ДРВ

Нейтронный дифрактометр ДРВ (дифракция в реальном времени)

Ответственные за установку:
Неов Димитър Стойков
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
тел. +7 (49621) 6-62-82

Бескровный Анатолий Иванович
тел. +7 (49621) 6-53-03
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Основные направления исследований:
1. Анализ кристаллической и магнитной структур функциональных материалов в широком интервале температур от 2.5 до 1400 К.
2. Изучение твердофазных химических реакций, процессов кристаллизации, гидратации и дегидратации, кинетики структурных и магнитных фазовых переходов в реальном времени.
3. Особенности кристаллической и магнитной структур: диффузное рассеяние в дефектных кристаллах, низкоразмерные структуры с большой элементарной ячейкой, несоразмерные модулированные кристаллические и магнитные структуры, доменные структуры, сверхструктурные рефлексы малой интенсивности и др.

Общий вид

Окружение образца

Описание установки:

Нейтронная дифракция является широко используемым инструментом для изучения кристаллической и магнитной структуры функциональных материалов, а также процессов её изменения под внешним воздействием (например, температура, электрические и магнитные поля и другие). Дифрактометр реального времени (Real Time Diffractometer, RTD) представляет собой действующую экспериментальную установку, созданную на базе дифрактометра ДН-2 на 6а канале в экспериментальном зале импульсного реактора ИБР-2М. Основным достоинством RT- дифрактометра является его высокая светосила (порядка 5×10⁶ н/cм²/сек), большой диапазон доступных длин волн от 1 до 18 Å и комплекс обычных и позиционно чувствительных детекторов для регистрации дифракционных спектров от малых до обратных углов рассеяния. Все эти достоинства позволяют накапливать информацию в интервале межплоскостных расстояний от 0.6 до 300 Å и определять кристаллическую и магнитную структуру на поликристаллах и монокристаллах.

Сочетание среднего разрешения дифрактометра по межплоскостному расстоянию (~0.01) и высокого потока нейтронов на образце обуславливают возможности его применения для исследования особенностей диффузного рассеяния дефектных кристаллов, низкоразмерных структур с большими элементарными ячейками и сверхструктурными рефлексами малой интенсивности, а также несоразмерные модулированные магнитные структуры и доменные структуры. Особым преимуществом ДРВ является возможность фиксации протекающих в конденсированных средах процессов кристаллизации, гидратации и дегидратации, твердофазных химических реакций, а также кинетики структурных и магнитных фазовых переходов в реальном времени. Такого рода эксперименты возможны вследствие минимального временного интервала, за который набирается необходимая статистика.

В замедлителе из нейтронов деления формируется импульс тепловых нейтронов. Для перекрытия между вспышками непрерывного потока фоновых нейтронов установлен прерыватель, частота вращения которого синхронизирована с частотой нейтронных вспышек. После прерывателя нейтроны попадают в изогнутый зеркальный нейтроновод. Нейтроновод смонтирован в вакуумированном стальном кожухе и транспортирует пучок многократно отражающихся от его стенок медленных нейтронов к исследуемому образцу. Быстрые и коротковолновые нейтроны не отражаются от зеркальных стенок изогнутого нейтроновода, проходят сквозь его стенки и поглощаются в биологической защите. В разрыве между изогнутой частью нейтроновода и его конечным прямым участком установлена заслонка, с помощью которой перекрывается нейтронный пучок для обеспечения безопасного доступа в экспериментальное помещение. На выходном фланце прямого участка нейтроновода смонтирована диафрагма, позволяющая задавать необходимые позицию и размер нейтронного пучка по вертикали и горизонтали в месте расположения образца.

Комплекс детекторов включает в себя:

- кольцевой детектор обратного рассеяния, имеющий в своем составе восемь колец, независимо друг от друга регистрирующих нейтроны на больших углах рассеяния;

- три блока по восемь гелиевых счетчиков, которые можно размещать под разными углами в зависимости от задач эксперимента;

- малоугловой кольцевой детектор с девятью независимыми регистрирующими кольцами, каждое из которых разбито на 16 отдельных участков, которые обеспечивают регистрацию азимутальной асимметрии малоуглового рассеяния;

- позиционно-чувствительный двухкоординатный детектор 225х225 мм², установленный на поворотном плече, позволяющем менять угол и дистанцию размещения детектора относительно образца.

Для устранения фона детекторы оборудованы поглощающими нейтроны коллимированными экранами.

На гониометр устанавливается исследуемый образец или же рефрижератор или печь с образцом.

Основные параметры ДРВ

Нейтроновод	Ni, зеркальный
Поперечный размер нейтроновода	15 мм × 180 мм
Расстояние замедлитель - образец	23.78 м
Расстояние образец - детектор	0.15 - 2.0 м, изменяемое
Нейтронный поток на образце	~ 5x10⁶ м/см²/с
Диапазон длин волн,	1.2 - 18 Å
Интервал углов рассеяния	1 - 170°
Диапазон межплоскостных расстояний	0.6 - 300 Å
Разрешение дифрактометра (Δd/d) :
θ = 80°, d = 2 Å	1 %
θ = 10°, d = 60 Å	10 %

Окружение образца:

Криостат на основе гелиевого рефрижератора замкнутого цикла Sumitomo с интервалом температур от 2.5 К до 350 К.
Печь с ванадиевыми тепловыми экранами для температур от 290К до 850 К.
Муфельная печь до 1400 K для экспериментов с регистрацией на обратных углах рассеяния.
Муфельная печь до 1400 K для экспериментов по рассеянию на малые углы.
Жидкостной термостат для исследования биологических образцов. Диапазон температур - от комнатной до 90°С с контролем влажности.
Трехосный гониометр.
Реактор для исследования продуктов химического синтеза в режиме реального времени в растворах в интервале температур от 290 до 370 К;
Устройство линейного перемещения на 6 образцов для программируемой последовательности их установки в рабочую позицию при комнатной температуре.

Публикации:

1) A. M. Balagurov, A. I. Beskrovnyy, V. V. Zhuravlev, G. M. Mironova, I. A. Bobrikov, D. Neov, S. G. Sheverev / Neutron Diffractometer for Real-Time Studies of Transient Processes at the IBR-2 Pulsed Reacto // J. Surf. Invest. X-ray, Synchr. Neutr. Techniq. 10(3) (2016) 467-479.

2) A.I. Beskrovnyy and Z. Jirák. Structural modulation in Bi2Sr2Ca0.4Y0.6Cu2O8+d . Journal of Physics: Conference Series. V. 340, (2011) P. 405-410.

3) Jażdżewska M., K. Domin, M. Śliwińska-Bartkowiak,, A.I. Beskrovnyi, D.M. Chudoba, T.V. Nagorna, K.Ludzik , D.S.Neov. “Structural properties of ice in confinement” Journal of Molecular Liquids, 283 (2019) 167-173.

4) A. Vl.Andrianov, E.Mendive-Tapia, A. I.Beskrovnyi, J. B.Stauntonl/ Collapse of the magnetic phase diagram of the elemental terbium Under strain-induced Lifshitz transition //Phys. Rev. B 104(17) (2021) P.174435.