РЕФЛЕКС

Ответственный за установку
Садилов Валентин
Тел. +7 (496) 216-42-41
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Основные направления исследований

Исследование структуры тонких пленок на твердотельной подложке.
Режим неполяризованного нейтронного пучка: восстановление параметров эффективной толщины слоев, шероховатости границ между слоями и свободной поверхности, определение нейтронно-оптической плотности материалов слоев.
Режим поляризованного нейтронного пучка: оценка магнитных свойств структуры слоев на поверхности подложки, тип магнитного упорядочения слоев во внешнем магнитном поле, магнитные параметриты - эффективной толщины слоев, шероховатости границ между слоями и свободной поверхности, определение нейтронно-оптической плотности материалов слоев.

Общий вид установки

Описание установки

Рефлектометр с поляризованными нейтронами РЕФЛЕКС используется для проведения исследований по методу времени пролета тонкопленочных магнитных и немагнитных наноструктурированных объектов при комнатной температуре. Большая пролетная база обеспечивает возможность проведения измерений с высоким временным и угловым разрешением.

Помимо научных исследований на установке РЕФЛЕКС выполняются научно-методические исследования по диагностике качества нейтронно-оптических структур, изучаются и развиваются новые методики с поляризованными нейтронами.

Рефлектометр РЕФЛЕКС расположен на 9-м канале реактора ИБР-2.

Функционально и конструктивно спектрометр можно разделить на составные участки: формирователь пучка, окружение образца и детекторная система.

Первый участок предназначен для вывода пучка из кольцевого коридора в экспериментальный зал и фильтрации излучения, т.е. отделения потока тепловых (и холодных) нейтронов от быстрых нейтронов и остальных видов излучения, вырывающихся из окна, ведущего в активную зону реактора.

В кольцевом коридоре на расстоянии 5 метров от замедлителя установлен механический прерыватель пучка барабанного типа. Окно пропускания прерывателя составляет 20-25 Å, что необходимо для пропускания всего теплового спектра нейтронов и задержки импульсов-сателлитов, а также фона реактора.

Пучок нейтронов создается зеркальным нейтроноводом длиной 26 м, сечением 10мм×80мм. Нейтроновод имеет линейную часть (3 м) и изогнутую длиной 22.8 м. Сечение нейтроновода 10мм×80мм. Радиус кривизны нейтроновода 2844 м, что позволяет отвести пучок нейтронов на выходе на 10 мм в сторону от первоначального направления, заданного головной частью. Таким образом нейтроновод перекрывает прямую видимость замедлителя. Отражение пучка тепловых нейтронов в сторону обеспечивает значительное уменьшение потока высоко энергетических (быстрых) нейтронов. Корпусы нейтроноводов герметичны и соединены между собой. В общей камере корпуса поддерживается вакуум на уровне 4×10^-3 (Torr).

Сразу за нейтроноводом размещена автоматизированная массивная щелевая диафрагма для подавления остатка прямого пучка быстрых нейтронов, и расходящихся тепловых нейтронов. Зазор между створками и поперечное положение щели управляется удаленно с компьютера. Вместе с диафрагмой установлен второй прерыватель пучка барабанного типа (так называемый «λ-чоппер»), который может быть использован для отсечения нейтронов, не попадающих в рабочий спектральный диапазон 1-11 Å.

На базе 28 м от замедлителя, за диафрагмой, расположен поляризатор нейтронного пучка размером 70мм×120мм×570мм. Поляризатор пропускающего типа (фирма “SwissNeutronics AG”), кремниевые пластины V образной формы со структурой [Fe/Si], и показателем m=5. Механический корпус поляризатора с магнитной системой внутри закреплен на двух автоматических платформах: поворотной (0-360°) и линейной (160 мм). Таким образом, положение поляризатора можно настраивать удаленно, и при необходимости вводить/выводить из пучка.

После поляризатора необходима пролетная база для пространственного отделения пучков противоположной поляризации. На РЕФЛЕКСЕ данная пролетная база оснащена вакуумированной алюминиевой трубой диаметром 20мм и длиной 3.4 м. Торцы трубы закрыты 1мм алюминиевыми мембранами. Труба помещена внутрь сборного канала, состоящего из П-образных постоянных магнитов для создания внешнего ведущего магнитного поля, того же направления, что и реализовано в поляризаторе. Поле необходимо для поддержания поляризации нейтронного пучка.

