KOMPASS (in Inbetriebnahme)

KOeln-Münchner auf Polarisations-Analyse Spezialisiertes Spektrometer

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!

KOMPASS Schema

Das neue kalte Drei-Achsen-Spektrometer ʻKOMPASSʼ wurde ausschließlich für Messungen mit polarisierten Neutronen und die Anwendung einer Null-Feld 3D-Polarisationsanalyse konzipiert. Es ist damit komplementär zu den anderen am FRM II verfügbaren Drei- Achsen-Spektrometern. Typische Anwendungsgebiete sind die Untersuchungen komplexer und schwacher magnetischer Strukturen und deren Dynamiken.

In einem Abstand von circa 45 m von der kalten Quelle wird KOMPASS das kalte Neutronenspektrum am Ende des gekrümmten Neutronenleiters NL 1 in der Neutronenleiterhalle West nutzen. Drei seriell angeordnete V-Kavitäten im ersten Teil des Neutronenleiters zwischen den Instrumenten NREX und KOMPASS liefern dann einen permanent polarisierten Neutronenstrahl mit einem sehr hohen Polarisationsgrad. Das parabolisch fokussierende Neutronenleiterdesign vor dem Monochromator beinhaltet darüber hinaus auswechselbare Leiterendstücke für eine optimierte Energie- und Q-Auflösung. Zusammen mit dem variabel einstellbar, doppel-fokussierenden Monochromator und Analysator wird der fokussierende Leiter einen hohen Neutronenfluss über einen großen dynamischen Bereich in ein kleines Volumen am Probenort liefern, bei gleichzeitig sehr guter Energie-Auflösung zu Lasten einer geringfügig reduzierten transversalen Q-Auflösung. Für Messungen mit guter Q-Auflösung oder die Untersuchung steiler Dispersionskurven können die parabolisch geformten Leiterendstücke durch gerade Leiterendstücke ausgetauscht werden. Störende Einflüsse durch Neutronen mit Wellenlängen höherer Ordnungen können durch einen optional verfügbaren Geschwindigkeitsselektor vor dem Monochromator unterdrückt werden. Für die Positionierung der Probe werden am Probenort motorisierte Translationstische und Wiegen zur Verfügung stehen. Der Spinzustand der gestreuten Neutronen wird mittels einer Mehrkanalkavität zwischen dem Analysator und dem Detektor analysiert werden können.

Als Probenumgebung wird, neben einem geschlossenen Kryostaten, ein Helmholtzspulenset für longitudinale Polarisationsanalyse zur Verfügung stehen und ein ILL CryoPAD-System der dritten Generation für Neutronenpolarimetrie-Messungen.

Die Konstruktion und Inbetriebnahme von KOMPASS werden durch das BMBF mit dem Verbundforschungsprojekt 05K19PK1 gefördert.

Anwendungen

Eine Auswahl prädestinierter Forschungsthemen zur Untersuchung der Spin-Strukturen und -Dynamiken mit polarisierten Neutronen und für die Neutronenpolarimetrie sind:

Alle Strukturen mit schwacher magnetischer Ordnung
Komplexe (chirale) magnetische Ordnungen, z.B. in Seltenen Erden
Quanteneffekte, die im Zusammenhang mit longitudinalen magnetischen Anregungen stehen
Quantenkritische Anregungen
Dünne Filme und Multilagen
Multiferroische und magneto-elektrische Materialien
Hochtemperatur-Supraleiter
Itinerant magnetische Systeme

Bitte beachten Sie: Mit thermischen Neutronen wird KOMPASS vorwiegend im polarisierten Diffraktionsmodus mit longitudinaler Polarisationsanalyse betrieben.

Technische Daten

Neutronenleitersystem und sein Design

Endposition des Neutronenleiters NL1, Dimensionen: 60 × 120 mm² (L × B)
Permanent installierte, polarisierte dreifache V-Kavität für höher einfallende Polarisation von P > 98 %
Parabolisch fokussierend in der Streuebene
Wechselbare gerade und parabolisch fokussierende Leiterendstücke für optimierte (E,Q)-Auflösung
Kompaktes Design mit M-P und P-A Abstände von nur 120 cm, A-D Abstand von 100 cm

Geschwindigkeitsselektor

Δλ/λ = 31 %, effektiv bis zu λ_min = 2.35 Å Wellenlänge
Unterdrückt effektiv Kontaminationen höherer Ordnung und senkt den Hintergrund
Optional kann der Selektor mit einem Blendensystem “Virtuelle Quelle” ersetzt werden, welches sich im Brennpunkt des parabolisch fokussierenden Neutronenleiters befindet

Monochromator

HOPG (d = 3.355 Å), Dimensionen: 273 × 188 mm² (L × B)
- 28° < 2Θ_M < 135°
- 1.04 Å^-1 < k_i < 3.87 Å^-1
- Zweifach variable Fokussierung

Analysator

HOPG (d = 3.355 Å), Dimensionen: 220 × 225 mm² (L × B)
- -130° < 2Θ_A < 130°
- Zweifach variabler Fokussierung
Optional Heusler Analysator mit variabler horizontaler Fokussierung (Leihgabe von PANDA)

Polarizationsanalysator

Kompakte polarisierende V-Kavität
- 15 Kanäle mit Fe/Si doppelseitig beschichtetem Siliziumsubstrat, m = 4.2
- P_f >96 % für Neutronen mit 1.5 ≤ E_n ≤ 15 meV
- Optional 10’ und 30’ Kollimatoren
- Integriertes Hallbach-Array

Detektoren

2” ³He Rohr (Standard Konfiguration)
1” PSD ³He Rohr mit aktiver Länge von 250 mm (optional)

Kollimatoren

α0: 20’, 40’
α1: 10’, 20’, 40’, 80’
α2: 10’, 20’, 40’, 80’
α3: 10’, 20’, 40’, 80’
30’ und 60’ Radialkollimatoren zwischen fokussierendem Analysator und Detektor zur Unterdrückung der unerwünschten HOPG Diffusionsstreuung

Hauptparameter