【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0159
利用課題名 / Title
中性子用回折格子の開発 / Development of gratings for neutron beams
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
中性子位相イメージング, X線位相イメージング, Talbot-Lau 干渉計,リソグラフィ/Lithography,スパッタリング/Sputtering,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,量子効果
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
關 義親
所属名 / Affiliation
東北大学多元物質科学研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
佐本哲雄
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
森山雅昭，庄子征希
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-058：マスクレスアライナ
TU-159：芝浦スパッタ装置（冷却型）
TU-201：DeepRIE装置#1
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
中性子位相イメージングに用いる吸収格子・位相格子の開発を行った．両格子とも4インチシリコン上の64 mm × 64 mm領域に微細加工技術により1次元矩形格子形状を形成した．さらに，吸収格子については中性子吸収体としてシリコンライン上にガドリニウムを斜め蒸着して，吸収線とした．製作は東北大学試作コインランドリの設備を利用した．
実験 / Experimental
シリコンウェハ上にポジ型フォトレジストTSMR-V90LB 27cpを塗布し，マスクレスアライナー MLA150を用いて1次元矩形格子パターンをレーザー露光した．つづいてDeep RIE装置を用いて，シリコンの深堀りエッチングを実施した．白色光共焦点顕微鏡でエッチング深さを確認しながら格子深さを調整した．吸収格子は抵抗加熱型蒸着装置を用いて，ガドリニウムを高さ22 μm 斜め蒸着した．
結果と考察 / Results and Discussion
京都大学複合原子力科学研究所研究炉（KUR）CN-3ビームラインにおいて，製作した格子の評価を行った．Fig. 1に測定した吸収格子の中性子透過率を示す．実効2.4Åの熱中性子に対して，格子領域で平均50%の透過率が達成され，設計通り吸収線が形成できていることが確認できた．つづいて製作した吸収格子・位相格子を組み合わせてTalbot-Lau干渉計を構築した．Fig. 2に観測された干渉パターンの鮮明度分布を示す．格子領域で平均47%の位相イメージングを行うのに十分明瞭なビジビリティが得られた．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Neutron transmission of absorption grating.
Fig. 2 Visibility map of interference pattern.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献
T. Samoto et al., JJAP 58, (2019) SDDF12.
Y. Seki et al., EPL 123,(2018) 12002.
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
-
Abdul Muneem, Investigation of neutron imaging applications using fine-grained nuclear emulsion, Journal of Applied Physics, 133, (2023).
DOI: 10.1063/5.0131098
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 關義親，日野正裕，中村吏一朗，平山朋子，篠原武尚，“中性子位相イメージング法による金属積層造形物中の欠陥観察” 京都大学複合原子力科学研究所 第57回学術講演会，令和5年2月14日．
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件