J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex)とは？

　次世代パルス中性子施設です。平成18年度末に完成予定で、現在、急ピッチで建設が行われています。
この中でビームライン設置班として「単結晶構造物性グループ」が設立されました。
　母体は、高エネルギー加速器研究機構のKENSにあるFOXのユーザーグループです。

　田村格良（原研）、　高橋美和子（筑波大）、　阿部　洋（防衛大）

　パルス中性子で、飛行時間法（TOF：　Time of Flight）を用いて回折実験を行う。白色パルス中性子はいろいろな速度 v の中性子があることが最大の特色である。図１のようにいろいろな速度の中性子は検出器までの飛行時間 t が異なる。簡単な計算で、飛行時間と中性子波長の関係がわかる。図２からも基本原理式の意味が理解できる。
 

図1　飛行時間と波長の関係

 

図2　飛行時間と距離の幾何学的関係。

2.　現在のFOX（KENS)の仕様

図3　FOXの概略図

L₁=5.68 (m)
L₂=0.55 (m)

2θ：　5〜124°
Δ2θ=3.4°　（36 Detectors)

磁場（H ≦4T）
低温（ T ≧1.5K）
高温（ T ≦ 1500℃）
圧力（計画中）  

図4　磁場中測定

3. KENS(FOX)とJ−PARCの比較

　FOXの入射強度のエネルギー分布を図5に示す。また、J-PSRCでのシミュレーション結果によると強度は100〜1000倍以上になると考えられる。。各種モデレータで計算した場合の入射強度のエネルギー依存性。

図5　モデレータと強度分布

Q空間での強度分布は図6のようになる。

図6　Q空間での強度分布

中性子の吸収：　円柱状のAg（R=0.5 cm）の場合

図7　中性子の吸収 2θの小さいところで中性子の吸収が小さいところがある。

Q分解能

図8　Q分解能 モデレーターの分解能（Δｔmod）によって決まる。

FoxでのQの分解能実測地と計算値。J-Parcでの計算値と比較すると、FoxのQ分解能は高角でJ-Parcの２倍ほど悪くなる。

図9　Q分解能の比較

ΔQの分布

図10　Fox（上図）のΔQが明らかに大きい！

モデレータによるｄQの違い

図11　モデレータがcoupled（上図）のほうがdecoupled（下図）よりもdQが大きくなる。

実際の測定データ

図12　Foxで測定されたデータ