DNS

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

• 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)

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°
• Q_max:
  • λ_i = 2.4 Å (E_i = 14.2 meV): 4.84 Å^-1
  • λ_i = 6 Å (E_i = 2.28 meV): 1.93 Å^-1

Energieauflösung

• λ_i = 2.4 Å (E_i = 14.2 meV): 1 meV
• λ_i = 6 Å (E_i = 2.28 meV): 0.1 meV