の入射エネルギーに亘って変化させることを特徴とする請求項1に記載の方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006131238thum.jpg
State of application right Registered
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