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DNS

Polarisiertes Neutronenstreuinstrument mit Flugzeitoption für inelastische Streuung

Dieses Instrument ist auf kalte Neutronen fokussiert. Alle hier angegebenen Parameter beziehen sich auf die aktuelle Betriebsphase des FRM II. Bitte kontaktieren Sie für alle Detailfragen (Experimentdauer etc.) vorab das Instrumentteam!

Insrumentschema DNS Insrumentschema DNS

DNS ist ein vielseitiges polarisiertes Neutronenstreuinstrument, welches ideal geeignet ist für die Untersuchung von sowohl kurz- als auch langreichweitiger magnetischer Ordnung in Quantenmaterialien, hochkorrelierten Elektronensystemen, unkonventionellen Supraleitern und funktionellen magnetischen Materialien. Zusätzlich zum Diffraktionsmodus bietet DNS auch die Möglichkeit für inelastische Neutronenstreuung mittels Flugzeitspektroskopie, welche benutzt werden kann um niedrig energetische magnetische Anregungen zu messen.

Mit seiner kompakten Größe, einem neuartigen, auf ablenkenden Fe/Si Superspiegeln basierenden fokussierenden Polarisator und Polarisationsanalyse ist DNS optimiert für einen hohen polarisierten Fluss bei mittlerer Auflösung. DNS erlaubt die eindeutige gleichzeitige Trennung von nuklearen kohärenten, spin-inkohärenten und magnetischen Streubeiträgen über einen großen Bereich von Streuvektoren Q und Energieüberträgen E.

Typische Anwendungen

DNS kann sowohl im Modus für elastische als auch im Modus für inelastische Streuung für eine Vielzahl von Anwendungen benutzt werden:

Optionen für polarisierte elastische Streuung:
  • Polarisierte Neutronenpulverdiffraktometrie mit der XYZ-Methode [1-3]
  • Polarisierte Einkristalldiffraktiometrie [4]
  • Magnetische diffuse Streuung mittels Polarisationsanalyse [5-6]
  • Trennung von nuklearer kohärenter von spin-inkohärenter Streuung in weicher Materie [7]
Optionen für in elastische Streuung mittels Flugzeitspektroskopie (TOF):
  • Standard TOF Option für Pulverproben (Inbetriebnahme) [8]
  • Standard TOF Option für Einkristalle (in Entwicklung)
  • Polarisierte TOF Option (in Entwicklung)

[1] Z.D. Fu, et al., New J. Phys. 12, 083044 (2010).
[2] A.M. Hallas, et al., Phys. Rev. Lett. 113, 267205 (2014).
[3] V. Pecanha-Antonio, et al., Phys. Rev. B 96, 214415 (2017).
[4] F. Zhu, et al., Phys. Rev. Research 2, 043100 (2020).
[5] L.J. Chang, et al., Nat. Commun. 3, 992 (2012).
[6] S. Gao, et al., Nat. Phys. 13, 157 (2017).
[7] C. Gerstl, et al., Macromolecules 45, 7293 (2012).
[8] I. Zivkovic, et al., Phys. Rev. Lett. 127, 157204 (2021).

Probenumgebung
  • CCR Kryostat (Top-loader) und Kyroofen (4 – 400 K)
  • Kryostat vom Typ ‘Orange’ (1.5 – 300 K)
  • Tieftemperatureinsatz 3He/ 4He Verdünnung (Tmin ≈ 75 mK)
  • Tieftemperatureinsatz 3He (Tmin ≈ 500 mK)
Technische Daten
Monochromator
  • Neutronenleiter NL6-S
    • Horizontal und vertikal einstellbar fokussierend
  • PG(002), d = 3.355 Å
  • Kristallabmessungen: 2.5 × 2.5 cm2 (5 × 7 Kristalle)
  • Wellenlängenbereich: 2.4 Å < λ < 3.5 Å
Fluss an der Probe
  • Abgeschätzter Fluss:
    • unpolarisiert: ~ 2 · 107 n cm-2 s-1
    • polarisiert ~ 2 · 106 n cm-2 s-1
Neutronengeschwindigkeitsselektion
  • Auflösung Δλ/λ: 30 – 40 %
Chopper
  • Chopperfrequenz: ≤ 300 Hz
  • Chopperscheibe: Titan, 3 Schlitze, Ø = 420 mm
Detektorbänke für unpolarisierte Neutronen
  • 128 positionssensitive 3He Röhren
    • Ø = 1.27 cm, Höhe ~100 cm
  • Abgedeckter Streuwinkel: 1.9 sr
  • Abgedeckter Streuwinkel in der horizontalen Ebene: 0° < 2θ ≤ 135°
Detektorbänke für polarisierte Neutronen
  • 24 Detektoren:
    • Polarisationsanalyse mittels ablenkende m = 3 Superspiegeln
    • 3He Detektorröhren, Ø = 2.54 cm, Höhe 15 cm
  • Abgedeckter Streuwinkel in der horizontalen Ebene: 0° < 2θ ≤ 150°
  • Qmax
    • λi = 2.4 Å (Ei = 14.2 meV): 4.84 Å-1
    • λi = 3.5 Å (Ei = 6.7 meV): 2.53 Å-1
Energieauflösung
  • λi = 2.4 Å (Ei = 14.2 meV): 1 meV
  • λi = 3.5 Å (Ei = 6.7 meV): 0.5 meV

Instrumentverantwortliche

Dr. Yixi Su
Telefon: +49 (0)89 158860-714
E-Mail: y.su@fz-juelich.de

Dr. Thomas Müller
Telefon: +49 (0)89 158860-730
E-Mail: t.mueller@fz-juelich.de

DNS
Telefon: +49 (0)89 158860-502

Betreiber

JCNS

News

Inelastic neutron scattering at DNS: off to a flying start

Inelastic neutron scattering at DNS: off to a flying start

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Publikationen

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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

DNS
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Flugzeitspektrometer für diffuse Neutronenstreuung DNS.

© W. Schürmann, TUM
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© W. Schürmann, TUM

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