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...

 

SESANS, канал №12

 

Ответственный: 
к. ф.-м. н., н.с.

 Четвериков Юрий Олегович

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

+7 813 71 46670

 

с.н.с.

Аксельрод Леонид Абрамович

 

н.с.

Забенкин Владимир Николаевич

 

асп., ст. лаб.

Величко Евгений Владимирович

 

 

 

 

Область использования

 

               Установка предназначена для исследований крупномасштабных объектов характерных для биологии, коллоидной и супрамолекулярной химии, пористых и мембранных систем, доменной структуры магнитных материалов и др.. Масштаб структур, доступных прибору покрывает три порядка по шкале размеров: от 10 нм до 10 мкм, что на два порядка больше, чем размеры, доступные обычному малоугловому нейтронному рассеянию.

 

Описание прибора

 

               Падающий на образец пучок сначала формируется вставленным в биологическую защиту реактора монохроматором (1), затем поляризуется магнитным зеркалом (2) и попадает в первое плечо прибора (I). Прибор состоит из двух областей прецессии вектора поляризации нейтронного пучка, в дальнейшем именуемых плечами. Каждое плечо прибора состоит в свою очередь из катушек ведущего магнитного поля (3), обуславливающих длину плеча, двух основных электромагнитов (4), обеспечивающих варьирование измеряемой величины и, вставленных в эти магниты, пленок – вращателей поляризации, отвечающих за начало и остановку ларморовской прецессии. Первое плечо прибора (I) расположено перед образцом и обеспечивает квантово-механическое расхождение собственных состояний нейтронной волны на расстояние, именуемое в дальнейшем спин-эхо длиной (δ). После прохождения первого плеча прибора, нейтроны проходят через позицию образца (5), где, при наличии образца с ними происходит рассеяние, или, в случае отсутствия образца, нейтронный пучок не претерпевает никаких изменений. После прохождения позиции образца, нейтронный пучок попадает во второе плечо прибора (II), зеркальное первому. Во втором плече собственные состояния нейтронов сводятся вместе. После второго плеча, нейтронный пучок попадает в анализатор (6), где из него выделяются только нейтроны со спинами, направленными вдоль магнитного поля (светлая позиция) или нейтроны, со спинами, направленными против магнитного поля (темная позиция). После анализатора нейтроны улавливаются детектором (7).

Рисунок 16. Спин-эхо малоугловой спектрометр

I– первое плечо прибора, II– второе плечо прибора, 1– монохроматор, 2– поляризатор, 3– катушки ведущего магнитного поля, 4– основные магниты, 5– узел образца, 6–анализатор, 7– детектор.


Таблица 15. Параметры прибора

Монохроматор

ПГ монохроматор

l (нм)

0,22

dl/l

0,02

Тип флиппера

РЧ 0,01-1,4 МГц

В (Т)

0,017; 0,051

LB (м)

0,6

Q0 (град.)

45

Диапазон z (нм)

50 -300

Сканирование z

B0

Сечение пучка и длина пролета Z, Y, X (мм)

4×4×3500

Детектор

2,5 см3 He трубка

Траектория пролета

Нет

Ведущее поле

стальные листы с постоянными магнитами

Поляризатор

однозеркальный, PZ

Анализатор

составной многозеркальный, PY

 

Особенности прибора

               Возможность изучения неоднородностей материала в широком диапазоне размеров. Приложение техники спинового эха к малоугловому рассеянию нейтронов позволяет реализовывать эксперименты по исследованию суб- и микронного диапазона на реакторах со слабыми потоками нейтронов и в нейтроноводных залах с существенно ограниченными площадями под установки (стандартные установки для измерения малоуглового рассеяния нейтронов составляют в длину десятки метров).


Перспективы развития

Развитие установки предполагает улучшение разрешения в минимальных размерах спин-эхо длин без потери интенсивности. Достигнуто это будет путем разработки электроники и программного обеспечения, позволяющего стабилизировать слабые магнитные поля с высокой точностью.

               Также предполагается оснастить установку криостатом замкнутого цикла (10 - 350K), что откроет возможность для исследования широкого круга задач в обрасти магнетизма твердых тел.

Оборудование установки столиком перемещения образца в двух перпендикулярных направлениях позволит производить автоматическую смену исследуемых образцов и исследовать распределение плотности по высоте емкостей с жидкими образцами.

 

Публикации

1. Velichko E. V., Chetverikov Yu. O., Aksel’rod L. A., Zabenkin V. N., Piyadov V. V., Sumbatyan A. A., Kraan W. H., Grigor’ev S. V. Spin-Echo Small-Angle Neutron Scattering Device: Test Experiment Using SiO2 Colloidal Particles. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2013, Vol. 7, No. 3, pp. 401–406.

2. Yu.O. Chetverikov, et al. Neutron Multiwave Spin Echo. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, Vol. 5, No. 4, (2011) pp. 619–625.

3. S. Grigoriev, Yu. Chetverikov, W. Kraan, Th. Rekveldt . Neutron resonance interferometry.

4. S. V. Grigoriev, Yu. O. Chetverikov, S. V. Metelev, and W. H. Kraan . Multilevel interference of a neutron wave. Phys. Rev. A, v. 74, (2006) 043605

5. S. V. Grigoriev, W. H. Kraan, and M. Th. Rekveldt . Four-wave neutron-resonance spin echo. Phys. Rev. A, v. 69, 043615 (2004)

6. S. V. Grigoriev, Yu. O. Chetverikov, A. V. Syromyatnikov, W. H. Kraan, and M. Th. Rekveldt. Neutron-multiwave-interference experiments with many resonance coils. Phys. Rev. A, v. 68, 033603 (2003)

7. S.V. Grigoriev, Yu.O. Chetverikov, W.H. Kraan, M.Th. Rekveldt . Neutron multiwave interference experiments with many resonance coils. Physica B 335 (2003) 243–246