Диссертация (1149512), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

На Рис.50 можно выделить рядособенностей; высокий коэффициент отражения R+ и низкий коэффициент отражения R- вположении Брэгговского пика первого порядка, положения пиков R+ и R- сдвинуты,вследствие чего улучшают поляризацию. Интерференционные вклады между Брэгговскимипиками первого порядка и границей области полного отражения сильно подавлены. Так жеотсутствуют Брэгговские пики четных порядков за счет одинаковых толщин слоев в периодеструктуры. В результате существенно уменьшаются побочные немонохроматические вкладыв отраженную интенсивность.Использование таких тонких слоев в наноструктуре позволяет увеличить расстояние(на графике зависимости коэффициента отражения от переданного импульса) междурабочим Брэгговским пиком 1-го порядка и краем области полного отражения.

Принастройке на этот пик нейтроны, отраженные от области полного отражения поглощаются вфильтре и их вклад в отраженную интенсивность уменьшается. Т.е. чем больше расстояниемежду 1-м брэгговским пиком, тем меньше вклад в отраженную интенсивность нейтронов,отраженных от области полного отражения и тем выше степень монохроматичностиотраженного пучка. В интерференционной области коэффициент отражения не велик и придвукратном отражении он подавляется значительно. Использование слоев железа и ниобияодинаковой толщины в наноструктуре позволяет устранить и немонохроматический вклад102Брэгговского пика 2-го порядка.

Действительно, на Рис.50 представлены только Брэгговскиепики нечетных порядков 1-го и 3-го. Это следует из выражений коэффициента отражениянейтронной волны от многослойной периодической структуры для брэгговского максимумаm-го порядка RBm полученного в кинематическом приближении (11, 12).Используя выражения (11, 12) для RBm при m = 1 для нейтронов (-) спиновойкомпоненты нейтронного пучка были выбраны материалы для немагнитных слоев,рассмотренные в этой работе так чтобы величины f i и f j были максимально близки принамагниченных до насыщения слоев железа или кобальта в рассматриваемой наноструктуре.При этом величина RB1 будет минимальна, а аналогичная величина RB1 для нейтронов (+)спиновой компоненты пучка будет значительна и, соответственно, величина поляризующейэффективности P, определяемая из соотношения P  RB1  RB1  / RB1  RB1 , будет высока.

Извыражения для RBm также следует необходимость в существенном возрастании числа парслоев N при уменьшении периода наноструктуры d так, чтобы обеспечить условие RB1  1 .245 пар слоев Fe(25A)/Nb(25A)0+R ,R-10-110-210-310-410-510-610-710-8100.00.10.20.3-1Qz , A1030.4Рис. 50. Расчетные кривые коэффициента отражения нейтронного пучка от наноструктуры Fe/Nb настеклянной подложке в зависимости от переданного импульса для обеих спиновых компонент пучка[50].Похожий вид, с теми же особенностями, имеют кривые R  Qz  и для остальныхрассмотренных наноструктур.На Рис.51а, б, в, г, д, е, ж, з. представлены расчетные кривые коэффициента отражения(+) и (-) спиновых компонент нейтронного пучка от периодических магнитных наноструктурFe/Nb, Fe/Ge, Co/Ti, Ni/Ti, Fe/Zr, Fe/Ta, Fe/Mo и Fe/Si в зависимости от переданногоимпульса вблизи Брэгговского пика 1-го порядка.

Как следует из Рис.51а, б, д, е, ж и зкоэффициенты отражения брэгговских пиков 1-го порядка для (+) спиновой компонентыпрактически равны 1, а для (-) спиновой компоненты малы и кроме структуры Ni/Ti, Fe/Ta иFe/Mo (Рис.51г, е и ж) не превышают 0.12 и их максимумы смещены относительномаксимумов пиков (+) спиновой компоненты.

Для наноструктуры Co/Ti (Рис.51в) для (+)спиновой компоненты коэффициент отражения равен 1, а для (-) спиновой компонентыкоэффициент отражения практически равен 0 вследствие равенства плотностей длинкогерентного рассеяния магнитного и немагнитного слоев этой структуры для нейтронов (-)спиновой компоненты пучка.Кривые коэффициентов отражения для (+) и (-) спиновых компонент на Рис.51гпрактически одинаковы на графике вследствие малости плотности длины когерентногомагнитного рассеяния Ni.245 пар слоев Fe(25A)/Nb(25A)1.0R245 пар слоев Fe(25A)/Ge(25A)+RRR0.80.80.60.60.40.40.20.20.00.1240.1250.1260.127Qz , A0.1280.129+RR1.00.00.1240.130-10.1250.1260.127Qz , Aа1040.1280.1290.130-1б1.0245 пар слоев Co(25A)/Ti(25A)245 пар слоев Ni(25A)/Ti(25A)R+R-RR0.80.80.60.60.40.40.20.00.1240.20.1250.1260.1270.1280.1290.00.1240.130-1Qz , A245 пар слоев Fe(25A)/Zr(25A)R+R-1.0R0.80.60.60.40.40.20.20.1270.1280.1290.1270.1280.1290.130гR0.1260.126Qz , A-10.80.1250.125в1.00.00.124+RR1.00.00.1240.130245 пар слоев Fe(25A)/Ta(25A)0.1250.1260.1270.128R+R-0.1290.130-1Qz , A-1Qz , Aед1.0245 пар слоев Fe(25A)/Mo(25A)245 пар слоев Fe(25A)/Si(25A)R+R-RR0.80.80.60.60.40.40.20.20.00.124+RR1.00.1250.1260.1270.1280.1290.00.1240.130Qz , A-10.1250.1260.127-1Qz, Aж0.1280.1290.130зРис.

