J-PARC/MLF 偏極中性子反射率計『写楽』の紹介とそれを用いた磁性薄膜の研究宮田登総合科学研究機構(CROSS) 東海事業センター Current status of the Polarized Neutron Reflectometer “SHARAKU” at the MLF of J-PARC and the study of magnetic thin films using “SHARAKU” Noboru Miyata Research Center for Neutron Science and Technology, Comprehensive Research Organization for Science and Society (CROSS) 偏極中性子反射率計「写楽」は、薄膜のナノスケールの構造や自由界面を除く表面・界面の物性評価を目的として J-PARC/MLF BL17 に設置されており、特に偏極中性子による磁性薄膜・多層膜の評価を意識した設計になっている［1］。図１に「写楽」の概略図を示す。加速器駆動の中性子源から発生するパルス状の中性子は、線源から１５．５ｍ離れた試料ステージ上の試料に照射され、試料から反射した中性子はさらに２．５ｍ離れた検出器により飛行時間法で検出される。この試料ステージは９００ｋｇの耐荷重をもち、以下に述べる電磁石のような大型の試料環境装置を設置することができる。ビームパス上には９つのスリット及び高速中性子や前のパルスに含まれる遅い中性子を除去する４台のチョッパーが設置されている。さらに偏極子も設置されており、試料の上流側および下流側に設置された２台のスピンフリッパーと合わせて反射前後で中性子の偏極状態の変化を測定することができ、この状態の変化を解析することで、試料面内の磁化の大きさの深さ方向の分布を求めることができる。「写楽」の磁性薄膜の測定では、図２に示す１Ｔ電磁石及び４Ｋ冷凍機の使用頻度が高い。４Ｋ冷凍機は１Ｔ電磁石と組み合わせて使用されることが多く、１５ｍｍ角程度までの大きさの試料を取り付けることができ、２時間弱で４Ｋ前後まで試料を冷却させることができる。また、この他にも７Ｔ超伝導電磁石などが使用できる。講演では、「写楽」の整備状況及び得られた実験結果を紹介するとともに、ユーザー供用への環境整備についても議論したい。 [1] M. Takeda et al., Chi. J. Phys., 50, No. 2, p161, (2012). スピンフリッパー２＋検極子スピンフリッパー１検出器偏極/非偏極切替機構Ｔ０チョッパー試料ステージディスクチョッパー×３Ｂ４Ｃビームスリット ×９図１：偏極中性子反射率計「写楽」の概略図図２：主な試料環境機器（左：１Ｔ電磁石、右：4K 冷凍機）