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NanoScience | Blog
中性子・ミュオン源であるISISにおけるオックスフォード・インストゥルメンツ社製希釈冷凍機の中性子イメージング

量子セグメントマネージャーのHarriet van der Vlietは、ISIS中性子・ミュオン源(ISIS)の実験操作部サンプル環境グループのChristopher Lawson博士にインタビューし、彼らの研究においてオックスフォード・インストゥルメンツ社の製品がどのように使用されてきたかを見てきました。

ISISは、40年前に設立されたパルス中性子・ミュオン源で、オックスフォードシャー州の科学技術施設評議会のラザフォード・アップルトン研究所に拠点を置いています。ここでは中性子とミューオンのビームを用いて、物理学、化学、地質学、工学、生物学を含む様々な分野の科学者が原子レベルで物質を研究しています。ISISは、中性子とミューオンの利用が不可欠な2,000人以上の科学者からなる国内および国際的なコミュニティを支えています。

以下は、Harrietによる概要です。

ISISの実験操作部サンプル環境グループの低温実験チームは、最近ISISの中性子イメージングと回折装置IMATを使用して、オックスフォード・インストゥルメンツ製KelvinoxJT®希釈冷凍機(30 mK-2 Kの範囲の中性子散乱実験用の超低温サンプル環境)の中性子イメージングを行いました。

この実験は、かつてMarie Sklodowska-Curieから資金提供を受けていたChris Lawsonが主導しました。KelvinoxJTを用いて、彼のチームは³He/⁴He混合物の希釈過程の直接観察に成功し、³He濃度の直接測定する可能性を見出したのです。KelvinoxJTの挙動は、連続循環やシングルショットなどの異なる利用方法で観察されました。これは、希釈冷凍機の連続運転のように³Heのみが混合室からのみ抽出され、³He/⁴He混合物は連続循環していないことに相当しています。

研究チームは、時間や温度を変化させたときの³He濃度の変化を見ることができました。研究チームは、初の直接イメージングを達成しただけでなく、この研究成果は、オックスフォード・インストゥルメンツ社独自の高度な希釈冷凍機の研究開発にフィードバックされる可能性があります。

さらに嬉しいことに、この実験の結果は、新しい世代の物理学者が、これまで本のページでしか見ることができなかったものを、視覚的にインタラクティブに描写できるようになることを意味します。さらに、Chrisによれば、「希釈冷凍機の混合物中のHe³とHe⁴の比率を変えることで、He³が失われた場合に何が起こるかをシミュレートすることができました...低温物理学者にとって最悪の悪夢です!」。私たちは、中性子イメージングが先進的な希釈冷凍機の研究開発に役立つと期待しています。

KelvinoxJTが重要な実験的発見に加えられるだけでなく、当社の次世代希釈冷凍機システムの開発に役立つために使用されているのを見るのは素晴らしいことです。ここオックスフォード・インストゥルメンツの主な目標は、常にお客様をサポートし、可能な限りお客様の研究を紹介し、より広い科学界への教育に貢献することです。

ここで紹介した研究の詳細については、Chrisとそのチームが作成した論文(Nature - Neutron imaging of an operational dilution refrigerator)をご覧ください。


Harriet van der Vliet

Chris Lawson