中性子応用光学研究分野    研究室のサイト

教授 川端 祐司 kawabata*
准教授 日野 正裕 hino*
助教 小田 達郎 t_oda*

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中性子利用は様々な利点があるが、電気的に中性な特長のため中性子ビームを制御(曲げる)ことは大変難しい。そこで中性子が低速になるほど、物質「波」としての性質が顕著になることを利用して、世界最高レベルの多層膜中性子反射ミラーをはじめとする中性子光学素子を開発し、その応用研究を行っている。そして基礎物理分野から工学、農学分野等の様々な研究者と共同研究をすることで、低速中性子の今までにない発見や利用方法の実現を目指している。

低速中性子は軽元素や磁性体に敏感で、静的構造だけでなく、動的な構造の情報を直接引き出せる。特に中性子スピンエコー法は、中性子のスピンを精密に制御することで、他の方法では見ることのできない時間・空間領域をカバーし、生体分子等のゆっくりとした動きを調べることができる。中性子スピン干渉の原理と中性子スピンの精密制御技術を駆使して、世界的にユニークな中性子共鳴スピンエコー分光器(VIN ROSE)を京都大学と高エネルギー加速器研究機構の連携の元、J-PARC/MLF BL06に建設中している。

中性子は、X線ではコントラストのつきにくい物質内部の水の振る舞いや金属容器内の構造などを3次元的に見ることが可能である。中性子イメージングは、加熱金属管内の水の沸騰挙動を外乱無く測定できる特徴的な手段であることから、水と蒸気からなる沸騰二相流を観察する原子力安全研究に有効である。そのため世界で唯一、原子炉廻りで大電力を利用することを可能とした中性子イメージング装置を、KUR(京都大学研究用原子炉) のスーパーミラー中性子導管室に設置して研究している。二相流研究以外にも、火災時におけるコンクリート中の水分挙動、宇宙ロケット部品中 の燃料挙動、植物内部の水分変化、考古学試料の分析等、幅広い応用研究を展開している。

(VIN ROSE) 中性子ラジオグラフィ・CTで見る植物とその断面(上)、古墳から発掘された鉄製の斧とその3次元像(下)

J-PARCへの設置が進む中性子共鳴スピンエコー分光器群 (VIN ROSE)

中性子ラジオグラフィ・CTで見る植物とその断面(上)、古墳から発掘された鉄製の斧とその3次元像(下)