中性子ビーム集束用のミラーを金属だけで作製―中性子による物質の構造解析大きく前進へ：理化学研究所ほか
(2019年9月19日発表)
（国）理化学研究所と高エネルギー加速器研究機構（KEK）、京都大学の共同研究グループは9月19日、中性子ビームをターゲットに向け集束させて送り込む「中性子集束ミラー」を、金属材料だけで作り出すことに成功したと発表した。硬くて脆いガラスやシリコンを基板に利用した従来のミラーとは異なり、複雑な形状や大型化に対応できるため、中性子ビーム利用の拡大・発展が期待できるという。
物体にX線を当てると内部の構造を解析できるのと同様に、中性子ビーム（中性子線）を当てるとさらに深部の微細構造などを解析できるため、近年、中性子ビームは物質の構造解析に欠かせない手段になっている。
中性子は原子核を構成する核子の一種で、加速器を使うと中性子ビームを取り出すことができ、大型の中性子源や小型の中性子源の開発・整備が各国で進んでいる。
ただ、中性子ビームは散らばりやすく、中性子源から少し離れた測定試料までビームを届かせるにはガイド管が必要。これまではガイド管を構成するミラーの基板に加工が非常に困難なガラスやシリコンを用いざるを得ず、ガイド管の形状は大きな制約を受けていた。
共同研究グループは今回、金型用の超精密加工技術と金属多層膜の成膜技術を融合させることにより、金属材料のみで構成される中性子集束ミラーの開発に成功した。
具体的には、レンズ金型用の無電解ニッケルリンメッキを用い、金属材料のみで基板を製作する方法を確立、これによってできた精密な曲面基板の上に「中性子スーパーミラー」と呼ばれる金属多層膜を成膜する。
この製法によると、中性子集束ミラーを金属のみで構成できるため、多種多様な形状に加工でき、ガイド管によって中性子ビームを目標に向け導くことができる。ミラーは耐放射線性の高い金属を用いているため、従来は困難であった大強度中性子源近傍でも利用できる。ビームの集束化は、実用化に十分な約0.1ｍｍ幅を実現した。
今回の成果は、中性子ビームの集束と輸送を大きく前進させるもので、今後中性子ビームによる物質構造解析が効率化され、様々な材料の改良や新規開発の推進が期待されるとしている。