За вакуумированной трубой расположен первый радиочастотный адиабатический спиновый ротатор. После спин-флиппера имеется площадка для постоянного магнита ведущего поля и рамка – место установки коллимационной диафрагмы (фирма “JJ X-ray”) с четырьмя независимыми створками с кадмиевым покрытием. Управление диафрагмой дистанционное. Движение створок позволяют устанавливать просвет для нейтронного пучка с точностью до 0.002 мм. Диафрагма “JJ X-ray” полностью изготовлена из немагнитных материалов и предназначена для использования в условиях поляризованного пучка нейтронов.

Функциональные узлы формирования пучка протяжённостью 35.5 м выводят пучок нейтронов в измерительное помещения, где сразу за коллимационной диафрагмой “JJ X-ray”, размещены технические узлы окружения образца.

Окружение образца представлено электромагнитом, установленным на массивном стальном столе. Платформа стального стола оснащена поворотным механизмом (амплитуда 0-50 мрад) и механизмом поперечного смещения (ход 0 – 250 мм). Управление как перемещением, так и поворотом осуществляется дистанционно с компьютера.

Между полюсами электромагнита горизонтально расположен держатель образцов, который представляет собой патрубок, подключенный внешним концом к маломощному воздушному насосу. Образцы, пластинки и стекла, прижимаются к торцу патрубка за счет не скомпенсированного атмосферного давления.

После стола образца установлен второй радиочастотный спин-флиппер, окружённый постоянными магнитами для поддержания ведущего магнитного поля. За ним расположен столик для анализатора поляризации (фирма “SwissNeutronics AG”). Магнитные суперзеркала анализатора ([Fe/Si], m=5) позволяют работать как в режиме отражения, так и на пропускание нейтронов. Анализатор длиной 550мм установлен на поворотную платформу (0-360°) и поперечный транслятор (0-200мм) (фирма “StandaLtd.”). Анализатор поляризации можно удаленно настраивать, вводить и выводить из пучка.

На расстоянии 6.0-6.1 м от положения образца расположена детекторная система. Для эксперимента доступны газоразрядные детекторы: двухкоординатный позиционно-чувствительный (ПЧД) ³Не-детектор с окном 200 мм×200 мм (расстояние от образца 6.01 м, а от замедлителя 43.1 м) производства НЭОКС ЛНФ ОИЯИ и пара одиночных ³Не-детектора (“Гелий-18/80-3,0/Л” научно-производственная фирма "Консенсус") (расстояние от образца 5.885 м). Одиночные счетчики установлены на линейных трансляторах фирмы “StandaLtd.” (поперечное смещение 0-203 мм), а позиционно-чувствительный детектор помещен в массивный корпус из бор-полиэтиленовых плит (внутри обшит листовым Кадмием).

Съём и обработка первичных сигналов вместе с накоплением данных с ПЧД выполняется блоком DeliDAQ 1.0. Одиночные счетчики обслуживаются блоком МПД. Блоки набора и обработки сигналов, а также блоки высоковольтного питания, расположены в общей стойке за пределами измерительной зоны. Управление накоплением данных и последующая визуализация осуществляется с компьютера с помощью программного пакета “Sonix” (тех.поддержка НЭОКС ЛНФ ОИЯИ).

Основные характеристики

Формирование луча	сверхзеркальный нейтроновод 27 м, m=1,2; Сечение балки 10×80 мм²
Диапазон длин волн, Å	1,4 - 10
Диапазон передачи импульса, Å-1	0,001- 0,13
Поток нейтронов в месте расположения образца, с ^-1 см ^-2	10⁵
Q-разрешение, %	3 - 10
Максимальная дальность полета (модератор-обнаружитель), м	43
Расстояние образец-детектор, м	2 - 4
Мин. размер образца	10x10 мм²
Магнитное поле в месте расположения образца, Тл	<0.4
Спиновые ласты	2 радиочастотных адиабатических спин-флиппера
Поляризатор	Трансмиссионный V-образный резонатор на основе суперзеркалаFe/Si , m=5.0
Анализатор	трансмиссионный, Fe/Si, m=5.0
Детекторная система	Двух координатный 200x200 мм² газоразрядный He³ позиционно-чувствительный детектор; два независимыхгазоразрядных He ³ счетчика

Окружение образца

Электромагнит
Держатель образцов

Публикации