51а, б, в, г, д, е, ж, з Расчетные кривые коэффициента отражения нейтронного пучка отнаноструктур Fe/Nb (а), Fe/Ge (б), Co/Ti (в), Ni/Ti (г), Fe/Zr (д), Fe/Ta (е), Fe/Mo (ж), Fe/Si (з) настеклянной подложке в зависимости от переданного импульса вблизи пика брэгговского отражения1-го порядка для обеих спиновых компонент пучка [50].В Таблице 8 представлены расчетные параметры для брэгговского отражения 1-гопорядка для рассмотренных структур для (+) и (-) спиновых компонент нейтронного пучка.105Как следует из этой таблицы, значения коэффициентов отражения в брэгговском пике 1-гопорядка для (+) спиновой компоненты RB1 очень близки к 1 для всех структур, а значенияRB1 малы и не превышают 0.13 кроме Ni/Ti, Fe/Ta и Fe/Mo.

Для всех структур наблюдаетсясдвиг в сторону меньших величин значений центров пиков Брэгговского отражения 1-гопорядка для (-) спиновой компоненты нейтронного пучка относительно центрованалогичных пиков для (+) спиновой компоненты пучка. Следовательно, величинаполяризующей эффективности P в пике для значений QB1 очень близка к 1, т.е. чрезвычайновысока. Это следует также из Рис.3.15а, б, в, д, е, ж, з, где представлены расчетные кривыедля структур Fe/Nb, Fe/Ge, Co/Ti, Fe/Zr, Fe/Ta, Fe/Mo и Fe/Si. При двукратном отражениинейтронного пучка от таких структур интенсивность (+) спиновой компоненты пучка при Q= QB1 практически не уменьшится, т.

к. R+ ~ 1, а (-) спиновая компонента пучка уменьшитсязаметно, т.к. R- < 0.1, следовательно, поляризующая эффективность еще более возрастает,что следует из соотношения для P. Немонохроматические побочные вклады в отраженнуюинтенсивность также будут значительно подавлены при двукратном отражении [8].Вследствие уменьшения периода рассматриваемых наноструктур до 50 А, ширинабрэгговского пика 1-го порядка (  /  ) B1 , как следует из Таблицы 8, очень узка и непревышает 1.66% для всех наноструктур, т.е. сравнима с аналогичным параметром длякристаллических монохроматоров. Это значит, что разрешение по длине волны для «белого»нейтронного пучка отраженного от таких структур будет выше по сравнению саналогичными структурами, т.е.

качество такого монохроматора будет значительно лучше.Таблица 8. Расчетные параметры для Брэгговских пиков 1-го порядка, отраженных от несколькихпериодических наноструктур.Параметры/Fe/NbFe/GeFe/ZrFe/TaFe/MoCo/TiNi/TiFe/SiRB10.99690.99760.99840.99690.99580.99450.99980.9992RB10.12580.069230.003820.11310.24440.001060.9980.1044P B10,99990,99980,99980,99870,99870,99990.00080,9999наноструктуры106(  /  ) B1 , %1.11.171.251.251.11.01.661.25QB1 (Å-1)0.12740.12730.12730.12740.12740.12620.12640.1272QB1 (Å-1)0.12630.12630.12630.12630.12640.12530.12620.1262Для использования в качестве нейтронного монохроматора-поляризатора исходя израсчетных параметров подходят все рассмотренные структуры кроме Ni/Ti.

При этом лучшиепараметры у наноструктур Fe/Zr и Co/Ti. Наноструктуру Ni/Ti можно использовать вкачестве нейтронного монохроматора при работе с неполяризованными нейтронами. Дляполучения практически неполяризованного пучка можно в этой структуре вместо Niиспользовать сплав NiMo.При выборе структуры для нейтронного монохроматора-поляризатора необходимоучитывать технологические особенности создания (напыления) структуры с возможно болеерезкими межслойными границами, а также величину сечения поглощения  abs (Таблица 8)элементов, входящих в состав структуры, что существенно при использовании данныхструктур в области больших нейтронных потоков и последующей активацией этихэлементов (например, кобальта).Для экспериментального исследования была выбрана периодическая многослойнаямагнитная наноструктура Fe/Nb, выращенная в Институте физики металлов (ИФМ УрОРАН) методом MBE на стеклянной подложке с шероховатостью 5 Å с использованиемвышеуказанных расчетных параметров (245 пар слоев одинаковой толщины 25 Å).Коэффициент отражения от этой наноструктуры был измерен на нейтронном рефлектометреНР-4М на реакторе ВВР-М (ПИЯФ, НИЦ КИ) [9].

Характеристики

Список файлов диссертации