Развитие методики спин-эхо малоуглового рассеяния нейтронов для исследований конденсированного состояния

• Автор: Четвериков, Юрий Олегович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Развитие методики спин-эхо малоуглового рассеяния нейтронов для исследований конденсированного состояния
Введение

I Спиновое эхо и малоугловое рассеяние нейтронов

Общие замечания о технике измерения малоуглового рассеяния

нейтронов

Рассеяние и пространственно- временные корреляционные функции

Ларморовская прецессия нейтрона и спиновое эхо

Корреляционная функция СЭМУРН: поляризация как индикатор рассеяния

II Установки СЭМУРН

Выполняемые задачи

Схема установки

СЭМУРН установки в мире
TU Delft и ISIS

ПИЯФ
Эффективность установок СЭМУРН
Светосила
Сопоставление установок СЭМУРН
Сопоставление эффективности стандартной и спин- эхо установок МУРН для модели рассеяния на разбавленных монодисперсных сферах
III Эксперименты на установках СЭМУРН
Исследование доменной структуры никелевой пленки на медной подложке методом СЭМУРН
СЭМУРН и магнитное рассеяние
Эксперимент
Результаты

Первые измерения на установке СЭМУРН ПИЯФ
IV Многоволновая интерференция и спиновое эхо
СЭМУРН и многоволновая интерференция
Многоволновое спиновое эхо
Теория
Эксперимент
Результаты
Модель учета только парных корреляций
V Перспективные направления развития техники СЭМУР
Магнитное поле и эффективность прибора
СЭМУРН для исследования магнитных структур
Исследование слабо рассеивающих образцов
Пространственное разрешение СЭМУРН
Рефракционная интроскопия
Заключение
Приложение 1. Дисперсия корреляционной функции СЭМУРН
Приложение 2. Сопоставление модельных спектров малоуглового рассеяния на разбавленных монодисперсных сферах для стандартной и
спин эхо установок МУРН; учёт разрешения
Список использованной литературы

Введение
Малоугловое рассеяние нейтронов (МУРН) несет в себе информацию о структуре вещества на масштабах порядка 1-1000 нм. Такой диапазон измерительных масштабов делает нейтронное рассеяние востребованным инструментом исследования наноструктур и наноматериалов, определения структурных особенностей биологических молекул, изучения магнитных доменов и др. В настоящее время в мире работает несколько десятков установок МУРН [1].
Применение эффекта спинового эхо для регистрации малоуглового рассеяния нейтронов (СЭМУРН) расширяет возможности традиционных методов исследования малоуглового и ультра-малоуглового рассеяния. Высокая светосила нейтронного спинового эха позволяет значительно повысить эффективность решения множества исследовательских задач [2].
Техника спин-эхо эксперимента находится в стадии активного развития [3]. Первая установка СЭМУРН построена в 1998 году [4], и к настоящему моменту в мире работают четыре установки, три из которых расположены на реакторе технического университета г. Дельфта (Нидерланды); одна на импульсном источнике нейтронов института ІБІБ (Великобритания). Создание спин- эхо установки в ПИЯФ является особенно актуальной задачей в связи с вводом в эксплуатацию реактора ПИК [5]. Установка входит в проект приборной базы реактора.
В цели настоящей работы входят: создание экспериментальной установки СЭМУРН на базе реактора ВВР-М в ПИЯФ; исследование крупномасштабных магнитных структур методом спинового эхо; развитие представлений о задачах и исследовательских возможностях метода спинового эхо, поиск путей улучшения характеристик спин-эхо установок; изучение потенциала многоволнового спинового эхо в исследованиях вещества.

доступное 5=450 нм. Для обеспечения высокой однородности поля вся конструкция, состоящая из соленоидов и узла образца, помещена в Ми металлические экраны. На входе и выходе пучка в экранируемую область расположены л/2 вращатели, которые являются стартовой и финишной точкой прецессии. Перед входом в экран стоит поляризатор, после выхода-многощелевой анализатор и двухкоординатный позиционно-чувствительный детектор. С 2003 по 2005 год на приборе было проведено несколько успешных экспериментов с использованием СЭ оборудования [20]. Несмотря на это в 2005 году прибор был разобран.
ПИЯФ
Работы по созданию установки СЭМУРН в ПИЯФ начаты в 2005- ом году. Для расположения прибора был выделен 14 пучок реактора ВВР-М с длиной волны =0.22 нм и ДАЛ,=0.02. В момент принятия решения на 14-ом пучке успешно работал прибор 3-х мерного анализа поляризации. Как показано в работах [21] 3-х мерный анализ является комплементарной СЭМУРН методикой, поэтому, было решено в создаваемом приборе совместить возможности 3-х мерного анализа и СЭМУРН (рис. 2.8.). Магниты полей прецессии прибора были сделаны по чертежам магнитов SESANS, и представляют из себя четыре электромагнита с замкнутым стальным ярмом. Из за ограниченного пространства плечи установки СЭМУРН были сделаны короче, чем в SESANS (расстояние между магнитами внутри каждого плеча- 0.2 м). Изначально предполагалось использовать такую же, как у SESANS, конфигурацию прецессионных полей с фольгой- флиппером. Однако, продвижение в области использования резонансного спинового эхо как в деятельности по многоволновой интерференции в ПИЯФ, так и при создании приборов WESP и OffSpec в Дельфте, заставило поменять это решение в сторону конфигурации с резонансным спиновым эхо. Для этой конфигурации был разработан и