JP4271174B2 - 偏極中性子導管 - Google Patents

偏極中性子導管 Download PDF

Info

Publication number
JP4271174B2
JP4271174B2 JP2005255909A JP2005255909A JP4271174B2 JP 4271174 B2 JP4271174 B2 JP 4271174B2 JP 2005255909 A JP2005255909 A JP 2005255909A JP 2005255909 A JP2005255909 A JP 2005255909A JP 4271174 B2 JP4271174 B2 JP 4271174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polarized
spin
neutrons
space
neutron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005255909A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007024853A (ja
Inventor
ジン チョ、サング
ヒー リー、チャング
ロー キム、ハーク
キム、ヨウング−ジン
Original Assignee
コリア アトミック エナージイ リサーチ インスチチュート
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コリア アトミック エナージイ リサーチ インスチチュート filed Critical コリア アトミック エナージイ リサーチ インスチチュート
Publication of JP2007024853A publication Critical patent/JP2007024853A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4271174B2 publication Critical patent/JP4271174B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G21K1/062Devices having a multilayer structure
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00Irradiation devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C23/00Adaptations of reactors to facilitate experimentation or irradiation
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/16Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using polarising devices, e.g. for obtaining a polarised beam
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/06Generating neutron beams
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/061Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements characterised by a multilayer structure
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/067Construction details
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/068Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements specially adapted for particle beams
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

