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DNS

Flugzeitspektrometer für diffuse Neutronenstreuung

DNS DNS

DNS ist ein vielseitiges mit kalten Neutronen betriebenes Flugzeitspektrometer für diffuse Neutronenstreuung mit Polarisationsanalyse. Es erlaubt die genaue und gleichzeitige Trennung von kohärenten und spin-inkohärenten Streubeiträgen am Kern von magnetischen Streubeiträgen über einen sehr weiten Bereich des Streuvektors Q und des Energieübertrages E. Das Spektrometer ist sehr kompakt aufgebaut und als Instrument mit hoher Neutronenintensität für mittlere Q- und Energieauflösung optimiert.

Durch neue Chopper und positionsempfindliche Detektoren werden die Möglichkeiten für Einkristall-Flugzeitspektroskopie mit Messungen aller vier Dimensionen von S(Q,E) deutlich erweitert. Durch seine einzigartige Kombination von Einkristallflugzeitspektroskopie und Polarisationsanalyse ergänzt DNS viele moderne Dreiachsenspektrometer mit polarisierten kalten Neutronen.

Typische Anwendungen

Mit dem am FRM II vorhandenen hohen Neutronenfluss eignet sich DNS ideal für Untersuchungen komplexer Spinsysteme z. B. in hoch geometrisch frustrierten Magneten und stark korrelierten Elektronensystemen. Genauso gut geeignet ist DNS zur Untersuchung von Proben weicher Materie durch Polarisationsanalyse, Beispiele dafür sind auf der Nanometerskala geometrisch eingeschlossene Polymere und Proteine. Die Untersuchung ungewöhnlicher magnetischer Eigenschaften von Einkristallen kann sehr effektiv durch Mapping im reziproken Raum durchgeführt werden. Zusätzlich zur Trennung der magnetischen Streuung von kern- und spin-inkohärenter Streuung erlaubt die Polarisationsanalyse die genaue Unterscheidung der Anisotropie der Spinkorrelationen. Es hat sich außerdem gezeigt, dass Pulverdiffraktometrie mit polarisierten Neutronen am DNS hervorragend die Standardpulverdiffraktometrie mit Neutronen ergänzen kann. Diese Kombination erweist sich als extrem hilfreich für die Verfeinerung von magnetischen Strukturen durch eine Verbesserung des Signal- zu Untergrundverhältnisses besonders für kleine magnetische Momente. DNS ist ein leistungsfähiges Instrument für Wissenschaftler, die sich mit weicher Materie beschäftigen, da es gelingt, die kern-kohärente Streuung vom häufig dominierenden spin-inkohärenten Untergrund zu trennen. Zusammengefasst sind die wichtigsten Anwendungen:

  • Anwendung der Polarisationsanalyse: Uniaxial-, Längs- und Vektor-PA
  • Magnetische, Gitter- und polaronische Korrelationen: geometrisch frustrierte Magnete, stark korellierte Elektronensysteme und emergente Materialien
  • Einkristall- und Pulver-Flugzeitspektroskopie: Einzelionenanregung, Magnonen und Phononen
  • Weiche Materie: Abtrennung von kohärenter Streuung bei der Untersuchung wasserstoffhaltiger Materialien, Polymere, Flüssigkeiten und Gläser
Probenumgebung
  • CCR-Kryostate 'Top-Loader'
  • Kühlköpfe mit geschlossenem Kühlkreislauf
  • Kryostate vom Typ 'Orange'
  • Tieftemperaturöfen
  • Tieftemperatureinsätze 3He/4He Verdünnung (~ 20 mK)
  • Tieftemperaturmagnet (abgeschirmt, vertikales Magnetfeld bis zu 5 T)
Technische Daten

Monochromator

  • Neutronenleiter NL6-S
  • Horizontal- und vertikal einstellbar
  • Doppelfokussierung
  • Pyrolytischer Graphit (002), d = 3.355 Å
  • Kristallabmessungen: 2.5 × 2.5 cm2 (5 × 7 Kristalle)
  • Wellenlängenbereich: 2.4 Å < λ < 6 Å

Zweifachchopper System

  • Chopper Frequenz: ≤ 300 Hz
  • Wiederholrate: ≤ 900 Hz
  • Chopperscheiben: Titan, 3 Schlitze, Ø = 420 mm

Neutronfluss an der Probe

  • Unpolarisiert ~ 108 n cm-2 s-1
  • Polarisiert ~ 5 · 106 – 107 n cm-2 s-1
  • (Polarisator: m = 3 ablenkende Superspiegel)

Detektorreihen für nicht-polarisierte Neutronen

  • 128 ortsempfindliche 3He Detektoren
  • Ø = 1.27 cm, Höhe ~100 cm
  • Gesamtwinkelbereich: 1.9 sr
  • Streuwinkelbereich in der horizontalen Ebene: 0° < 2θ ≤ 135°

Detektorreihen für polarisierte Neutronen

  • 24 Detektoreinheiten:
  • Polarisationsanalyse durch m = 3 ablenkende Superspiegel
  • 3He Detektorrohre, Ø = 2.54 cm, Höhe 15 cm
  • Streuwinkelbereich in der horizontalen Ebene: 0° < 2θ ≤ 150°
  • Qmax:
    • λi = 2.4 Å (Ei = 14.2 meV): 4.84 Å-1
    • λi = 6 Å (Ei = 2.28 meV): 1.93 Å-1

Energieauflösung

  • λi = 2.4 Å (Ei = 14.2 meV): 1 meV
  • λi = 6 Å (Ei = 2.28 meV): 0.1 meV

Instrumentverantwortliche

Dr. Yixi Su
Telefon: +49 (0)89 289-10714
E-Mail:

Dr. Kirill Nemkovski
Telefon: +49 (0)89 289-10779
E-Mail:

Dr. Sultan Demirdiş
Telefon: +49 (0)89 289-10717
E-Mail:

DNS
Telefon: +49 (0)89 289-14339 /-14876

Betreiber

JCNS

Publikationen

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu DNS in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

impulse.mlz-garching.de

Zitierung Instrument

Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). DNS: Diffuse scattering neutron time-of-flight spectrometer. Journal of large-scale research facilities, 1, A27. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-33

Zitat bitte stets einschließlich DOI.

Galerie

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Flugzeitspektrometer für diffuse Neutronenstreuung DNS. © W. Schürmann, TUM

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© W. Schürmann, TUM

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