BL12 HRCにおけるフェルミチョッパーの改造

フェルミチョッパーは、遮蔽板とスペーサーを交互に積層したスリットパッケージを回転させ、スリットが中性子ビームの方向に向いたタイミングに中性子を透過させて、中性子ビームを単色化させるデバイスである。円柱状の回転体の胴体にスリットパッケージを挿入し、これを中性子の発生に同期させて回転させる。HRCではこれを用いて実験してきたが、いくつかの点で設計性能に対する低下が見られ、その原因について検討を重ねて来た。遮蔽板とスペーサーの厚さの和が円柱状回転体のスリットパッケージを挿入する部分の幅に等しくなるように積層し、これを挿入したものをこれまで使ってきたが、高速回転（f=100～600Hz）させると、発生応力によりスリットが変形し、これが性能低下のひとつの原因であることがわかってきた。今回、油圧プレスを使ってスリットパッケージを圧縮し、できるだけ多くの枚数の遮蔽板とスペーサーを回転体に挿入する改造を行った。その結果、目視では高速回転後のスリットの変形は確認されず、標準試料（バナジウム）を用いた測定では、弾性散乱のエネルギー幅（エネルギー分解能）は狭くなり、ピーク強度は増大した。たとえば、中性子ブリルアン散乱実験で用いられる入射中性子エネルギーEi=100meV、フェルミチョッパー回転周波数f=600Hzの条件では、エネルギー分解能 E/Eiは1.9％から1.8％に向上し、ピーク強度は17%増、積分強度は12％増となった（図1（a））。昨年、小角検出器の二重化により中性子強度が1.4倍に増大したことを報告したが、今回の効果も合わせれば、中性子ブリルアン散乱実験において、ピーク強度は1.6倍、積分強度は1.5倍に増大した。さらなる強度増をめざして、現在コリメーターの改造を行っている。今回の改造ではもうひとつの効果があり、図1（b）に示すように、今までE=90meV付近に見られていたピークが消失した。フェルミチョッパーでは透過強度を増大させるためにスリットに曲率をもたせてあり、半回転した状態では透過することはないようになっている。しかし、これまで、スリットの変形により、半回転した状態でも透過して90meV付近にピークを作っていたが、今回の改造により変形が抑えられ、半回転した状態では透過しないようにすることができた。これにより、測定範囲を拡大することができた。

図1 Ei=100meV 、f=600Hzの条件で、（a）L2=5.2m（L2：試料-検出器間距離）、及び、（b）L2=4mで測定したバナジウム標準試料のスペクトル。赤はこれまで用いられてきたフェルミチョッパー、青は今回改造したフェルミチョッパーを用いた測定データ。