本発明は、偏極中性子導管(Polarized Neutron Guides)に関する。より詳しくは冷中性子源(Cold Neutron Source)から発生した中性子の損失を最小化しながら、偏極中性子らに分離し、このように分離された偏極中性子らを遠く離れた装置へと分離、移送させ、それぞれ使えるようにした偏極中性子導管に関する。
一般的に、中性子導管(Neutron Guides)は冷中性子源から発生された冷中性子(Cold Neutron)(以下, 中性子という)を真空状態で一定距離離れた装置へ損失なく導くためのスーパーミラー(Super Mirrors) らからなる案内管である。このような中性子導管(200)は図1に示したように、多数個の導管ユニット(210)らを直列に連結して所望の長さを形成する。
このような中性子導管(200)を構成する導管ユニット(210)は図2に示したように、それぞれほぼ1mの長さを有する反射率が非常に優れたスーパーミラー(212) らが四角断面の長いボックス形状で多数個が組み立てされて内部通路を形成する。
このようなスーパーミラー(212)はそれぞれ基板(212a)上に、前記導管ユニット(210)の内部通路に向ける表面に中性子の全反射を行うことができる磁性体のFeCo、Coあるいは非磁性体のSi、Ti、Cu等が選択的に蒸着されて反射面である薄膜(212b)を形成している。
従って、これらの導管ユニット(210)らはそれぞれ薄膜蒸着されたスーパーミラー(212)らにより、その内側において中性子が臨界角度内で全反射する。
中性子は一部物質、例えば, Gd、Mnを除いた大部分の元素らが陽(+)の散乱長密度を有する。これは可視光線領域の電磁波とは違って、中性子らの入射方向と媒質表面の間の入射角が媒質中における屈折角より大きいことを意味する。中性子とX−線のこのような特殊な性質は理想的な物質(媒質)表面にこれらが臨界角以内に入射する際、その媒質から全反射できることを表す。
従って、中性子のこのような全反射性質を利用して中性子を移動、すなわち輸送させ得る58Ni中性子導管の基本的概念が従来に提案されており、その後でこのような天然ニッケル(58Ni:68%)を用いた中性子導管として、スーパーミラー導管が使われている。
前記中性子を移送させるためのスーパーミラー導管(200)は周期的な結晶面らの繰り返し構造を持つが、これは中性子、電子、X−線などを回折させるためのもので、人為的に二つの互いに異なった物質を周期的に繰り返させた薄膜構造においてもこの回折現象が見られる。
このように繰り返される多層薄膜らの厚み変化により回折された線の幅を臨界角まで広げることが可能であるという理論が紹介されており、このような理論を適用してニッケルの全反射角を2倍以上広げることができる媒質がスーパーミラー(212)であり、これが中性子導管(200)に使われる。
前記のように、冷中性子源(300)から発生した中性子を遠距離に位置した使用装置(310)まで損失なく導くためには、真空状態の中性子導管(200)を利用する。このような従来の中性子導管(200)は前記に説明したように中性子らが物質(媒質)の入射面に臨界角内で入射する際、全反射される性質を利用する。
一方、このように中性子導管(200)によって移送される中性子は、このような中性子が使われる装置によって、偏極中性子であるスピン−アップ(spin−up)の偏極中性子とスピン−ダウン(spin−down)の偏極中性子に分かれるようになり、その中のいずれかの一つのみ必要な場合がある。このような場合には該使用装置(310)に必要なスピン-アップの偏極中性子あるいは、スピン−ダウンの偏極中性子を供給し、残りは分離させ除去しなければならない。
前記のように中性子を偏極させ供給するためには、偏極中性子導管が必要であり、これは強磁性物質らの合金を用いて薄膜を形成したスーパーミラーを利用する場合に製作可能である。中性子はそれ自身の磁気モーメントのため、磁場下ではスピン方向(spin Direction)が磁場の方向に平行なスピン-アップ 方向あるいは非平行であるスピン−ダウン 方向の2種類方向で整列される。この中性子の二つのスピン方向は磁気化された物質にそれぞれ異なる散乱能力を持つようになるが、この性質を利用して中性子らの偏極化を行うことが可能になる。
もし前記のように、中性子を移送させる中性子導管(200)のスーパーミラー(212)において、図3に示したように、薄膜(400) 蒸着層を構成する二つの物質中の一つは磁性物質(410)で構成し、もう一つは非磁性物質(412)で構成して薄膜(400) 層を形成した後、中性子(422)の入射角を選択すれば、散乱長密度が異なる中性子(422)らは磁性物質(410)と非磁性物質(412)における反射と透過により、スピン-アップの偏極中性子(422a)とスピン−ダウンの偏極中性子(422b)の2種類の偏極化が可能である。
このような偏極中性子導管には残留磁気偏極導管があり、これは磁場の下で磁気化された導管の薄膜(400)が、以後磁場が存在しなくても磁気性質を失われないように作ったもので、これはまるで録音テープと同じ原理で製作される。
このような残留磁気偏極導管は磁気化をし易くするために、異物質をFeCo合金に加え、FeCoV/TiZrの薄膜を形成する。又は、Siの代わりにGeを用いてFeCo/Geの薄膜を形成することも可能である。
このように中性子導管(200)によって移送される中性子(422)らをスピン-アップの偏極中性子(422a) またはスピン−ダウンの偏極中性子(422b)に分離し、これを選択して供給するための従来の偏極中性子導管(500)が図4に図示したように提示されている。
このような従来の偏極中性子生成のための偏極中性子導管(500)はその前方側に中性子導管(200)と連結されて中性子(422)を受け取り、これをスピン-アップの偏極中性子(422a) またはスピン−ダウンの偏極中性子(422b)に分離する。しかし、このような過程で、従来の偏極中性子導管(500)は選択された偏極中性子、たとえば、中性子(422)の50%であるスピン-アップの偏極中性子(422a)を収去し、選択されてない50%のスピン−ダウンの偏極中性子(422b)の損失を甘受する短所がある。
