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MLZ

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NREX

Polarisiertes Neutronenreflektometer mit Röntgenoption

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!

Instrumentschema N-REX Instrumentschema N-REX

Das Neutronen-/Röntgen-Kontrastreflektometer NREX dient der Bestimmung struktureller und magnetischer Eigenschaften von Oberflächen, Grenzflächen, Dünnschichten und Heterostrukturen.

Ein fokussierender Multiblade-Monochromator ermöglicht die Messung kleiner Probenbereiche (20 mm2) mit hoher Polarisation in einem Dynamikbereich von sechs Größenordnungen. Bei größeren Proben und einem nicht polarisierten Strahl sind mehr als sieben Ordnungen möglich. Eine horizontale Ausrichtung der Probe ermöglicht die Durchführung von (a) GISANS und GIND und (b) in-situ Röntgenexperimenten. Für letzteres wird ein optionales Röntgenreflektometer senkrecht zum Neutronenstrahl montiert. Simultane Neutronen-/Röntgenexperimente ermöglichen effektive Studien irreversibler Prozesse und empfindlicher Proben.

Typische Anwendungen

Eine (polarisierte) Neutronenreflektometrie allein und in Kombination mit Röntgenreflektometrie liefert Informationen über die räumliche Verteilung chemischer Elemente und Isotope und das magnetische Moment. Eine ausgewählte Liste von Beispielen:

  • Grenzflächenphänomene in stark korrelierten Heterostrukturen
  • Modelloberflächen für biofunktionelle Studien
  • Physik und Chemie der Grenzflächen flüssig/ fest und gas/ fest
  • Neue Materialien für Spintronik, Quanten- und Neuromorphic Computing
  • Einfluss reduzierter Dimensionalität auf magnetische Eigenschaften
  • Weiche Dünnschichten
  • Materialwissenschaft von Dünnschichten und Heterostrukturen
Probenumgebungen
  • Geschlossener trockener Kryostat (bis zu 3.5 K) mit Saphirfenstern für niedrigen Hintergrund
  • 3He Kryostat (bis zu 0.5K), von unten beladbar mit großem Probenraum
  • Elektromagnet (bis 3.5 T) mit Feldrichtung in x, y und z
  • In-situ-Röntgenreflektometer
  • Gasdichte Kammer mit regelbarer Atmosphäre (H2, H2O, Ar, N2, etc.) und Temperatur (bis 600 K)
  • Feuchtigkeitskontrollsystem: Luftfeuchtigkeit 0 – 100 % (H2O oder D2O), Temperatur 20°C < T < 50°C
  • Hochspannungs-Probenstab (bis 10 kV).
  • In-situ-Transportmessung
  • γ-Detektor für Oberflächen-Prompt-Gamma-Analyse
Technische Daten
Monochromator
  • Typ: 7 × 5 HOPG Kristalle, horizontal fokussierend
  • Wellenlängen: 2.9 – 5.5 Å
  • Wellenlängenauflösung: 1…2 %
  • Abstand zur Probe: 2500 mm
Kollimation
  • Vertikal
    • Blenden: 0.2 – 6 mm
    • Divergenz: 0.05 – 1.4 mrad
  • Horizontal
    • Blende: 0.2 – 100 mm
Polarisation
  • Polarisation: > 99.9-%
  • Analysator: >-99.0-%
  • Flipper-Effizienz: > 99.99-%
Detektor
  • 2 3He Zählrohre
  • 2D positionssensitver Detektor:3He Drahtkammer
  • Aktive Fläche: 200 × 200 mm2
  • Laterale Auflösung: 3 mm
  • Abstand zu Probe: 2465 mm
Geschätzter Fluss an der Probe (λ = 2.9 Å , 0.3 mrad Strahldivergenz)
  • Nicht polarisiert: 3 · 105 n cm-2 s-1
  • Polarisiert: 1 ·105 n cm-2 s-1
Dynamischer und Q-Bereich
  • spekulare Reflektivität: 1: 1 · 10-6 (@ 5 × 5 mm² Probe und voller Polarisation)
  • Grenzen der Q-Komponenten (für λ = 2.9 Å)
    • Qz: 0.0075 – 0.75 Å-1
    • Qx: 7.5 ·10-5– 7.5 ·10-3 Å-1
    • Qy: 0.03 – 2.3 Å-1
Röntgenstrahlen
  • Quelle: Cu-Kα feste Anode (1.54 Å)
  • Monochromator: Göbel Mirror & Doppel-Ge-Kristall
  • Detektor: 1-dimensionaler DECTRIS

Instrumentverantwortliche

Dr. Yury Khaydukov
Telefon: +49 (0)89 289-14769
E-Mail: Y.Khaydukov@fkf.mpg.de

Dr. Thomas Keller
Telefon: +49 (0)89 289-12164
E-Mail: T.Keller@fkf.mpg.de

NREX
Telefon: +49 (0)89 289-14878

Betreiber

MPG

Publikationen

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zum NREX in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

impulse.mlz-garching.de

Zitierung Instrument

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung and Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). NREX: Neutron reflectometer with X-ray option. Journal of large-scale research facilities, 1, A38. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-30

Zitat bitte stets einschließlich DOI.

Galerie

NREX
NREX
© W. Schürmann, TUM

Streukarte von spin-up Neutronen einer [Fe(10nm)/Si(10nm)]50-Multischicht in einem 1kGs Magnetfeld welches vertikal zur Probennormalen und vertikal zu den Neutronen appliziert wurde. Die Streugeometrie ist oben rechts skizziert. Unten links sind die spekularen Reflektivitäten für spin-up und spin-down gezeigt.

Links: Reflektivitäten einer periodischen Heterostruktur [La0.7Sr0.3MnO3(2 nm)/SrRuO3 (8 nm)]15 bei T = 3K (Probenoberfläche 5 × 10 mm2). Rechts: Extrahiertes Model der Spinkonfiguration zum Streulängendichteprofil der links gezeigten Reflektivität (J.-H. Kim et al. Phys. Rev. B 86, 180402® (2012))

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