О Центре

Центр коллективного пользования «Нейтронные исследования конденсированных сред» (ЦКП НИКС) создан на базе реактора ВВР-М (ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ). Сотрудниками ЦКП НИКС накоплен большой и разнообразный, включающий в себя как исследования фундаментальных магнитных и структурных свойств вещества, так материаловедческие исследования.
ЦКП НИКС ПИЯФ НИЦ КИ имеет уникальную для России приборную базу нейтронных установок на реакторе ВВР-М и экспериментальные возможности проведения исследований конденсированных сред различными методами нейтронного рассеяния. Все нейтронные установки ЦКП НИКС созданы его сотрудниками на основании многолетнего опыта работы с рассеянием нейтронов.

Подробнее...

 

 

SANS "Membrana",канал №5

 

Ответственный: 
д. ф.-м. н.  , вед. н.с.

 Лебедев Василий Тимофеевич

Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

+7 813 71 46396

 

д. т. н., с.н.с.

Лебедев Виктор Михайлович

 

к. ф.-м. н., н.с.

Кульвелис Юрий Викторович

 

 

 

 

Область использования

 

Исследования наноразмерных структур в задачах физики, химии, материаловедения:

 

        синтетические и биополимеры, молекулярные комплексы, координационные соединения (порфирины и производные);

 

        фуллерены, нанотрубки, наноалмазы, графены, пористые углеродные матрицы и др. углеродные структуры, полимерные и низкомолекулярные производные фуллеренов;

 

        немагнитные и магнитные коллоиды (феррожидкости), мицеллы поверхностно-активных веществ;

 

        катализаторы, материалы водородной энергетики (композиты с наночастицами, полимерные мембраны);

 

        наноразмерные дефекты (радиационные, коррозионные, механические), микрофазные включения в кристаллических и аморфных материалах (композитах) - проблемы диагностики, изучения старения и разрушения материалов ядерных установок и др. промышленного оборудования. 

 

Описание прибора

               Вывод нейтронного пучка производится через внутриканальный стальной коллиматор (сечение 20х30 мм2). Вертикально поляризованный пучок нейтронов (80х6 мм2) формируется изогнутым зеркальным нейтроноводом (1) (Co-Fe). На выходе нейтроновода - монохроматор на принципе пространственного спинового резонанса, включающий радиочастотный флиппер (2), магнитный резонатор Драбкина (3), прямой нейтроновод-анализатор (4). Нейтроны из монохроматора проходят через вакуумный объем (5), диафрагмы на входе и выходе которого задают коллимацию пучка на образце. Узел образца (6) для задач физики и химии полимеров, биофизики, молекулярной физики, исследования структуры жидкостей, коллоидных систем, молекулярных растворов.

Рисунок 10. Малоугловой дифрактометр "Мембрана"

1 – нейтроновод поляризатор,  2 – флиппер, 3 – магнитный резонатор Драбкина, 4 – нейтроновод-анализатор, 5 – вакуумный объем перед образцом, 6 – образец, 7 – 2D-детектор, 8 – вакуумный объем между образцом и детекторов в сборке с блоком линейного детектора, 9 – платформа


Термостатирование образца обеспечивается в диапазоне 20-90 оС с точностью ±0.1оС. Рассеянные в образце нейтроны через вакуумный объем (6) той же длины, что и формирующий (7.68 м), регистрируются детектором (8) (41 гелиевый цилиндрический счетчик в линию с периодом 16 мм, ориентирован под углом 45о к горизонтальному пучку, чтобы достичь 80% эффективности регистрации). Ширина окна регистрации для счетчика может регулироваться от 1 до 9 мм при постоянной высоте 60 мм. Вакуумный объем в сборке с детектором имеет систему углового перемещения на воздушной подушке на платформе (9). Перед образцом, внутри вакуумного объема, установлены два счетчика-монитора для контроля нейтронного потока на образце. Дифрактометр оснащен 2D гелиевым детектором (7) (200х200 мм2, разрешение по осям X,Y – 2 мм), который может устанавливаться на расстоянии от образца 0.5 и 1.5 м, чтобы перекрыть широкий диапазон переданных импульсов (до 20 нм-1) при наблюдении двумерной картины рассеяния. Детектор на основе гелиевых счетчиков и 2D-детектор имеют отдельные системы сбора и первичной обработки данных.