前記のように中性子を偏極させ分離する偏極中性子導管(500)の製作には様々な物質を用いることができる。その代表的な例が強磁性物質であるFeとCoの合金もしくはSiを用いる場合である。このような従来の偏極中性子導管(500)において、スーパーミラー(510)の表面に蒸着薄膜で形成されたFeCo合金のような磁性物質(410)は偏極中性子導管(500)の外部に設けられた磁場発生手段(520)の磁場内で磁気化され、このような磁場の中で偏極中性子導管(500)に流入された中性子(422)らはそれぞれ異なる散乱距離密度を有するスピン−アップの偏極中性子(422a)、あるいは、スピン−ダウンの偏極中性子(422b)に分離される。
すなわち、偏極中性子導管(500)のスーパーミラー(510)表面に形成されたFeCo−Siの多層薄膜(400)では、FeCoの磁性物質(410)によるスピン-ダウン偏極中性子(422b)の散乱距離密度が非磁性物質(412)であるSiのスピン-ダウン偏極中性子(422b)の散乱距離密度と符合するので、スピン-ダウン偏極中性子(422b)は二つの物質(410)(412)の差を認識できず、偏極中性子導管(500)を構成するスーパーミラー(510)の臨界角の下に全て透過され、スピン−アップの偏極中性子(422a)らは偏極中性子導管(500)を構成するするスーパーミラー(510)によって回折と全反射を行い、全て反射されて内部で移送される。このような原理で、従来の偏極中性子導管(500)は中性子(422)からスピン−アップの偏極中性子(422a) のみを偏極させ収去することができる。
しかしながら、前記のような従来の偏極中性子導管(500)の場合、わずか一つの偏極中性子、すなわちスピン−アップの偏極中性子(422a)のみを分離し、スピン-ダウン偏極中性子(422b)は収去することができないので、中性子(422)の全体収去效率の面においてはわずか50%のみを利用する短所がある。
一方、前記で説明した従来の磁性物質(410)/非磁性物質(412)、すなわちFeCo/Siを用いたスーパーミラー(510)らで構成された偏極中性子導管(500)とは違って、スピン−アップの偏極中性子(422a)らを透過させ除去し、スピン−ダウンの偏極中性子(422b)らを反射させ収去する中性子逆偏極導管(図示しない)がCo/Cu スーパーミラーらを利用して提示されている。
従って、従来はスピン−アップの偏極中性子(422a)とスピン−ダウンの偏極中性子(422b)とがそれぞれ必要な場合、スピン−アップの偏極中性子(422a)を分離収去するためのFeCo/Si 物質を用いた偏極中性子導管(500)とスピン−ダウンの偏極中性子(422b)を得るために、スピン−フリッパー(Spin−Flipper)を利用する。このような偏極中性子導管らは非常に高価で、且つ精密なものであるため、中性子収得率の面において50%程度のみを示すことから、非效率的であると言える。
本発明は前記のような従来の問題点を解決するためのもので、中性子の損失を最小化しながら、中性子らをスピン−アップの偏極中性子あるいはスピン−ダウンの偏極中性子に分離することができる偏極中性子導管を提供することに第1の目的がある。
さらに、本発明は複数の偏極中性子導管を必要とせず、かつ簡単な構造を有しながらも效果的に偏極中性子らを分離するので、設備構造の小型化を達成することは勿論、設置費を大きく下げるように改善された偏極中性子導管を提供することに第2の目的がある。
上記課題のうち少なくとも一つの課題を実現するための一実施態様に係わる偏極中性子導管内部に中性子が移送される真空空間形成され、前記真空空間に向けた面には中性子反射薄膜が被覆されたスーパーミラーからなる本体部;
記真空空間が区分けされて第1及び第2空間が形成されるよう前記本体部の内部に配置され、その表面には中性子反射薄膜が被覆された第1板部
スピン−アップの偏極中性子とスピン−ダウンの偏極中性子とに同時に分離されて前記第1及び第2空間に移送されるよう、中性子が進入する方向に位置する第1板部の端部から本体部のいずれか一つの内面に向かってそれぞれ逆方向に傾斜するようそれぞれ第1空間の入口と第2空間の入口に配置される第2板部及び第3板部によって形成される中性子分離空間;
を含んで構成されることもできる。
他の一実施態様における偏極中性子
内部に中性子が移送される真空空間形成され、前記真空空間に向けた面には中性子反射薄膜が被覆されたスーパーミラーからなる本体部;
記真空空間が区分けされて第1及び第2空間が形成されるよう前記本体部の内部に配置され、その表面には中性子反射薄膜が被覆された第1板部;
分離されたスピン−アップの偏極中性子が前記第1空間に移送されるよう、中性子が進入する方向に位置する第1板部の端部から本体部のいずれか一つの内面に向かって傾斜するよう第1空間の入口に配置され、スピン−アップの偏極中性子が透過可能な薄膜が被覆された第2板部;及び
分離されたスピン−ダウンの偏極中性子が前記第2空間に移送されるよう、第2空間の入口の位置に中性子が進入する方向に位置する第1板部の端部から本体部のいずれか他の1つの内面に向かって前記第2板部と逆方向に傾斜するよう配置され、スピン−ダウンの偏極中性子が透過可能な薄膜が被覆された第3板部;
を含み構成されることもできる
一方、第1空間または第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはNi/Tiが薄膜として被覆され、スピン−アップの偏極中性子あるいはスピン−ダウンの偏極中性子が移送されるよう構成することもできる
他の一方では、第1空間を取り囲む本体部と第1板部にはFeCo/SiまたはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子が移送され、前記第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはCo/CuまたはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子が移送されるよう構成することもできる
