ISIS中性子源

ISIS中性子およびミューオン源は、パルス中性子およびミューオン源です。英国オックスフォードシャーのハーウェル科学技術革新キャンパスにある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あります。ミュオン分光法と中性子散乱の技術を使用して、原子レベルからマクロ分子までの微視的スケールで凝縮物質の構造とダイナミクスを調べます。

物理学、化学、材料工学、地球科学、生物学、考古学などの多様な科学分野で、世界中の研究者によって毎年何百もの実験が行われています。

中性子とミューオン

中性子は原子の非荷電成分であり、物質をよく貫通し、原子の核からのみ偏向します。サンプルを超えた異なる位置での偏向中性子の統計的蓄積は、材料の構造を見つけるために使用でき、中性子によるエネルギーの損失または利得は、サンプルの一部の動的挙動、たとえば固体の拡散過程を明らかにすることができます。 ISISでは、中性子はシンクロトロンで陽子の「束」を加速し、次にこれらを160 kWの陽子ビームから熱を放散する一定の冷却負荷の下で重いタングステン金属ターゲットと衝突させることによって作成されます。衝突により中性子がタングステン原子から飛び散り、中性子はガイドまたはビームラインを介して約20の機器に導かれ、それぞれが中性子ビームと物質の間のさまざまなタイプの相互作用の研究に最適化されています。ターゲットステーションとほとんどの楽器は大きなホールに設置されています。中性子は放射線の危険な形態であるため、ターゲットとビームラインはコンクリートで厳重に遮蔽されています。

ISIS Neutron and Muon Sourceは、陽子ビームの一部をグラファイトターゲットと衝突させることでミューオンを生成し、パイオンを急速にミューオンに崩壊させ、スピン偏極ビームでサンプルステーションに送ります。

ISIS中性子とミュオン源の科学

ISIS Neutron and Muon Sourceは、科学技術施設評議会（以前のCCLRC）によって管理および運用されています。科学技術施設評議会（STFC）は、英国の研究とイノベーションの一部です。実験期間は、資金提供国の学術ユーザーに開放されており、年2回の「提案の募集」を通じて申請されます。研究配分、または「ビームタイム」は、ピアレビュープロセスを介して申請者に割り当てられます。ユーザーとその親機関は、施設のランニングコスト（1日あたり1楽器につき11,000ポンド）を支払うことはありません。輸送費と生活費は、実験の実施中に返金されていましたが、現在は返金されていません。ほとんどのユーザーは、サイト近くのホテルであるリッジウェイハウス、またはアビンドンにあるSTFC運営のカンファレンスセンターであるコゼナーズハウスに滞在します。毎年1600人のユーザーによる600以上の実験が完了しています。

多数のサポートスタッフが施設を操作し、ユーザーを支援し、調査を実施しています。コントロールルームには、年中無休で24時間常駐しています。機器の科学者は各機器の実行を監督し、ユーザーと連携します。他の部門はサンプル環境、データ分析、コンピューティングの専門知識を提供し、アクセラレーターを維持し、教育プログラムを実行します。 ISISは、データを収集するための新しい技術を研究開発する重要な検出器グループを持つ数少ない中性子施設の1つでもあります。

実行された重要かつ先駆的な研究の中には、高温超伝導体の構造とバックミンスターフラーレンの固相の発見がありました。他の最近の開発はここにあります。

2番目のターゲットステーション（TS2）の建設は2003年に開始され、最初の中性子は2007年12月14日にターゲットに届けられました。TS2は低エネルギーの中性子を使用して軟質凝縮物、生物システム、先進複合材料、ナノ材料を研究します。

国際ミューオンイオン化冷却実験（MICE）は、ISIS陽子ビームから寄生的に実行されます。

中性子およびミューオン機器

現在ISIS NeutronおよびMuon Sourceにある機器は次のとおりです。

ターゲットステーション1

Alfは、結晶アライメント機能です。
Crispは、広範囲の界面現象の高分解能研究用に設計された中性子反射率計です。
Engin-Xは、結晶材料の深部のひずみ、したがって応力の測定に最適化された中性子回折計です。
Gemは、高強度、高解像度の実験を実行して、無秩序な材料と結晶粉末の構造を調べることができる中性子回折計です。
Hrpdは、中性子回折計であり、世界で最も高解像度の中性子粉末回折計の1つです。
イネスは中性子粉末回折計で、STFCとの協力協定に基づいてイタリア国立研究評議会（CNR）によって構築および管理されています。
Irisは、準弾性および低エネルギーの高分解能非弾性分光法用に設計された中性子分光計です。
LOQは、通常1〜100 nmの範囲の寸法を持つ大きな分子、小さな粒子、または多孔質材料の形状とサイズを調べるために使用される小角中性子散乱装置です。
Mapsは、主に単結晶の磁気励起および構造励起に取り組むために設計された中性子分光計です。
MARIは中性子分光計であり、結晶系および無秩序系のフォノン状態密度、および磁性材料の結晶場励起の研究に最適です。
マーリンは、高計数率、中エネルギー分解能、直接形状チョッパー分光計を備えた中性子分光計です。
オシリスは、中性子分光計または回折計として使用できます。非常に低エネルギーの研究と長波長回折に最適化されています
Pearlは、高圧粉末回折専用の中性子回折計です。
Polarisは、構造の迅速な特性評価、少量の材料の研究、短時間でのデータセットの収集、および非周囲条件下での材料の研究に最適化された中性子回折計です。
Rotaxは、検出器および機器のテストに使用されます。

