KWS-3 „VerySANS“

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.

Instrumentschema KWS-3

KWS-3 ist ein Diffraktometer für sehr kleine Streuwinkel (VSANS), das mit einem fokussierenden Spiegel arbeitet: Es wurde entwickelt, um die Lücke zwischen Bonse-Hart und Kameras mit Lochblende zu schließen. Einige Details der Diffraktometerfunktion werden in Abb. 1 (siehe Galerie) erläutert: Das Prinzip von KWS-3 beruht auf einer 1:1-Abbildung einer Eintrittsapertur auf einem 2D positionsempfindlichen Detektor durch Reflektion der Neutronen an einem doppelt fokussierenden Toroidspiegel.

Die Standardkonfiguration „VSANS“ des Gerätes mit 9,3 m Probe-Detektor-Abstand (SDD) und 2 × 2 mm² Einlassöffnung (EA) ermöglicht die Durchführung von Streuexperimenten mit einer Wellenvektor-Übertragungsauflösung zwischen 1,0 × 10^-4 und 2,5 × 10^-3 Å^-1.

„VerySANS“ ist ein fokussierendes Instrument. Im Gegensatz zu einem Pinhole-SANS-Instrument können wir den Dynamikbereich (Q_max/Q_min) durch Verschieben des Detektors nicht verbessern: Die Position des KWS-3 Detektors ist im Fokus fixiert, wie in Abb. 1 gezeigt. Mit unserem „Multi-Sample-Position-Approach“ (Abb. 2) haben wir den Dynamikbereich erweitert, indem wir die Probenpositionen in unterschiedlichen Abständen zwischen Probe und Detektor nachbilden.

Kompakte Probenumgebung (siehe Galerie, Tab. 1 und Abb. 3a): Wir können eine kompakte Probenumgebung (Volumen weniger als 30 × 30 × 30 cm³) in zwei Vakuumkammern installieren, die sich bei SDD = 9,3 und 1,7 m befinden; dies ist auch möglich in unmittelbarer Nähe des Detektors (SDD = 0,05 – 0,40 m). Tab. 1 listet die Parameter der Konfigurationen im Fall des kompakte Probenumgebung auf. Die Kombination mehrerer Konfigurationen, genannt „USANS“, „VSANS“, „SANS-overlap“ und „SANS“ ermöglicht die Durchführung von Streuexperimenten mit einer Wellenvektor-Transferauflösung zwischen 3,5 ×10^-5 und 3,5 ×10^-1 Å^-1, die vier Zerfälle des Dynamikbereichs abdecken.

Sperrige Probenumgebung (siehe Galerie, Tab. 2 und Abb. 3a): In der aktuellen Gerätekonfiguration können wir eine sperrige Probenumgebung bei SDD = 10, 4, 3 und 2 m installieren. An diesen Positionen können wir eine Probe zusammen mit einer sperrigen oder schweren Probenumgebung genau positionieren sowie drehen und kippen.

Kleinwinkelstreuung wird für die Untersuchung von Strukturen eingesetzt, die gerade oberhalb der atomaren Längenskala angesiedelt sind, also zwischen 1 und etwa 100 nm, und die der Charakterisierung mit mikroskopischen Methoden nur schlecht zugänglich sind. KWS-3 ist ein wichtiges Instrument, das im Vergleich zu klassischen SANS-Instrumenten mit Lochblende bei besserem Neutronenfluss den Bereich zugänglicher Streuwinkel hin zu sehr kleinen Winkeln erweitert. Dadurch wird die zugängliche Längenskala, die analysiert werden kann, auf über 10 µm ausgedehnt. Das ist interessant für viele Proben wie Legierungen, verdünnte Lösungen und Membransysteme und Fragestellungen aus der Physik, Chemie und den Material- und Biowissenschaften.