さらに他の一方では、第1空間を取り囲む本体部と第1板部にはCo/CuまたはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子が移送され、前記第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはFeCo/SiまたはNi/Tiが薄膜として被覆れスピン−ダウンの偏極中性子が移送されるよう構成することもできる
さらに他の一方では、第1空間がスピン−アップの偏極中性子を移送する場合、前記第1空間の入口に装着された第2板部はスピン−アップの偏極中性子を透過させ、スピン−ダウンの偏極中性子を第2空間の第3板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなり、前記第2空間がスピン−ダウンの偏極中性子を移送する場合、前記第2空間の入口に装着された第3板部はスピン−ダウンの偏極中性子を透過させ、スピン−アップの偏極中性子を第1空間の第2板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなるよう構成することもできる
さらに他の一方では、第1空間がスピン−ダウンの偏極中性子を移送する場合、前記第1空間の入口に装着された第2板部はスピン−ダウンの偏極中性子を透過させ、スピン−アップの偏極中性子を第2空間の第3板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなり、前記第2空間がスピン−アップの偏極中性子を移送する場合、前記第2空間の入口に装着された第3板部はスピン−アップの偏極中性子を透過させ、スピン−ダウンの偏極中性子を第1空間の第2板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなるよう構成することもできる
本発明によれば、中性子の損失を最小化しながら中性子らをスピン−アップの偏極中性子及びスピン−ダウンの偏極中性子らに分離して収去可能にすることにより、中性子損失を最小化しながら、效果的に偏極中性子らを得ることができる。
そして、本発明は複数の偏極中性子導管が要らない、簡単な構造を有しながらも效果的に偏極中性子らを分離して設備構造の小型化を達成することができるのは勿論、偏極中性子分離及び収去装置の設置費を大きく低めることができる。
それだけでなく、本発明によればスピン−アップの偏極中性子ら又は、スピン−ダウンの偏極中性子らで偏極化された中性子損失の最小化が志向され、使用先においての偏極中性子準備時間を減少させ、作業生産性を高めることができる利点が得られる。
上記で本発明は、特定の実施例に関して図示し、説明したが、これは単なる例示的に本発明を説明するために記載したものであり、本発明をこのような特定構造で制限するのではない。当業界で通常の知識を持った者なら、本発明の特許請求範囲に記載した本発明の思想及び領域を外れない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更させ得ることが判る。しかしながら、このような修正及び変形構造らは全て本発明の権利範囲内に含まれることを明らかにする。
以下、添付された図面に基づいて、本発明を詳しく説明する。
本発明による偏極中性子導管(1)は図6乃至図8に示したように、中性子(22)からスピン−アップの偏極中性子(22a)またはスピン−ダウンの偏極中性子(22b)を分離して損失なくこれをそれぞれ収去する。
本発明による偏極中性子導管(1)は偏極中性子らを移送するために、スーパーミラー(13)からなる本体部(12)を具備し、前記スーパーミラー(13)はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らを反射させるCo/CuまたはNi/Ti中性子スーパーミラーか、スピン−アップの偏極中性子(22a)を反射させるFeCo/SiまたはNi/Ti中性子スーパーミラーらからなり、これらの組み合わせより偏極中性子を損失なく最大に得ることができる。
本発明による偏極中性子導管(1)は図6に示したように、偏極中性子(22a)(22b)を最大に利用するために、前方側には中性子分離空間(10)が形成され、その後方側にはスピン−アップの偏極中性子(22a)とスピン−ダウンの偏極中性子(22b)の移送通路である第1及び第2空間(50)(60)が揃って形成される。
そして、このように、中性子分離空間(10)と第1及び第2空間(50)(60)らを区分けするために、本体部(12)内には非偏極中性子スーパーミラーである第1板部(30)と、偏極中性子スーパーミラーである第2及び第3板部(32)(34)らを配置するのである。
即ち、本発明による偏極中性子導管(1)は中性子が移送される真空空間を内部に形成し、前記空間に向けた面には中性子反射薄膜が被覆されたスーパーミラー(13)らからなる本体部(12)を含む。
前記本体部(12)は非偏極中性子スーパーミラー(13)を形成するNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子(22a)及び/又はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が移送される構造に成りうる。
そして、前記本体部(12)はFeCo/Siが被覆されてスピン−アップの偏極中性子(22a)が移送されたり、Co/Cuが被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が移送されたりすることができる。
また、本発明による偏極中性子導管(1)は前記本体部(12)の内部に装着され、その表面には中性子反射薄膜が被覆された第1板部(30)によって前記真空空間が区分けされ形成される第1及び第2空間(50)(60)を具備する。
前記第1及び第2空間(50)(60)らはそれぞれスピン−アップの偏極中性子(22a)又はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が分離されて移送される流路を形成するもので、これは図6に示したように、第1板部(30)によって本体部(12)の内部空間が分割される。
