Research and development of a neutron microscope for investigation of magnetic structure

用于研究磁结构的中子显微镜的研发

• 批准号: 20H04457
• 负责人: 曽山 和彦
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04457/
• 关键词: 中性子顕微鏡; 中性子スピン; ウォルターミラー; 数値制御プラズマCVM; スーパーミラー; プラズマCVM; レプリカ法; Wolterミラー

令和3年度におけるレプリカ法用高精度マンドレルの製作では、令和2年度に、プラズマCVM加工後に残る反応堆積物の除去方法として見出したO2ガスを導入する方法をもとに、引き続き、投入電力、ガス流量等の最適化を図ることによって、加工制御性を更に向上できることを示した。それらの結果をもとに実機の高精度マンドレルの製作を行ったところ、サブミクロンオーダーの高形状精度のWolter形状を加工することに成功した。また、レプリカ法における新たな離型剤の提案として、マンドレルの表面に付着させる離型剤として低融点金属（スズ）の検討を行った。多層膜スーパーミラーをマンドレルに成膜する際は、離型剤による表面粗さがミラー構造の劣化、反射率の低下に繋がり、高臨界角のスーパーミラーには大きな課題となる。そこで、マンドレルとなるガラス表面にスズを成膜し、その後、ミラー材料であるニッケル膜を成膜、さらにその上からニッケル電鋳を行った。これを加熱処理することで、低融点金属であるスズを融解しミラー自体を離型させた。その結果、スズ成膜後の表面粗さは小さく、高臨界角スーパーミラーの成膜に適することが分かった一方で、加熱によって離型させる際に、ガラス表面からのミラー離型の歩留まりが悪いことが明らかとなった。偏極中性子を用いた顕微鏡用ビームライン整備として、垂直磁化膜測定のための中性子スピン干渉計のガイド磁場コイルの設計を行った。設計には磁場計算ソフトELF/Magicを用いた磁場シミュレーションを実施した。また、設計したガイド磁場コイル制御用の直流電源、偏極デバイス制御用の自動ステージを購入した。

在2021财年复制法的高精度心轴的生产中，我们在2020财年发现的引入O2气体的方法的基础上，继续降低输入功率，作为去除等离子CVM处理后残留的反应沉积物的方法。结果表明，通过优化气体流量等可以进一步提高工艺可控性。基于这些结果，我们制造了一个实际的高精度心轴，并成功加工出亚微米级高形状精度的 Wolter 形状。此外，作为复制法用新型脱模剂的提案，我们研究了将低熔点金属（锡）作为附着在心轴表面的脱模剂。当在心轴上形成多层超级反射镜时，脱模剂引起的表面粗糙度会导致反射镜结构恶化和反射率降低，这是高临界角超级反射镜的主要问题。因此，在将成为心轴的玻璃表面上形成锡膜，然后形成作为镜材料的镍膜，并在其上进行镍电铸。通过对其进行热处理，低熔点金属锡熔化，镜子本身从模具中脱模。结果发现，形成锡膜后的表面粗糙度较小，适合于形成高临界角超级镜。然而，当通过加热脱模时，镜面从玻璃表面脱模的合格率是很明显，很穷。为了使用偏振中子为显微镜准备光束线，我们设计了用于中子自旋干涉仪的引导磁场线圈，用于测量垂直磁化薄膜。在设计中，使用磁场计算软件ELF/Magic进行磁场模拟。我们还购买了直流电源来控制设计的引导磁场线圈和自动平台来控制偏振装置。

项目成果

中性子集光用高精度Wolterミラーマンドレルの作製（第9報）: プラズマCVM加工後の形状および表面粗さの評価

用于中子聚焦的高精度沃尔特镜芯轴的制造（第九次报告）：等离子体 CVM 处理后形状和表面粗糙度的评估

• 发表时间: 2020
• 作者: 中村拓人;仲矢透;大坪嘉之;杉原弘基;田中清尚;湯川龍;北村未歩;組頭広志;井村敬一郎;鈴木博之;佐藤憲昭;木村真一;渕葵 et al.;齋藤圭介;大阪大学工学研究科 山本有悟，荒川翔平，川合健太郎，有馬健太，山村和也，国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 丸山龍治，曽山和彦，総合科学研究機構中性子科学センター 林田洋寿
• 通讯作者: 大阪大学工学研究科 山本有悟，荒川翔平，川合健太郎，有馬健太，山村和也，国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 丸山龍治，曽山和彦，総合科学研究機構中性子科学センター 林田洋寿

中性子集光用高精度 Wolter ミラーマンドレルの作製（第 10 報）: プラズマCVM加工後の表面粗さの改善

用于中子聚焦的高精度沃尔特镜芯轴的制造（第十次报告）：等离子 CVM 处理后表面粗糙度的改善

• 发表时间: 2021
• 作者: 内藤大地;山本尚人;坂中章悟;高橋毅;山口孝明;大阪大学工学研究科 山本有悟，川合健太郎，有馬健太，山村和也 ，国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 丸山龍治，曽山和彦 総合科学研究機構中性子科学センター 林田洋寿
• 通讯作者: 大阪大学工学研究科 山本有悟，川合健太郎，有馬健太，山村和也 ，国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 丸山龍治，曽山和彦 総合科学研究機構中性子科学センター 林田洋寿