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...

 

PD,канал №1

 

Ответственный: 
к. ф.-м. н., с.н.с.

 Смирнов Олег Павлович

osmirnov@pnpi.spb.ru
+7
8137146372

вед. инженер

Куликов Александр Аркадьевич

 

 

Область использования

 

               Исследование магнитного и кристаллического упорядочения в поликристаллических образцах в интервале температур 4,2К – 400К.

 

Описание прибора

 

   Прибор использует монохроматический пучок нейтронов, отраженный от кристалла-монохроматора (1), расположенного в комбинированной радиационной защите пучка (2). Угол дифракции кристалла-монохроматора фиксирован и составляет ~ 79 градусов. Перед монохроматором, в шибере реакторного канала, установлен многощелевой коллиматор с расходимостью 0.6 × 1.3 градуса (в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно) с размером окна на выходе 29 x 66 мм. В качестве монохроматора используется кристалл деформированного германия в форме диска диаметром 80 мм и толщиной 8 мм с мозаичностью 15’.

 

               Между исследуемым образцом (3) и монохроматором нет специального коллиматора. Для образца диаметром около 10 мм естественная угловая апертура в горизонтальной плоскости составляет около 0.4 градуса. Модуль образца (5) с наружным диаметром 340 мм и высотой 370 мм имеет две независимые полнооборотные оси, одна в другой. На внутренней оси жестко закреплен столик образца, который может нести нагрузки до 250 кг. Внешняя ось через гибкое плечо связана с блоком детекторов (6). На каждой оси установлен 19-разрядный преобразователь угол-код. В модуле образца предусмотрена возможность вращения столика образца через пару конических шестерен, связывающих вал столика со штурвалом на корпусе модуля.

               В блоке детекторов имеется 48 независимых счетных канала (7), представляющих из себя 48 счётчиков типа СНМ-17 (8), расположенных с угловым шагом 2° и плёночными коллиматорами Соллера (9) перед ними с угловой расходимостью 12'. Счетчики СНМ-17 диаметром 18мм и длиной 210мм смонтированы в кассетах из оргстекла и установлены под  углом 45 градусов к горизонтальной плоскости. Коллиматоры с габаритными размерами  15×120×200мм имеют сечение входного окна 11×100мм. Блок детекторов смонтирован на платформе (10), которая опирается на три пневмоопоры (11). При подаче сжатого воздуха детектор вместе с платформой приводится в движение приводом шагового двигателя(12)..


Рисунок 4. 48-счётчиковый порошковый дифрактометр

1 кристалл-монохроматор, 2 блоки радиационной защиты, 3 исследуемый образец, 4гелиевый криостат, 5 модуль образца, 6 блок детекторов, 7 счетный канал, 8 счетчик СНМ-17, 9 многощелевой пленочный коллиматор, 10 платформа блока детекторов, 11 пневмоопоры, 12 привод шагового двигателя.

 

Дополнительное оборудование

               Для исследования температурных зависимостей структурных параметров имеется гелиевый наливной криостат с регулируемой температурой на образце в диапазоне 2К÷300К с точностью 0,03К - 3,0К.

Перспективы развития

               Замена устаревших пленочных коллиматоров и нейтронных счётчиков. Установка гелиевого криорефрижератора вместо наливного криостата.


Таблица 3. Параметры прибора

Характеристика

Значение

Монохроматор – кристалл  деформированного Ge  в форме диска  с плоскостью среза близкой к 110 

Æ 80мм х 8мм

 

Угол дифракции кристалла-монохроматора  2Qм

2Qм ~ 79°

Длины волн нейтронов

1,38Å , 1,65Å, 2,16Å , 2,52Å.

Размер пучка на месте образца

10×40мм2

Максимальная интенсивность нейтронов на образце Iобр 

106 н·см-2·с-1

Образец - контейнер

Æ7 мм х 60мм

Вращение образца Wобр

0÷360° с шагом 0,05°

 

Таблица 4. Параметры детектора

Характеристика

Значение

Счётчики СНМ-17, с угловым шагом 2° и плёночными коллиматорами Соллера расходимостью 12'

48 шт

 

 

Диапазон движения детектора 2Qдет

-10° ÷ 145° с шагом 0,05°

Особенности

               Принадлежит к классу дифрактометров с многоканальной системой регистрации рассеянных нейтронов. В процессе измерений – при движении блока детекторов в диапазоне 0÷145°  с шагом 0.1° или 0.05° для каждой угловой позиции блока детекторов рассчитываются номера счетчиков, которые дают вклад в результирующую нейтронограмму, в соответствии с их истинным положением. Это положение определяется с точностью до шага углового сканирования. Вклады суммируются с учетом эффективностей каждого регистрирующего канала, а результат нормируется на число счетчиков дающих вклад в конкретную точку нейтронограммы. Управление дифрактометром организовано на базе ПК и крейтов VME и CAMAC.

Рисунок 5. Нейтронограмма поликристаллического образца манганитаLa0.88MnO2.95,измеренная при Т=115К. Полное время измерения ~20часов,объем образца ~ 2см3, нейтронная длина волны λ ~ 1.38Å.

Некоторые публикации

1. А.В. Лазута, В.А. Рыжков, П.Л. Молканов, В.П. Хавронин, Ю.П. Черненков, О.П. Смирнов, И.О.Троянчук, В.А. Хоменко. Фазовые переходы парамагнетик - ферромагнентик и изолятор-металл  La0.88MnO2.95. Известия РАН, Серия физическая, т. 75, в.6, стр.1-6 (2012)

2. В.Н. Снежкин, Н.А. Неклюдова, О.П. Смирнов, Нейтронографическое исследование Na2UO2(C2O4)5D2O, Журнал неорганической химии, т.57, в.6, стр.1-6(2012).