前記第1板部(30)は板材型の構造を有しており、前記本体部(12)の内側にその両側角が固定されてその上、下に第1及び第2空間(50)(60)をそれぞれ形成する。さらに、その表面にはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子(22a)及び/又はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が移送されるようにすることが可能である。
または、第1板部(30)はFeCo/Siが被覆されてスピン−アップの偏極中性子(22a)が移送されたり、Co/Cuが被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が移送されるようにすることができ、一面にはFeCo/Siが被覆され、他面にはCo/Cuが被覆され得る。
それだけではなく、前記第1板部(30)は図6で水平に本体部(12)の内側空間を上、下に分割するものとして示したが、本発明はこれに限定されず、第1板部(30)が本体部(12)の内部で垂直に配置されて空間を左右に分割することもでき、本発明はその配置構造に限定されず、これらを全て含む。
そして、本発明による偏極中性子導管(1)は前記第1及び第2空間(50)(60)の前方側に中性子分離空間(10)を形成し、これは前記本体部(12)の前方一側内面から前記第1板部(30)の中性子が進入する方向の端部側に傾いて装着され、前記第1空間(50)の入口に配置される第2板部(32)と、前記本体部(12)の前方他側内面から前記第1板部(30)の中性子が進入する方向の端部側に傾いて装着され、前記第2空間(60)の入口に配置される第3板部(34)によって形成される。
従って、本発明による偏極中性子導管(1)に流入される中性子(22)は前記中性子分離空間(10)において、それぞれスピン−アップの偏極中性子(22a)あるいは、スピン−ダウンの偏極中性子(22b)に分離され、その後方側の前記第1及び第2空間(50)(60)を通して、それぞれスピン−アップの偏極中性子(22a)あるいは、スピン−ダウンの偏極中性子(22b)と別々に分離され移送されるのである。
一方、本発明による偏極中性子導管(1)の外側には中性子(22)らに磁場をかけてあげて、一時的に磁場に中性子(22)を平行(parallel)又は非平行(anti parallel)に整列させるための磁場印加手段(70)が配置される。
前記磁場印加手段(70)によって中性子(22)らは前記中性子分離空間(10)においてスピン−アップの偏極中性子(22a)又はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)別に分離され、このような偏極中性子(22a)(22b)らは傾いた状態で装着されたスーパーミラーである第2及び第3板部(32)(34)らによって第1及び第2空間(50)(60)へ透過あるいは反射される。
前記第2板部(32)は本体部(12)の一側内面から前記第1板部(30)の前方角側に傾いて装着されて前記第1空間(50)の入口に配置され、その表面にはスピン−アップの偏極中性子(22a)を透過させる薄膜、例えば、Co/Cuが被覆された構造である。
そして、前記第3板部(34)は本体部(12)の他側内面から前記第1板部(30)の中性子が進入する方向の端部側に傾いて装着されて前記第2空間(60)の入口に配置され、その表面にはスピン−ダウンの偏極中性子(22b)を透過させる薄膜、例えば、FeCo/Siが被覆され得る。
このように、前記中性子(22)らは本体部(12)内の第2及び第3板部(32)(34)によって形成された中性子分離空間(10)で分離され、第1及び第2空間(50)(60)へ流入され、前記第1及び第2空間(50)(60)内で続けて反射して偏極中性子(22a)(22b)が必要な装置まで前進して移送される。
このため、前記第1空間(50)又は第2空間(60)を取り囲む本体部(12)と第1板部(30)には図7に示したように、Ni/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子(22a)及び/又はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が移送されるようにすることができる。
または、本発明は図7に示すように、前記第1空間(50)を取り囲む本体部(12)と第1板部(30)にはFeCo/SiまたはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子(22a)が移送され、前記第2空間(60)を取り囲む本体部(12)と第1板部(30)にはCo/Cu またはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が移送されるようにする。
そして、本発明は前記とは違って、図8に示すように、前記第1空間(50)を取り囲む本体部(12)と第1板部(30)には Co/CuまたはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子(22b)が移送され、前記第2空間(60)を取り囲む本体部(12)と第1板部(30)には FeCo/Si またはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子(22a)が移送されるようにすることもできる。
前記で本発明は、第1空間(50)がスピン−アップの偏極中性子(22a)を移送する場合、前記第1空間(50)の入口に装着された第2板部(32)はスピン−アップの偏極中性子(22a)を透過させ、スピン−ダウンの偏極中性子(22b)を第2空間(60)の第3板部(34)に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなる。従って、第2板部(32)はCo/Cuで薄膜蒸着される。
