RESI
Einkristalldiffraktometer für thermische Neutronen
Instrumentschema RESI
Das Diffraktometer RESI wurde für die Messung von schwachen Beugungsphänomenen in einem großen Bereich des reziproken Raumes ausgelegt und nutzt dabei den thermischen Fluss optimal.
Typische Anwendungen
Die Strukturanalyse mit thermischen Neutronen (λ = 0.8 Å bis 2 Å) ist komplementär zur Strukturanalyse mit Röntgenstrahlung.
Die Messmöglichkeiten an diesem Instrument sind entscheidend für viele wissenschaftliche Fragestellungen:
- Strukturanalyse, Bindungstheroie, Elektronendichten: Durch die Wechselwirkung mit dem Atomkern und die beugungswinkelunabhängigen Atomformfaktoren können Bragg-Reflexe bis zu hohen Beugungswinkeln gemesen werden.
- Realkristalle und für Materielwissenschaften interessante Verbindungen sind oft nicht perfekt geordnet. Um diese Realstrukturen zu verstehen ist die Analyse der diffusen Streuung sehr wichtig.Die diffuse Streuung – ausserhalb der Bragg-Reflexe – ist normalerweise differentiell schwach und (anisotrop) im reziproken Raum verteilt.
- Partiell kristalline Verbindungen, z.B. Faserstrukturen, zeigen eine spezifische Streuung, die stark anisotrop und kontinuierlich im reziproken Raum verteilt ist. Daher sind Diffraktometer mit Flächendetektoren wie RESI ideal geeignet für die Untersuchung dieses Problemfeldes
- Eine neue Klasse aperiodischer Kristalle (“Quasikristalle”) zeigt ein dichtes, aber diskretes Reflexmuster, bei dem mehr als 90% der Reflexe sehr schwach sind. Da Quasikristalle oft Übergangsmetalle enthalten (die nahezu isioelektronisch sind), haben Neutronen einen deutlich höheren Kontrast als Röngtenstrahlung.
- Strukturelle Phasenübergängen können von kontinuierlichen Reflexverschiebungen begleitet sein.
- Modulierte Strukturen zeigen Satellitenreflexe an “incommensurablen” Positionen. Beide Fragestellungen erfordern die Analyse eines großen Bereichs des reziproken Raums.
- Verzwillingte Kristalle und Multidomain/Multiphasenkristalle sind oft schwer an Einzelzählerinstrumenten zu messen. Der Flächendetektor an RESI erlaubt die einfache Messung und in vielen Fällen Trennung von Reflexen in solchen Systemen.
Die Vorteile des hochauflösenden Flächendetektors können am besten genutzt werden, wenn der reziproke Raum nicht zu “leer” ist. Das heisst, RESI ist optimal für Zellen von ca. 1000 ų bis ca. 20000 ų. Typische Kristallgrößen liegen im Bereich von 5 mm³ bis 25 mm³.
Probenumgebung
Spezielle Probenumgebung an RESI:
- Oxford Cryosystems Cryostream 700
- Temperaturbereich 100 K – 400 K
- Verbrauch ~ 20 l L-N2/d
- Oxford Instruments Helijet
- Temperaturbereich 15 K – 100 K
- Verbrauch ~ 2 l L-He / h
- Probengröße: 1 × 1 × 1 mm³ max
FRM II Standardprobenumgebung an RESI
- Closed-cycle cryostat CC, 2.5 K – 300 K
- Closed-cycle cryostat CCR, 3 K – 100 K
- mit ³He insert, 500 mK – 4 K
- mit ³He/4He dilution insert, 50 mK – 1 K
- Vakuumofen, 340 K – 2100 K
- Spiegelofen, RT – 1250 K
Technische Daten
Primärstrahl
- Strahlrohr SR8b
- Neutronenleiter
- Länge: 12 m, vertikal / horizontal fokussierend
- Querschnitt: 70 × 40 mm → 60 × 30 mm
- Beschichtungen: m = 3 oben/unten; m = 1 seitlich
Monochromatoren
Vertikal fokussierende Lamellen , take-off 90° (fix)
- Cu-422, 20’ Mosaik, 1 Å : 2 · 106 n cm-2 s-1
- Ge-511, 25’ Mosaik (deformierter wafer stack), 1,5 Å : 6 · 106 n cm-2 s-1
Sekundärer Neutronenleiter
Vertikal fokussierender ellipitischer guide-in-guide
- Länge: 1 m
- Fokus 400 mm nach Leiterende
- Beschichtung: m = 5
Verfügbare Gonimeter
- Eulerwiege Huber 420:
- höhere Traglast, z.B. für closed-cycle Kryostaten
- Huber 2-Kreisgoniometer mit Wiegen:
- höchste Traglast, z.B. für CCR mit ³He insert
Verfügbare Detektoren
- MAR345 image plate detector:
- 345 mm Durchmeser, N-sensitive image plate
- Einzelzählrohr ³He mit optionalem Analysator:
- für die Messung rein elastischer Streuung
Instrumentverantwortliche
Dr. Bjørn Pedersen
Telefon: +49 (0)89 289-14707
E-Mail: bjoern.pedersen@frm2.tum.de
RESI
Telefon: +49 (0)89 289-14827
Operated by
Förderung
Publikationen
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impulse.mlz-garching.de
Zitierung Instrument
Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). RESI: Thermal neutron single crystal diffractometer. Journal of large-scale research facilities, 1, A4. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-23
Zitat bitte stets einschließlich DOI.
Instrumentsteuerung
Galerie

RESI
Instrument RESI mit fokussierendem Leiter (links), Eulerwiege (Mitte vorn), Flächendetektor (Mitte hinten) und Einzelzähler (rechts).
© W. Schürmann, TUM