Диссертация (1149512), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Схема двойного монохроматора – поляризатора Co/Ti на стекле.Данный двойной монохроматор-поляризатор Co/Ti, сделанный в ПИЯФ был испытанна рефлектометре EROS (ILL, France). На Рис.13 представлены зависимости интенсивностиот длины волны для двойного монохроматора Co/Ti, полученные на рефлектометре EROS: 1и 2 – интенсивности нейтронного пучка на выходе монохроматора для (+) и (-) спиновыхкомпонент, 3 – интенсивность прямого пучка. На выходе двойной монохроматор25поляризатор Co/Ti дает монохроматический поляризованный пучок со следующимипараметрами: ширина - 1 мм, угловая расходимость - 0.07 , длина волны максимума - λ = 8.3Å,  /   0.043 , флип-отношение в максимуме - не менее 200, интенсивность - 2100нейтронов в секунду. Пучок с такими параметрами может улучшить проведениерефлектометрических исследований на постоянной длине волны.Интенсивность, пр.ед.1000001238000060000400002000000481216202428Длина волны нейтронаРис.

13. Зависимости интенсивности от длины волны на выходе двойного монохроматора Co/Ti настекле: 1 – интенсивность прямого пучка, 2 и 3 - интенсивности (+) и (-) спиновой компонентыпрошедшего пучка [8].Нейтронный монохроматор-поляризатор Co/Ti на стеклянной подложке, описанныйвыше, нашел применение в монохроматической моде узла формирователя пучканейтронного рефлектометра НР-4М (реактор ВВР-М, ПИЯФ НИЦ КИ) [9]. В этой модеиспользовался также фильтр из кремния, чтобы убрать вклад длинноволновых нейтронов.Побочные вклады от немонохроматических нейтронов в отраженную интенсивность последвойного отражения от монохроматора-поляризатора Co/Ti и прохождении через фильтр изкремния составил всего 0.2%.

Таким образом, в данном рефлектометре использовался пучокмонохроматическихполяризованныхнейтроновсоченьмалойдолейпобочныхнемонохроматических вкладов. Конструкция формирователя пучка позволяла простымизменением угла скольжения менять длину волны монохроматического пучка в диапазоне от261 до 3 Å.

Поляризующая эффективность этого монохроматора-поляризатора равна 0.99, а /   0.065 .1.3. Нейтронное магнитное зеркало FeCoВ данной части мы рассмотрим нейтронно-оптические устройства, предназначенныедля поляризации нейтронных пучков, имеющих широкие распределения по длинам волн.В 1975 году в ПИЯФ было разработано поляризующее нейтронное магнитное зеркалоFeCo с антиотражающим поглощающим подслоем TiGd на стекле [10]. Его схемапредставлена на Рис.14. Поляризующее однослойное магнитное зеркало FeCo с подслоемTiGd можно использовать в качестве поляризатора и анализатора в нейтронномэксперименте.FeCoTiGdстеклоРис. 14.

Схема нейтронногоTi(85%)Gd(15%) (8000Å).магнитногозеркалаFeCo-TiGd:Fe(40%)Co(60%)(1500Å)-Для того чтобы создать оптимальное зеркало FeCo сначала были подготовлены дваподслояTiGdсразнымиконцентрациямиTi(60%)Gd(40%)иTi(85%)Gd(15%).Экспериментальные результаты этих двух образцов TiGd представлены на рис. 1.15. Изрисунка видно, что образец с концентрацией Ti(85%)Gd(15%) имеет отражательнуюспособность меньше чем Ti(60%)Gd(40%).270,3512R 0,300,250,200,150,100,050,00024681012 , угл. мин.14161820Рис. 15. Зависимости коэффициента отражения от угла скольжения для подслоя: 1 - Ti(60%) Gd(40%)и 2 – Ti(85%) Gd(15%) [10].Для нового поляризатора FeCo в качестве антиотражающего поглощающего слоявыбран подслой TiGd с концентрациями Ti(85%) и Gd(15%). На этом антиотражающемподслое сделаны еще четыре зеркала FeCo со следующими концентрациями: 1- Fe(40%)Co(60%), 2 – Fe(50%)Co(50%), 3 – Fe(54%)Co(46%), 4 - Fe(50%)Co(50%) без подслоя.Экспериментальные поляризующие способности этих четырех образцов в зависимости отугла скольжения показаны на Рис.16.1.01234P0.80.60.40.20.00246810 , угл.

мин.281214161820Рис. 16. Зависимости поляризации от угла скольжения для зеркала FeCo с разной концентрациейжелеза и кобальта с подслоем Ti(85%)Gd(15%): 1 – Fe(40%)Co(60%), 2 – Fe(50%)Co(50%), 3 –Fe(54%)Co(46%), 4 – Fe(50%)Co(50%) без подслоя [10].Из Рис.16 следует, что зеркало с концентрацией Fe(40%)Co(60%) оптимально, так какэто зеркало в широком диапазоне углов скольженияимеет высокую поляризующуюспособность. Таким образцом было выбрано зеркало Fe(40%)Co(60%) с антиотражающимпоглощающим подслоем Ti(85%)Gd(15%) на стеклянной подложке.Результаты экспериментов показали, что применение тонкого поляризующего слоядает возможность создавать высокоэффективные нейтронные поляризующие зеркала настеклянной подложке с коэффициентом отражения близким к единице в области полногоотражения, определяемой критическим углом  c = 1.73 мрад/Å. Тонкий ферромагнитныйслой этого зеркала легко намагничивается до насыщения.

На основе FeCo зеркала былисозданы нейтроноводы для поляризации пучков тепловых, холодных и ультрахолодныхнейтронов, в том числе и в больших нейтроноводных системах. Недостатком этогооднослойного зеркала является небольшая величина  c , которая определяет светосилу этогозеркала.1.4. Нейтронные поляризующие многослойные апериодические наноструктуры(суперзеркала)Для того чтобы увеличить светосилу нейтронных магнитных зеркал, путем увеличениявеличины  c– критического угла зеркала, было предложено использовать вместооднослойных многослойныые магнитные апериодические наноструктуры, названныенейтронными суперзеркалами.

Использование поляризующих суперзеркал существеннорасширило возможности в проведении нейтронных экспериментов с использованиемполного поляризационного анализа. Суперзеркала бывают также неполяризующими(отражающими), как NiMo/Ti и слабополяризующими, как, например, Ni/Ti.Суперзеркала принято характеризовать параметром m:29m   крSM  крNi(13)где  крSM - критический угол суперзеркала,  крNi  1.73 mrad Å - критический уголзеркала из природного никеля.Первые нейтронные суперзеркала были предложены Ф.

Мезеем в 1976 году [11] и A.Г.Гукасовым (ПИЯФ) с соавторами в 1977 году [12]. В обоих случаях рассмотрение вопросавелось в рамках кинематического приближения теории отражения, где не рассматриваетсявзаимодействие нейтронов, отраженных от различных слоев.В отличие от многослойных монохроматоров-поляризаторов суперзеркала состоят избольшого количества пар слоев периоды, которых увеличиваются при удалении отподложки, как показано на Рис.17.

От границ каждого периода отражаются нейтроны сопределенной длиной волны. Верхние периоды отражают самые медленные нейтроны, анижние отражают наиболее быстрые нейтроны.θn =1α1α2(воздух)n1(1)n2(2)dk(1)dk1(2)dk2ПодложкаРис. 17. Схема последовательности толщин слоев в суперзеркале.Суперзеркальная структура представляет собой набор чередующихся слоев двухразных материалов, 1 и 2. Слои материалов 1 и 2 имеют соответствующие коэффициенты30преломления n1 и n2 . Величина периода монотонно убывает от поверхности суперзеркала кподложке по законуd k  d k1  d k 2 ~ k-14(14)где d k – толщина k - ого периода, d k1 - толщина слоя материала 1 в k - м периоде, d k 2 толщина слоя материала 2 в k - м периоде, k - номер периода.На Рис.18 представлены зависимости коэффициента отражения нейтронного пучка сдлиной волны  = 5 Å от угла скольжения для суперзеркала Ni/Ti с m = 2 (1) и длябесконечной идеальной границы раздела вакуума и никеля (2).суперзеркало Ni/Tim=21,0R0,8120,60,40,20,0 0,00,20,40,60,8,градус1,01,21,4Рис.

18. Зависимости коэффициента отражения нейтронного пучка с длиной волны 5 Å от угласкольжения для суперзеркала Ni/Ti с m = 2 (1) и для бесконечной идеальной границы раздела вакуумаи никеля (2).Дляполяризующегосуперзеркаланередкоиспользуетсяантиотражающийпоглощающий подслой. Например, в качестве такого подслоя используют апериодическуюпоследовательность слоев двух материалов: Ti и Gd [13], где Gd является сильнымпоглотителем нейтронов. Средний потенциал периода такой последовательности слоевплавно меняется при удалении от подложки от потенциала подложки до соответствующего31потенциала для (-) спиновой компоненты суперзеркального покрытия в полностьюнамагниченном состоянии. Нейтроны падают на суперзеркало под малыми угламискольжения  , для которых справедливы соотношения sin    и cos   1   2 2 .В 1989 году Хейтер и Мук предложили новый алгоритм расчета суперзеркала [14],который работает на основе динамической теории отражения.

Характеристики

Список файлов диссертации