さらに、本発明は第2空間(60)がスピン−ダウンの偏極中性子(22b)を移送しようとする場合、前記第2空間(60)の入口に装着された第3板部(34)はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)を透過させ、スピン−アップの偏極中性子(22a)を第1空間(50)の第2板部(32)に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなる。従って、第3板部(34)は FeCo/Siで薄膜蒸着される。
そして、本発明は第2板部(32)、第3板部(34)の位置と第1空間(50)及び第2空間(60)の位置が上下または左右方向で互いに入れ替えて配置され得る。
前記のように構成された本発明による偏極中性子導管(1)は本体部(12)の前方側に形成された中性子分離空間(10)に一般中性子導管(200)から中性子(22)らが流入されると、磁場印加手段(70)によって中性子(22)らには磁場がかかるようになる。
前記のような磁場によって前記中性子分離空間(10)においては、1次的に磁場に中性子(22)が平行(parallel)又は非平行(anti parallel)に整列された後、それぞれの二種類の偏極中性子スーパーミラーら、即ち、第2板部(32)と第3板部(34)を通して中性子がスピン−アップの偏極中性子(22a)とスピン−ダウンの偏極中性子(22b)に分離される。
前記第2板部(32)と第3板部(34)らはそれぞれ互いに対向して傾いた構造で配置され、それぞれ Co/Cu又はFeCo/Siで薄膜装着されたものであるので、Co/Cuで薄膜蒸着された第2板部(32)はスピン−アップの偏極中性子(22a)を透過させ、スピン−ダウンの偏極中性子(22b)を第2空間(60)の第3板部(34)に全反射させる。また、FeCo/Siで薄膜蒸着された第3板部(34)はスピン−ダウンの偏極中性子(22b)を透過させ、スピン−アップの偏極中性子(22a)を第1空間(50)の第2板部(32)に全反射させる。
従って、前記第1空間(50)には第2板部(32)を透過したスピン−アップの偏極中性子(22a)らと第3板部(34)から反射されて第2板部(32)を通して透過されたスピン−アップの偏極中性子(22a)らが存在するようになり、このようなスピン−アップの偏極中性子(22a)らは前記第1空間(50)を取り囲む本体部(12)と第1板部(30)の Ni/Ti又はFeCo/Si薄膜層によって前進して移送される。
一方、前記第2空間(60)には第3板部(34)を透過したスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らと、第2板部(32)から反射されて第3板部(34)を通して透過されたスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らのみ存在するようになり、このようなスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らは前記第2空間(60)を取り囲む本体部(12)と第1板部(30)の Ni/Ti又は Co/Cu薄膜層によって全反射されて前進して移送される。
このように、本発明によれば、スピン−アップの偏極中性子(22a)らとスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らに分離された中性子(22)はNi/Tiタイプの一般非偏極中性子スーパーミラー又はFeCo/Si、Co/Cuタイプの偏極中性子スーパーミラーなどの組み合わせよりなる本体部(12)の第1及び第2空間(50)(60)らを通して所望の使用先に続けて全反射して分離、移送される。
そして、前記第1及び第2空間(50)(60)らは本体部(12)の後方側に連結される一般的な中性子導管(200)を通してスピン−アップの偏極中性子(22a)らとスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らに分離された状態で移送される。
従って、本発明によれば、スピン−アップの偏極中性子(22a)らとスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らを全て分離、収去することが可能なので、偏極中性子損失の最小化を志向することができる。さらに、前記では、スピン−アップの偏極中性子(22a)らとスピン−ダウンの偏極中性子(22b)らを移送する第1及び第2空間(50)(60)が本体部(12)内で上、下に分離された状態で図示し、説明したが、本発明はこれに限定されることではなく、左右に配置され得ることはもちろんのことである。
従来の技術による中性子導管を図示した斜視図。 従来の技術による中性子導管を構成するスーパーミラーの貼り付け構造を図示した分解斜視図。 従来の技術による偏極中性子導管において行われるスピン−アップの偏極中性子とスピン−ダウンの偏極中性子らの偏極作用を示した説明図。 従来の技術による偏極中性子導管においてスピン−アップの偏極中性子が収去され、スピン−ダウンの偏極中性子らが除去される偏極作用を示した断面図。 本発明による偏極中性子導管が中性子導管に配置される状態を図示した外観構造図。 本発明による偏極中性子導管の内部構造を図示した説明図。 本発明による偏極中性子導管においてスピン−アップの偏極中性子とスピン−ダウンの偏極中性子らが分離収去される動作状態を図示した断面図。 本発明による偏極中性子導管においてスピン−アップの偏極中性子とスピン−ダウンの偏極中性子らが分離収去される動作状態を図示した断面図。
符号の説明
1.本発明による偏極中性子導管
10.中性子分離空間
12.本体部
13.スーパーミラー
22a.スピン−アップの偏極中性子
22b.スピン−ダウンの偏極中性子
30.第1板部
32.第2板部
34.第3板部
50.第1空間
60.第2空間
70.磁場印加手段
200.従来の中性子導管
210.導管ユニット
212.スーパーミラー(super mirror)
212a.基板
212b.薄膜
300.冷中性子源
310.偏極中性子使用装置
400.薄膜
410.磁性物質
412.非磁性物質
422.中性子
422a.スピン−アップの偏極中性子
422b.スピン−ダウンの偏極中性子
500.従来の偏極中性子導管
510.スーパーミラー
520.磁場発生手段

