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HEiDi
Einkristalldiffraktometer an der heißen Quelle
Das Einkristalldiffraktometer HEiDi wurde entwickelt für detaillierte Untersuchungen der strukturellen und magnetischen Eigenschaften von Einkristallen mittels heißer unpolarisierter Neutronen und der Bragg’schen Gleichung:
2 dhkl sin (Θ) = λ
(typisch: 0,56 Å < l < 1,2 Å).
Mit der großen Bandbreite kurzer Wellenlängen und Auflösungen bei hohem Fluss eignet sich HEiDi für Untersuchungen an vielen kristallinen Verbindungen und damit verknüpfter Themen in der Festkörperphysik und Festkörperchemie, Mineralogie und den Materialwissenschaften. Viele dieser Verbindungen sind potenziell interessant für Energie- oder Datenspeichertechnologien.
Einige Beispiele:- Hochtemperatur-(HT-)Supraleiter (z. B. Kuprate, Pniktide)
- Multiferroika (z. B. Manganate), Magnetokarorika und andere komplexe ferro-, ferri- oder antiferromagnetische Verbindungen
- Ionenleiter (z. B. Brownmillerite, Perovskite, Granate)
- Ferrolelektrika (z. B. die KDP-Familie)
- Mischkristalle (z. B. AsSe-Verbindungen, Minerale)
- Hochabsorbierende Verbindungen (z. B. mit Gd, Sm, Eu)
- Kleine Moleküle (z. B. Guanidin)
- Bestimmung der (chemischen) Struktur
- Bestimmung der magnetischen Struktur
- Spindichten
- Strukturelle und magnetische Phasenübergänge
- Harmonische und anharmonische mittlere Auslenkungsquadrate
- Statische und dynamische Fehlordnungen
- Verzwillingte, modulierte und inkommensurable Strukturen
- Bestimmung der Atomlagen und Bindungslängen in Verbindungen mit schweren und leichten Elementen oder benachbarten Elementen im Periodensystem
- Temperaturabhängige Untersuchungen zur Bestimmung von Phasenübergängen
- Untersuchungen von Ordnungs-Unordnungs-Phasenübergängen, z. B. bei H-Positionen und -Bindungen
- Strukturbestimmung von Verbindungen mit hochabsorbierenden Elementen (Gd, Sm, Cd, Dy) mittels kurzer Wellenlängen
- Untersuchungen magnetischer Phasenübergänge und T-Abhängigkeiten (Ferri-, Ferro- und Antiferromagnete, Multiferroika)
- Untersuchungen an HT Supraleitern (z. B. Kupraten, FeAs-Pniktiden)
- Probencharaktersierung durch Profilanalyse (z. B. Mosaizitäten, Verzwillingungen)
- Bestimmung der Probenorientierung, z. B. zur Vorbereitung von Experimenten an Drei-Achsen-Spektrometern
- Grundlagen von Kristallographie und Strukturanalyse für die Lehre
- Closed-cycle-Kryostat: 2 K – RT
- Spiegelofen mit einstellbarer Gasatmosphäre und Druck: RT – 1300 K
- Mikro-Ofen: RT – 600 K
- Hochdruck: bis 10 GPa
- Panoramische Diamantstempelzelle (engl. DAC),
verwendbar bis 3 K im Closed-Cycle-Kryostat - Transmissions-DAC (Öffnungswinkel 80° standard, 120° Yao-DAC)
- Uniaxiale Druckzelle (in speziellem Kryostat von PUMA)
- Panoramische Diamantstempelzelle (engl. DAC),
- Strahlrohr SR-9B (an der heißen Quelle)
- Max. Fluss am Probenort: 1,4 × 107 n cm-2 s-1 (λ ≈ 1,17 Å)
- Gewinn durch heiße Quelle × 10 (λ ≈ 0,56 Å)
Vertikal fokussierende Monochromator-Einheit
- Wellenlängen λ [Å] (Standardwinkel: 2ΘM = 40°)
| 2ΘM | Ge(311) | Cu(220) | Ge(422) | Cu(420) |
| 20° | 0,593 | 0,443 | 0,408 | 0,280 |
| 40° | 1,168 | 0,870 | 0,793 | 0,552 |
| 50° | 1,443 | 1,079 | 0,993 | 0,680 |
- Reziproker Raum Qmax = 4π∙sin(Θmax)/λ [Å-1] (2Θmax = 135°)
| 2ΘM | Ge(311) | Cu(220) | Ge(422) | Cu(420) |
| 20° | 19,1 | 25,5 | 27,7 | 40,4 |
| 40° | 9,7 | 13,0 | 14,3 | 20,5 |
| 50° | 7,9 | 10,5 | 11,4 | 16,6 |
- Neutronenfilter zur Unterdrückung der λ/2- bzw. λ/3-Kontamination
- Horizontale Kollimatoren: 60’, 30’, 15’ vor und 30’, 20’, 15’ nach dem Monochromator
- Optional: vertikal fokussierende Neutronenleiter für heiße Neutronen
- Automatisierte rechteckige Borkarbid-Blenden vor und hinter der Probe
- Azentrische Euler-Wiege zur Probenorientierung
- Für kurze Wellenlängen optimierter Einzeldetektor (Empfindlichkeit > 95 % bei 0,3 Å)
- In der Entwicklung: ortsauflösender Flächendetektor (engl. PSD. Empfindlichkeit ~ 60 % bei 0,56 Å, 250 × 150 mm² sensitive Fläche, finanziert durch BMBF Förderung 05K19PA2.
- Optional: PG(002)-Analysator für rein elastische Streuung und Unterdrückung des Untergrunds
- Erfassung von Bragg-Reflexen (automatische Parameter-Anpassung zur Maximierung von deren Anzahl und Signifikanz)
- Q mapping des reziproken Raumes in bis zu drei Dimensionen
- Vermeidung von Abschirmeffekten durch Probenumgebung (z. B. Druckzellen)
Instrumentverantwortliche
Dr. Martin Meven
Telefon: +49 (0)89 158860-727
E-Mail: martin.meven@frm2.tum.de
Dr. Piotr Fabrykiewicz
Telefon: +49 (0)89 158860-830
E-Mail: piotr.fabrykiewicz@frm2.tum.de
HEIDI
Telefon: +49 (0)89 158860-504
Betreiber
Förderung
News
Publikationen
Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu HEiDi in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:
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In allen Publikationen, die auf Experimenten an diesem Instrument basieren, müssen Sie einige Würdigungen angeben. Um Ihnen die Arbeit zu erleichtern, haben wir alle nötigen Vorlagen auf dieser Seite für Sie vorbereitet.
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