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MLZ

Lichtenbergstr.1
85748 Garching

TOFTOF

Flugzeitspektrometer für kalte Neutronen

TOFTOF TOFTOF

TOFTOF ist ein Multi-Chopper Flugzeitspektrometer in direkter Geometrie. Es wird von der untermoderierten Kalten Quelle des Reaktors gespeist. Der 60 m lange s-förmige primäre Neutronleiter wirkt gleichzeitig als Filter für schnelle Neutronen mit einer Abschneidekante von 1.38 Å, oberhalb dieser Wellenlänge wird ein hoher Neutronenfluss in einem großen Wellenlängenbereich erreicht.
Die Energieauflösung wird durch die Wellenlänge und Chopper-Umdrehungsgeschwindigkeit eingestellt und kann entsprechend der Anforderung des Experimentes zwischen 2 µeV und 3 meV kontinuierlich gewählt werden. Die Detektorbank befindet sich in 4 m Abstand von der Probe und ist mit ca. 1000 3He Gas-Detektoren bestückt. Die Flugzeit der gestreuten Neutronen wird mit einer Genauigkeit von bis zu 50 ns durch die Detektorelektronik gemessen.
Als Alternative zu dem derzeitigen linear konvergierenden Endstück des Leiters wurde der Prototyp eines parabolisch – fokussierenden Leiters eingebaut, der neue Superspiegeltechnologien mit adaptiver Optik vereint.

Anwendungsgebiete

TOFTOF ist ein vielseitiges Instrument mit flexibler Energieauflösung, hohem Neutronenfluss (auch bei kurzen Wellenlängen bis 1.38 Å) und einem exzellenten Signal-zu-Rausch Verhältnis. Es ist sowohl für inelastische als auch quasielastische Neutronenstreuung hervorragend geeignet und typische Anwendungen sind:

  • Molekularer Magnetismus, Quantumkritsche Phänomene in Schweren Fermionensystemen, niedrig-energetische Anregungen in Multiferroischen Materialien und neuartige Magnetische Phasen (Kristallfeld, Phononen, Magnonen, Polaronen)
  • Diffusion in Metallschmelzen und Legierungen, molekularen Flüssigkeiten, Kolloiden oder ungeordneten Systemen
  • Alterungseffekte in ungeordneten Systemen und Dynamik in Gläsern bei niedrigen Frequenzen
  • Wasserstoffspeichermaterialien
  • Dynamik in Nanostrukturierten Systemen
  • Quasielastische Neutronenstreuung an Proteinen, Vesikeln und biologischen Materialien
  • Biologische Aktivität und Funktionalität von Proteinen und Zellen unter Druck
Probenumgebungen

FRM II Standard Probenumgebung:

  • CCR Kryostat (4 K – 600 K)
  • 3He Einsatz (bis > 0.5K)
  • Thermostat (255 K – 450 K )
  • Hochtemperaturofen (300 K – 2100K)

Probenumgebung von Kollaborationspartnern:

  • Elektromagnetischer Levitationsofen
  • Elektrostatischer Levitationsofen
  • Hydraulische Druckzelle (bis 3.5 kbar)
  • Druckzelle (einige GPa)

Technische Daten

Primärstrahl

  • Neutronenleiter : NL2au
  • Anzahl der Chopperscheiben: 7
  • Chopper-Umdrehungsgeschwindigkeiten: 400 – 22000 min-1
  • Durchmesser der Chopper: 600 mm
  • Größe des eingehenden Neutronenleiters: 44 × 100 mm2
  • Größe des ausgehenden Neutronenleiters 20 cm vor der Probe: 23 × 47 mm2

Parameter

  • Wellenlängenbereich: 1.4 – 16 Å
  • Energieauflösung (elastisch): 2 µeV – 3 meV
  • Energietransfer: - 30 meV – 50 meV
  • Integraler Neutronenfluss des weißen Strahls an der Probenposition: 1010 n cm-2 s-1
  • Winkelbereich der Detektorbank: -15° – -7° und 7° – 140°

Instrumentverantwortliche

Dr. Wiebke Lohstroh
Telefon: +49 (0)89 289-14735
E-Mail:

Dr. Zachary Evenson
Telefon: +49 (0)89 289-14975
E-Mail:

TOFTOF
Telefon: +49 (0)89 289-14881

Betreiber

TUM

Publikationen

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

impulse.mlz-garching.de

Zitierung Instrument

Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). TOFTOF: Cold neutron time-of-flight spectrometer. Journal of large-scale research facilities, 1, A15. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-40

Zitat bitte stets einschließlich DOI.

Galerie

TOFTOF
TOFTOF

Blick von oben auf den CCR-Kryostaten innerhalb des TOFTOF-Probenortes und die blaue Außenverkleidung der Detektoreinhausung. © W. Schürmann, TUM

Elastische Auflösung
Elastische Auflösung

Figur 1: Elastische Energieauflösung als Funktion der einfallenden Wellenlänge für verschiedenen Chopper Umdrehungsgeschwindigkeiten.

Dynamischer Bereich des TOFTOF-Spektrometers
Dynamischer Bereich des TOFTOF-Spektrometers

Figur 2: Dynamischer Bereich des TOFTOF Spektrometers für verschiedene einfallende Wellenlängen.

Neutronenfluss
Neutronenfluss

Figur 3: Neutronenfluss des weißen Strahls an der Probenposition (gemessen mit einen kalibrierten Strahlmonitor).

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