Claims (10)

  1. 極中性子導管において、
    内部に中性子が移送される真空空間形成され、前記真空空間に向けた面には中性子反射薄膜が被覆されたスーパーミラーからなる本体部;
    記真空空間が区分けされて第1及び第2空間が形成されるよう前記本体部の内部に配置され、その表面には中性子反射薄膜が被覆された第1板部
    スピン−アップの偏極中性子とスピン−ダウンの偏極中性子とに同時に分離されて前記第1及び第2空間に移送されるよう、中性子が進入する方向に位置する第1板部の端部から本体部のいずれか一つの内面に向かってそれぞれ逆方向に傾斜するようそれぞれ第1空間の入口と第2空間の入口に配置される第2板部及び第3板部によって形成される中性子分離空間;
    を含んで構成されることを特徴とする偏極中性子導管。
  2. 前記第1空間又は第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはNi/Tiが薄膜として被覆され、スピン−アップの偏極中性子あるいは、スピン−ダウンの偏極中性子が移送されることを特徴とする請求項1に記載の偏極中性子導管。
  3. 前記第1空間を取り囲む本体部と第1板部にはFeCo/Si又はNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子が移送され、前記第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはCo/Cu又はNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子が移送されることを特徴とする請求項1に記載の偏極中性子導管。
  4. 前記第1空間を取り囲む本体部と第1板部にはCo/Cu又はNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子が移送され、前記第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはFeCo/Si又はNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子が移送されることを特徴とする請求項1に記載の偏極中性子導管。
  5. 前記第1空間がスピン−アップの偏極中性子を移送しようとする場合、前記第1空間の入口に装着された第2板部はスピン−アップの偏極中性子を透過させ、スピン−ダウンの偏極中性子を第2空間の第3板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなり、前記第2空間がスピン−ダウンの偏極中性子を移送しようとする場合、前記第2空間の入口に装着された第3板部はスピン−ダウンの偏極中性子を透過させ、スピン−アップの偏極中性子を第1空間の第2板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなることを特徴とする請求項1に記載の偏極中性子導管。
  6. 前記第1空間がスピン−ダウンの偏極中性子を移送しようとする場合、前記第1空間の入口に装着された第2板部はスピン−ダウンの偏極中性子を透過させ、スピン−アップの偏極中性子を第2空間の第3板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなり、前記第2空間がスピン−アップの偏極中性子を移送しようとする場合、前記第2空間の入口に装着された第3板部はスピン−アップの偏極中性子を透過させ、スピン−ダウンの偏極中性子を第1空間の第2板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなることを特徴とする請求項1に記載の偏極中性子導管。
  7. 極中性子導管において、
    内部に中性子が移送される真空空間形成され、前記真空空間に向けた面には中性子反射薄膜が被覆されたスーパーミラーからなる本体部;
    記真空空間が区分けされて第1及び第2空間が形成されるよう前記本体部の内部に配置され、その表面には中性子反射薄膜が被覆された第1板部;
    分離されたスピン−アップの偏極中性子が前記第1空間に移送されるよう、中性子が進入する方向に位置する第1板部の端部から本体部のいずれか一つの内面に向かって傾斜するよう第1空間の入口に配置され、スピン−アップの偏極中性子が透過可能な薄膜が被覆された第2板部;及び
    分離されたスピン−ダウンの偏極中性子が前記第2空間に移送されるよう、第2空間の入口の位置に中性子が進入する方向に位置する第1板部の端部から本体部のいずれか他の1つの内面に向かって前記第2板部と逆方向に傾斜するよう配置され、スピン−ダウンの偏極中性子が透過可能な薄膜が被覆された第3板部;
    を含み構成されることを特徴とする偏極中性子導管。
  8. 前記第1空間又は第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子あるいは、スピン−ダウンの偏極中性子が移送されることを特徴とする請求項7に記載の偏極中性子導管。
  9. 前記第1空間を取り囲む本体部と第1板部にはFeCo/Si又はNi/Tiが薄膜として被覆されてスピン−アップの偏極中性子が移送され、前記第2空間を取り囲む本体部と第1板部にはCo/Cu又はNi/Ti が薄膜として被覆されてスピン−ダウンの偏極中性子が移送されることを特徴とする請求項7に記載の偏極中性子導管。
  10. 前記第1空間がスピン−アップの偏極中性子を移送しようとする場合、前記第1空間の入口に装着された第2板部はスピン−アップ の偏極中性子を透過させ、スピン−ダウン の偏極中性子を第2空間の第3板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなり、前記第2空間がスピン−ダウンの偏極中性子を移送しようとする場合、前記第2空間の入口に装着された第3板部はスピン−ダウン の偏極中性子を透過させ、スピン−アップの偏極中性子を第1空間の第2板部に反射させる偏極中性子スーパーミラーからなることを特徴とする請求項7に記載の偏極中性子導管。
JP2005255909A 2005-07-15 2005-09-05 偏極中性子導管 Expired - Fee Related JP4271174B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050064213A KR100647353B1 (ko) 2005-07-15 2005-07-15 편극 중성자 유도관