Таблица 9. Параметры прибора

Характеристика

Значение

Спектр падающего на образец пучка:
а) интегральный спектр, средняя длина волны <
λ> [нм],
ширина линии Δ
λ/<λ>

а) монохроматический спектр

интервал  λ [нм]

ширина линии  Δλ/<λ>

 

0,3

0,25

 

0,2-0,5

0,1

Плотность потока нейтронов на образце [н/см2с]:

а)  интегральный спектр,

б) монохроматический спектр  λ = 0.23 нм.

 

1∙104

1∙103

Диапазон переданных импульсов, q [нм-1]:

а) линейный детектор

б) 2D-детектор

 

0,04-2,0

0,1-20

Максимальные поперечные размеры пучка на образце [мм2]

8 х 60

Длина плеча дифрактометра

7,68 м

Угловой диапазон при симметричном положении блока детекторов

± 2,18о

Угловой диапазон при асимметричном положении блока детекторов

0 – 4,36о

Уровень фона для одного счетчика

~ 10-3 имп./c

Точность установки детекторного блока по углу

± 0,01 мм

 

Таблица 10. Параметры детектора

Характеристика

Значение

Линейный детектор:

число каналов

эффективность регистрации [%]

размер окна на счетчике [мм2]

 

41

80

9х60

2D-детектор:

разрешение по осям X,Y [мм],

эффективность регистрации [%]

размер окна [мм2]

 

2;2

80

200x200

Особенности

               Полномасштабная установка малоуглового рассеяния (длина 29 м) на стационарном реакторе. Детекторы вынесена за пределы главного зала - изменения в условиях предельно низкого фона (10-3 имп./с в счетном канале). Использование нейтронов с длинами волн ~ 0.3 нм на границе теплового и холодного спектров - возможности изучения крупномасштабных структур (~100 нм) и малых молекулярных объектов (~ 1 нм).Имеется жидкостный термостат для стабилизации и варьирования температуры образца (20-90оС, ±0.10оС).

Перспективы развития

               Предполагается полная замена нейтронной оптики, оснащение сборкой линейчатых детекторов для измерений рассеяния по X,Y–координатам, реализация режима измерения поляризации рассеянных нейтронов. 

Публикации за 2013 г.

1. ЛебедевВ.Т., КульвелисЮ.В., ОрловаД.Н.,  Меленевская Е.Ю., Насонова К.В., Виноградова Л.В. Структурообразование фуллеренсодержащих олигомеров пропиленоксида в дейтероводе. // ЖПХ. 2013. Т. 86. № 4. С. 609-615.

2. Лебедев В.Т. Török Gy., Виноградова, Л. В. Влияние фуллерен(С60)-центра ветвления на конформационные свойства лучей и структуру звездообразных полистиролов в растворах. // Высокомолек. соед. А. 2013. Т. 55. № 2. С. 131-140.

3. Lebedev V.T., Grushko Yu.S., Török Gy., Structure and self-assembly of fullerene-containing molecular systems. // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2013. V. 15. ISS. 3-4.

P. 193-198.

4. Кульвелис Ю. В., Кононова С. В., Ромашкова К. А., Лебедев В.Т. Структура фазоинверсионных мембран по данным малоуглового рассеяния нейтронов // ФТТ. 2014. Т.56. Вып.1. С. 90-93.

5. Лебедев В.М., Лебедев  В.Т., Орлов С.П., Марголин Б.З., Морозов А.М. Исследование наноразмерной структуры сплава САВ-1, облученного быстрыми нейтронами до высоких флюенсов, методом малоуглового рассеяния. ФТТ. 2014. Т.56. Вып.1. С.160-164.