[发明专利]中子极化装置

说明书

技术领域

本申请发明涉及能够在极其高的极化度中进行中子极化的中子极化装置。

背景技术

极化中子在中子散射研究中是非常有用的探测手段，在磁构造的阐明、采用中子自旋回声法的缓和现象等的动力学的研究、非干涉性散射的除去中是不可缺少的。此外，极化中子即使在使用了中子的基础物理的研究中也承担着非常重要的作用。虽然以往以来作为用于得到极化中子的方法有使用磁体结晶和磁多层膜的方法，而且在最近，有使用经过极化的³He气体等的方法，但具有新的特征和优异的性能的中子极化装置的开发在中子散射研究技术的发展中具有非常重要的意义。

利用中子的自旋和磁场的相互作用得到极化中子的概念对于中子散射研究者来说是比较容易想象的，但在实际中认为，因为中子的自旋和磁场的相互作用能量非常小，所以使用现实的磁铁制造具有实用的性能的中子极化装置困难。此外，即使要制造这种中子极化装置，装置的尺寸也是非常大的，认为是不实用的。

由于以上那样的原因，此前，实际情况是没有进行利用中子的自旋和磁场的相互作用得到极化中子的装置的开发的工作。

另一方面，本申请的发明人进行使用六极磁铁的会聚型小角散射装置(F-SANS)的开发研究，将该研究的结果在日本特开平10-247599号公报中报告。在该公报中记载的六极磁铁对于中子具有作为理想的透镜的功能。当中子是正极性的情况下，六级磁铁作为会聚透镜(以下，将在中子束的会聚中使用的六极磁铁都称为中子磁透镜)，在是负极性的情况下具有作为发散透镜的功能。当使用中子磁透镜进行中子会聚的情况下，因为没有完全接收由物质产生的中子的吸收和散射，所以能够得到非常高精度会聚的中子束。因而，认为中子磁透镜作为在会聚型小角散射装置中使用的中子会聚元件非常适合。但是，如果在入射中子中包含负极性成分，则该成分被六极磁铁发散并在检测面上展开，提高背景噪声水平。因而，当作为会聚型小角散射装置的中子会聚元件使用六极磁铁的情况下，入射中子需要以非常高的极化度(极化度P大于等于0.99)进行极化。

通过对冷中子使用磁反射镜型极化元件，有能够得到大致0.99左右的极化度P的情况，但得到大于等于它的高的极化度是困难的。

发明内容

本申请的发明就是鉴于这种以往技术的情况而提出的，其课题在于提供一种能够将中子极化为此前没有的极其高的极化度的中子极化装置。

如果采用本申请的发明，则为了解决上述课题，1)提供一种中子极化装置，用于使中子束入射，通过中子的自旋和磁场的相互作用而得到极化的中子束，其特征在于具备:配置在中子束的通路的周围的四极磁铁；在四极磁铁的内部沿着中子的轴方向设置的筒形的中子吸收材料；配置在四极磁铁的出口，从由四极磁铁产生的四极磁场隔热地连接磁场，并且施加二极磁场的螺线管线圈。

2)提供一种中子极化装置，其特征在于:在上述第1发明中的四极磁铁是4部分型磁铁。

3)提供一种中子极化装置，其特征在于:在上述第1发明中的四极磁铁是哈尔巴赫(Halbach)型磁铁。

4)提供一种中子极化装置，其特征在于:在上述第1发明中的四极磁铁是发展型哈尔巴赫型磁铁。

5)提供一种中子极化装置，其特征在于:在上述第1至第4之一的发明中中子吸收材料由C组成。

如果采用本申请的发明，则通过采用上述构成，可以提供能够将中子极化为此前没有的极其高的极化度的优异的中子极化装置。

此外，如果采用本申请的发明，则除了上述的优异的效果外，能够实现高透过率(是极其高的透过率，没有吸收、散射的、极其高的效率)、可以线性安装(也可以进行光束轴的控制)、免维护、高稳定性，而且紧凑(作为使用了磁场的极化元件是指紧凑的意思，作为设计认为是最佳的)的中子极化装置。

附图说明

图1表示采用本申请的发明的使用了四极磁铁的中子极化装置的构造的示意图。

图2表示在采用本申请的发明的中子极化装置中使用的四极磁铁的构造的横剖面示意图。

图3是表示中子入射到六级磁场时的情况的图。

图4是表示入射到四极磁场中和六极磁场中的中子束的强度分布的时间变化的图。

图5表示使用了采用本申请的发明的实施例的中子极化装置的实验装置的构成的剖面示意图。

图6是表示使用图5的实验装置，根据各条件得到的中子二维强度分布的图。

图7是表示除去插入到四极磁铁内部的Cd筒进行实验的结果的图。