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007024853A JP2007024853A (ja) 2007-02-01
JP4271174B2 true JP4271174B2 (ja) 2009-06-03

Family

ID=37563627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005255909A Expired - Fee Related JP4271174B2 (ja) 2005-07-15 2005-09-05 偏極中性子導管

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7560687B2 (ja)
JP (1) JP4271174B2 (ja)
KR (1) KR100647353B1 (ja)
DE (1) DE102006024584B4 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100825914B1 (ko) * 2006-11-17 2008-04-28 한국원자력연구원 중성자 단색기 구조를 이용한 중성자 초거울 제작방법
DE102008064101B3 (de) * 2008-12-19 2010-08-26 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Anordnung zur Polarisation eines Neutronenstrahls mit hoher Divergenz
KR101001201B1 (ko) 2009-03-27 2010-12-15 한국원자력연구원 원자로의 빔포트용 플러그
KR101196225B1 (ko) * 2010-08-12 2012-11-05 한국원자력연구원 2중 편극 중성자 거울을 이용한 중성자 편극기
DE102014013082A1 (de) * 2014-09-09 2016-03-10 Forschungszentrum Jülich GmbH Anordnung für polarisierte Neutronenstrahlen und Verfahren zur Polarisationsanalyse
KR101562854B1 (ko) 2014-11-18 2015-10-26 한국원자력연구원 솔레노이드 코일 장치 및 이를 구비한 현장형 헬륨-3 중성자 스핀 편극 시스템
KR101735485B1 (ko) 2015-09-04 2017-05-29 한국원자력연구원 편극 중성자 유도관
CN110580968B (zh) * 2019-10-21 2024-03-22 散裂中子源科学中心 一种中子导管
DE102020007560B3 (de) 2020-12-10 2022-03-31 Forschungszentrum Jülich GmbH Anordnung von Permanentmagneten zur Erzeugung eines Führungsfeldes für polarisierte Neutronen und deren Verwendung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4874574A (en) * 1986-03-14 1989-10-17 Hitachi, Ltd. Control rod
EP0322408B1 (en) 1986-08-15 1993-05-05 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Instrumentation for conditioning x-ray or neutron beams
US5082621A (en) 1990-07-31 1992-01-21 Ovonic Synthetic Materials Company, Inc. Neutron reflecting supermirror structure
FR2677483B1 (fr) * 1991-06-04 1994-09-09 Cilas Materiau reflecteur pour optique neutronique et dispositif en faisant application.
JP3400670B2 (ja) 1997-03-03 2003-04-28 理化学研究所 中性子ビームの制御方法及び制御装置
DE19844300C2 (de) * 1998-09-17 2002-07-18 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Neutronenoptisches Bauelement
US5949840A (en) * 1998-11-25 1999-09-07 The Regents Of The University Of California Neutron guide
DE19936898C1 (de) * 1999-07-29 2001-02-15 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Neutronenpolarisator
KR100636794B1 (ko) * 2004-07-02 2006-10-20 한국원자력연구소 2개의 편극 중성자 초거울을 이용한 편극 중성자 반사율측정 장치
US7439492B1 (en) * 2005-02-04 2008-10-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Nondispersive neutron focusing method beyond the critical angle of mirrors
FR2883074B1 (fr) * 2005-03-10 2007-06-08 Centre Nat Rech Scient Systeme de detection bidimensionnelle pour rayonnement neutrons

Also Published As

Publication number Publication date
US20070076837A1 (en) 2007-04-05
US7560687B2 (en) 2009-07-14
DE102006024584B4 (de) 2009-01-08
KR100647353B1 (ko) 2006-11-23
JP2007024853A (ja) 2007-02-01
DE102006024584A1 (de) 2007-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4271174B2 (ja) 偏極中性子導管
Albrecht et al. Magnetic dot arrays with multiple storage layers
US10319901B2 (en) Spin-orbit torque type magnetization reversal element, magnetic memory, and high frequency magnetic device
TW508571B (en) Patterned magnetic recording media with discrete magnetic regions separated by regions of antiferromagnetically coupled films
Pfau et al. Origin of magnetic switching field distribution in bit patterned media based on pre-patterned substrates
JP6926760B2 (ja) スピン軌道トルク型磁化反転素子、磁気メモリ及び高周波磁気デバイス
JP2012074101A (ja) 磁気ヘッド
US9019757B2 (en) Spin wave element
US20100075599A1 (en) Data Transmission and Exchange Using Spin Waves
JP7052448B2 (ja) スピン軌道トルク型磁化回転素子、スピン軌道トルク型磁気抵抗効果素子、磁気メモリ及び発振器
JP2006127748A (ja) 積層された軟磁性の下地層を有する垂直磁気記録媒体
CN1909070A (zh) 具有变磁性反铁磁耦合层的垂直磁记录介质
Wiebel et al. Domain decoration in dipolar coupled ferromagnetic stacks with perpendicular anisotropy
KR101735485B1 (ko) 편극 중성자 유도관
JP2008304618A (ja) 偏光変換素子
EP3394980A1 (en) Synchronization of multiple nano-contact spin torque oscillators
Sreekanth et al. Four beams surface plasmon interference nanoscale lithography for patterning of two-dimensional periodic features
KR100825914B1 (ko) 중성자 단색기 구조를 이용한 중성자 초거울 제작방법
JP2012014074A (ja) 空間光変調器
Mesler et al. Soft X-ray imaging of spin dynamics at high spatial and temporal resolution
KR101196225B1 (ko) 2중 편극 중성자 거울을 이용한 중성자 편극기
Popescu et al. Four-state magnetic configuration in a tri-layer asymmetric ring
JP2009092968A (ja) 空間光変調素子
JP7168359B2 (ja) 磁壁移動型空間光変調器の開口率向上構造
JP4050996B2 (ja) 光スイッチ

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080527

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080812

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090203

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090224

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306

Year of fee payment: 3

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130306

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140306

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees