48-счетчиковый порошковый дифрактометр (пучок 1а)


Ответственный: к. ф.-м. н., с. н. с. Смирнов Олег Павлович;

Ведущий инженер: Куликов Александр Аркадьевич.

Область использования

Исследование магнитного и кристаллического упорядочения в поликристаллических образцах в интервале температур 4.2-400К.

Описание прибора

Прибор использует монохроматический пучок нейтронов, отраженный от кристалла-монохроматора (1), расположенного в комбинированной радиационной защите пучка (2). Угол дифракции кристалла-монохроматора фиксирован и составляет ~ 79 градусов. Перед монохроматором, в шибере реакторного канала, установлен многощелевой коллиматор с расходимостью 0.6×1.3градуса (в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно) с размером окна на выходе 29x66 мм. В качестве монохроматора используется кристалл деформированного германия в форме диска диаметром 80мм и толщиной 8мм с мозаичностью 15’.

Между исследуемым образцом (3) и монохроматором нет специального коллиматора. Для образца диаметром около 10мм естественная угловая апертура в горизонтальной плоскости составляет около 0.4градуса. Модуль образца (5) с наружным диаметром 340мм и высотой 370мм имеет две независимые полнооборотные оси, одна в другой. На внутренней оси жестко закреплен столик образца, который может нести нагрузки до 250кг. Внешняя ось через гибкое плечо связана с блоком детекторов (6). На каждой оси установлен 19-разрядный преобразователь угол-код. В модуле образца предусмотрена возможность вращения столика образца через пару конических шестерен, связывающих вал столика со штурвалом на корпусе модуля.

В блоке детекторов имеется 48 независимых счетных канала (7), представляющих из себя 48 счётчиков типа СНМ-17 (8), расположенных с угловым шагом 2° и плёночными коллиматорами Соллера (9) перед ними с угловой расходимостью 12'. Счетчики СНМ-17 диаметром 18мм и длиной 210мм смонтированы в кассетах из оргстекла и установлены под углом 45 градусов к горизонтальной плоскости. Коллиматоры с габаритными раз-мерами 15×120×200мм имеют сечение входного окна 11×100мм. Блок детекторов смонтирован на платформе (10), которая опирается на три пневмоопоры (11). При подаче сжатого воздуха детектор вместе с платформой приводится в движение приводом шагового двигателя(12).


img_PD_medium.jpg
48-счётчиковый порошковый дифрактометр: 1 – кристалл-монохроматор, 2 – блоки радиационной защиты, 3 – исследуемый образец, 4 – гелиевый криостат, 5 – модуль образца, 6 – блок детекторов, 7 – счетный канал, 8 – счетчик СНМ-17, 9 – многощелевой пленочный коллиматор, 10 – платформа блока детекторов, 11 – пневмоопоры, 12 – привод шагового двигателя.


Дополнительное оборудование

Для исследования температурных зависимостей структурных параметров имеется гелиевый наливной криостат с регулируемой температурой на образце в диапазоне 2-300К с точностью 0.03–3.0К.

Перспективы развития

Замена устаревших пленочных коллиматоров и нейтронных счётчиков. Установка гелиевого криорефрижератора вместо наливного криостата.

Параметры прибора


Характеристика Значение
Монохроматор – кристалл деформированного Ge в форме диска с плоскостью среза, близкой к 110 80х8мм
Угол дифракции кристалла-монохроматора 2QM 2QM ~ 79°
Длины волн нейтронов 1.38Å, 1.65Å, 2.16Å, 2.52Å
Размер пучка на месте образца 10×40мм2
Максимальная интенсивность нейтронов на образце Iобр 106н·см−2·с−1
Образец-контейнер 7х60мм
Вращение образца Wобр 0-360° с шагом 0.05°

 Параметры детектора

Характеристика Значение
Счётчики СНМ-17, с угловым шагом 2° и плёночными коллиматорами Соллера расходимостью 12' 48шт.
Диапазон движения детектора 2Q −10-145° с шагом 0.05°

 Особенности

Принадлежит к классу дифрактометров с многоканальной системой регистрации рассеянных нейтронов. В процессе измерений – при движении блока детекторов в диапазоне 0.145° с шагом 0.1° или 0.05° для каждой угловой позиции блока детекторов рассчитываются номера счетчиков, которые дают вклад в результирующую нейтронограмму, в соответствии с их истинным положением. Это положение определяется с точностью до шага углового сканирования. Вклады суммируются с учетом эффективностей каждого регистрирующего канала, а результат нормируется на число счетчиков дающих вклад в конкретную точку нейтронограммы. Управление дифрактометром организовано на базе ПК и крейтов VME и CAMAC.


example-of-a-diffraction2-300x215.png
Нейтронограмма поликристаллического образца манганита La0.88MnO2.95, измеренная при Т=115К. Полное время измерения ~20часов,объем образца ~ 2см3, нейтронная длина волны λ ~ 1.38Å.


Некоторые публикации

  1. А. В. Лазута, В. А. Рыжков, П. Л. Молканов, В. П. Хавронин, Ю. П. Черненков, О. П. Смирнов, И. О. Троянчук, В. А. Хоменко. Фазовые переходы парамагнетик – ферромагнентик и изолятор-металл La0.88MnO2.95. Известия РАН, Серия физическая, т. 75, в. 6, стр. 1-6 (2012)
  2. В. Н. Снежкин, Н. А. Неклюдова, О. П. Смирнов, Нейтронографическое исследование Na2UO2(C2O4)5D2O, Журнал неорганической химии, т. 57, в. 6, стр 1-6(2012).
Вверх