SANDALSは、液体およびアモルファス材料の構造を調査するために特に構築された中性子回折計です。
SURFは、液体界面研究用の世界有数の機器の1つである中性子反射率計です。
SXDは中性子回折計で、相転移や不整合構造などの相互空間の調査を含むアプリケーションや、サンプルの向きが制限される可能性のあるアプリケーションで強力です。
Toscaは、固体状態の分子振動の研究用に最適化された中性子スペクトロメータです。
Vesuvioは、eVエネルギー領域の高強度の中性子（エピ熱中性子）を使用して、スペクトルを質量分離して核運動量分布のコレクションにする中性子分光計です。
EMUは、ゼロ電界および縦電界測定用に最適化されたµSR分光計です。
MuSRは、90度回転して、縦方向と横方向の両方の測定を行うことができるµSR分光計です。
HIFIは、5Tまでの縦電界を印加する高電界ミューオン機器です。
Argusは、凝縮物質および分子研究用のミュオン分光計です。
CHRONUSは、日本が所有するRIKEN-RALミュオン施設のミューオン機器です。

ターゲットステーション2

マイクロエレクトロニクスへの大気のような中性子の照射専用のChipIRチップ照射装置。
IMATは、材料科学、材料処理、および工学用の中性子イメージングおよび回折装置です。
インターは、さまざまな空気/液体、液体/液体、空気/固体、および液体/固体の界面を研究するためのユニークな施設を提供する高強度の化学界面反射率計です。
ラーモアは、中性子のラーモア歳差運動を使用してエネルギーまたは方向をエンコードする新しい中性子散乱技術の開発に最適化された柔軟な小角中性子散乱装置です。
LETは、物質の性質の微視的な起源を理解するために、凝縮物質のダイナミクスの研究に最適化された中性子分光計です。
NIMRODは、原子間（1Å）からメソスコピック（> 300Å）までの長さスケールにアクセスするように設計された中性子回折計です。
Offspecは、界面に平行および垂直にナノメートルの長さのスケールにアクセスできる中性子反射率計です。
Polrefは、薄膜材料の層と表面内およびその間の磁気秩序の研究のために設計された中性子反射率計です。
Sans2dは、ナノマテリアル、「ソフトマター」、および生物学的起源のものを含むコロイド系のサイズ、形状、内部構造、空間配置を、0.25から300の間の長さスケールで調べるために使用できる小角中性子散乱装置です。 nm。
ウィッシュは、単結晶および偏光ビーム実験を可能にするオプションを備えた、磁気および大型ユニットセルシステムでの長いd間隔での粉末回折用に設計された中性子回折計です。
ズームは、柔軟で高カウント率の小角散乱機器です。

ISIS中性子とミューオン源の歴史と背景

このソースは、1977年にハーウェルキャンパスのRALサイトと、以前はニムロッドアクセラレータで占められていたアクセラレータホールを含む以前の英国の科学プログラムからのリサイクルされたコンポーネントに対して承認されました。最初のビームは1984年に製造され、1985年10月に当時のマーガレット・サッチャー首相によって施設が正式にオープンされました。

ISISという名前は頭字語ではありません。古代エジプトの女神とテムズ川のローカル名を指します。名前は1985年に施設を正式にオープンするために選択されましたが、それ以前はSNSまたはSpallation Neutron Sourceとして知られていました。イシスは死者の命を取り戻すことができる女神であり、ISISは以前にニムロッドとNINA加速器用に構築された機器を利用していたため、その名前は適切と考えられました。

2番目のターゲットステーションは、2003年に当時の科学大臣であったSainsbury byから資金提供を受け、2009年に7つの機器を開いて、期限と予算で完成しました。 2010年4月、David Willetts科学大臣は、4つの新しい機器を構築するために2100万ポンドの投資を行いました。これらの機器は現在、すべて試運転段階または完全にスケジュールされた機器です。

ISIS NeutronおよびMuon Sourceは、当初20年（1985年から2005年）の運用寿命を持つと予想されていましたが、その継続的な成功により、施設の進歩とISISの寿命を2030年まで延長することを目的とした改修およびさらなる投資のプロセスにつながりました。

大衆文化において

Sparticle Mysteryシリーズ1の最終エピソードは現場で撮影されました。