KWS-2

Dieses Instrument ist auf kalte Neutronen fokussiert. Bitte beachten Sie deshalb aktuell die „Technischen Daten OHNE kalte Quelle“ unten. Wichtige abweichende Parameter sind gefettet. Ihre Rückfragen werden gern vom Instrumentteam beantwortet.

Schema KWS-2 - 2024

KWS-2 [1] ist ein klassisches Kleinwinkelstreudiffraktometer, mit dem ein großer Q-Bereich zwischen 2,0 × 10^-4 und 2,0 Å^-1 mit hoher Neutronenintensität und einstellbarer Auflösung erforscht werden kann [2, 3]. Der breite Q-Bereich wird derzeit durch die Kombination der Modi SANS (konventionelle Lochblende), USANS (fokussierende Linsen) und WSANS mit entsprechenden Detektoren in einem vielseitigen, nutzerfreundlichen Ansatz abgedeckt [4-6]. Im konventionellen Pinhole-Modus können die Wellenlänge λ und der Abstand zwischen Probe und Hauptdetektor L_D zwischen 2,8 und 20 Å bzw. zwischen 1,25 und 20 m variiert werden, um den Q-Bereich zu maximieren. Das SANS-Detektionssystem der KWS-2 besteht aus einem ³He-Röhrenarray (Ø = 8 mm) und einer schnellen Ausleseelektronik [3].

Im Fokussierungsmodus werden parabolische MgF₂-Linsen in Kombination mit einer kleinen Blende am Eingang des Kollimationssystems und einem sekundären hochauflösenden Szintillationsdetektor (HRD) verwendet, der bei Bedarf automatisch in den Strahl gebracht werden kann [1, 4]. Der WANS-Detektor, bei dem es sich ebenfalls um ein Array von ³He-Röhren (Ø = 6 mm) handelt, ist in einer geneigten Position unterhalb der Strahlachse in einem Abstand L_D = 1,25 m stromabwärts von der Probe platziert, was die Möglichkeit bietet, gestreute Neutronen in einem weiten Winkelbereich (bis zu 50° Streuwinkel) aufzuzeichnen [5, 6] und die inelastische Komponente aus den gemessenen Daten durch TOF-Analyse zu verwerfen, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis am Instrument bei Bedarf zu verbessern [7].

Die KWS-2 bietet einen sehr hohen Neutronenfluss auf der Probe als Ergebnis der Kombination eines Neutronenleitersystems, das speziell dafür entwickelt wurde, eine hohe Intensität zum Instrument zu transportieren [8, 9], und eines vielseitigen Geschwindigkeitsselektors (Airbus, Deutschland), der eine einfache Auswahl der Wellenlänge λ und der Wellenlängenspreizung Δλ/λ ermöglicht, je nachdem, ob das spezifische wissenschaftliche Experiment entweder eine verbesserte Auflösung, also Δλ/λ = 10 %, oder eine hohe Intensität, also Δλ/λ = 20 %, erfordert. Die Auflösung kann in einem Bereich, in dem kein Geschwindigkeitsselektor konkurrieren kann, bis auf Δλ/λ = 2 % weiter verbessert werden, indem der TOF-Modus mit einem vielseitigen Chopper verwendet wird, der eine variable Schlitzöffnung und eine variable Frequenz bietet, um die optimalen TOF-Bedingungen in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ und dem verwendeten Proben-Detektor-Abstand L_D anzupassen.

Die High-Flux-Option eröffnet wissenschaftliche Möglichkeiten auf dem Gebiet der Strukturuntersuchung von kleinen Systemen aus weicher Materie und biologischen Systemen, die auf zeitaufgelöste SANS-Untersuchungen (TR-SANS) aufgrund schneller kinetischer Prozesse mit einer Zeitauflösung von einigen zehn ms abzielen. Es bietet auch die Voraussetzungen für eine optimale Nutzung der Strahlzeit, da die Datenerfassung im Vergleich zu anderen SANS-Diffraktometern in kürzerer Zeit erfolgt. Die Installation von Roboterelementen und eines automatischen Probenwechslers an der Probenposition ermöglicht eine kontinuierliche Versorgung des Instruments mit Proben und die Zusammenführung von Experimenten verschiedener Nutzerteams, wenn ähnliche Experimentierbedingungen erforderlich sind, was noch mehr zur effizienten Nutzung der Strahlzeit beiträgt.

Schließlich bietet die Möglichkeit, den mechanischen Monochromator in einer gegenüber der Strahlachse geneigten Position zu verwenden, die Verfügbarkeit von thermischen Neutronen (λ = 2,8 Å) am Instrument.

[1] A. Radulescu et al., J. Phys. Conf. Series 351, 012026 (2012).
[2] A. Radulescu et al., J. Appl. Cryst. 48, 1860 (2015).
[3] J. Houston et al., J. Appl. Cryst. 51, 323 (2018).
[4] A. Radulescu et al., J. Vis. Exp. 118, e54639 (2016), KWS-2 video.
[5] A. Radulescu et al., EPJ Web Conf. 286, 03006 (2023).
[6] A. Radulescu, J. Appl. Cryst. 57, 1040 (2024).
[7] L. Balacescu et al., J. Appl. Cryst. 54, 1217 (2021).
[8] A. Radulescu, Ioffe, A., NIM-A, 586, 55 (2008).
[9] A. Radulescu et al., NIM-A 689, 1 (2012).