Neytron rezonansli spin aks-sadosi - Neutron resonance spin echo

Neytron rezonansli spin aks-sadosi a kvaziyelastik neytronlarning tarqalishi Gähler va Goloub tomonidan ishlab chiqilgan texnika. Klassik shaklida u odatdagidek o'xshash ishlatiladi neytron spin echo (NSE) uchun spektrometriya kvaziyelastik tarqalish bu erda kichik energiya namunadan to ga o'zgaradi neytron hal qilinishi kerak. NSE dan farqli o'laroq, katta magnitli solenoidlar mos ravishda ikkita rezonansli varaq bilan almashtiriladi. Bu bilan birgalikda variantlarga imkon beradi uch o'qli spektrometrlar odatiy NSE bilan mumkin bo'lmagan depolarizatsiya sharoitlari va nomuvofiq tarqoqlik uchun qo'zg'alishlarning tor chizig'ini yoki MIEZE ni (Nolinchi kuch bilan IntEnsity modulyatsiyasi) hal qilish.

Neytron spin-echo texnikasi asbobning energiya piksellar sonini ajratish orqali juda yuqori neytron intensivligi bilan birgalikda juda yuqori energiya rezolyutsiyasiga erishadi. to'lqin uzunligi neytronlarning tarqalishi. Neytronlarning energiya uzatilishi ularning ichida kodlangan qutblanish va tarqalgan neytronlarning to'lqin uzunligining o'zgarishiga emas. Yakuniy neytron polarizatsiyasi (normallashtirilgan) oraliq tarqalish funktsiyasi To'g'ridan-to'g'ri ma'lumot beruvchi S (Q, τ) gevşeme jarayonlari, faollashtirish energiyalari va tekshirilayotgan namunalardagi dinamik jarayonlarning amplitudalari.

U qanday ishlaydi

Klassik NSE texnikasi (shakl 1. a)), ga asoslanadi Lamor prekretsiyasi neytron aylantirish duchor bo'ladi, statik orqali uchayotganda magnit maydonlari. Biroq neytron rezonansli spin echo (NRSE) va intensivlikni nol kuch bilan modulyatsiya qilish (MIEZE) kabi neytronga bir xil ta'sirga erishish uchun magnit chastotali maydonda rezonansli spin fliplarini ishlatadigan bir qator boshqa NSE sxemalari mavjud.[1][2][3]

NRSE-da, NSE-da katta doimiy sarg'ishlarda hosil bo'lgan statik magnit maydonlari ikkita rezonansli flipper sariqlari bilan almashtirilib, statik magnit maydon B hosil bo'ladi.0 va unga perpendikulyar radio chastota (RF) chastotali maydon ωRF (Shakl 1. b).[4][5]

Birinchi rezonansli varaqaga kiradigan neytron, statik B maydoni tomonidan induktsiya qilingan rezonans b-flipga uchraydi.0 esa oldingi ω chastotasi bilanL (the Chiroq chastotasi ) ga tengRF va ijro etish Rabi - tebranishlar RF maydoni tufayli. Klassik NRSEda ikkita plyonka orasidagi yo'l har qanday magnit maydondan xoli bo'ladi va spin fazasi o'zgartirilmaydi. Ikkinchi rezonansli flipper spiralida neytron yana bir rezonansli b-flipga uchraydi. Ushbu ikkita plyonkaning neytron spiniga ta'siri NSEda ishlatilgan samarali statik magnit maydon ta'siriga o'xshaydi.[1][6][7]

Uzunlamasına rezonansli spin aks-sadosi

Dastlabki NRSE o'rnatilishi ko'ndalang konfiguratsiyada ishlab chiqilgan (T-NRSE, 1-rasm. B)) bu erda B maydoni0 spin yo'nalishiga ko'ndalang yotadi. Ushbu shaklda o'rnatishning energiya aniqligi B ning aniqligi bilan cheklanadi0 bir necha nanosekundaga aylantiriladi. Transversli NRSE bobinlari orasidagi bo'shliq bo'sh bo'lishi kerak va shuning uchun a bilan himoyalangan mu-metall uy-joy.[8]Yuqorida aytib o'tilgan kamchiliklar klassik NSE va T-NRSE afzalliklarini birlashtirish uchun uzunlamasına NRSE (L-NRSE, 1-rasm. D)) dizaynini ishlab chiqishga olib keladi.[9][10]An'anaviy ko'ndalang NRSE texnikasidan farqli o'laroq, silindrsimon nosimmetrik uzunlamasına NRSE konfiguratsiyasi butun spektrometr orqali yo'naltiruvchi maydonlardan foydalanishga imkon beradi va neytron qutblanishini saqlab qolish uchun harakatlarni kamaytiradi. Bu ko'ndalang NRSE uchun zarur bo'lgan mu-metalldan himoya qilishni eskirgan qiladi va katta to'lqin uzunlikdagi neytronlarning qutblanishini ta'minlashga yordam beradi. Ushbu neytronlar NSE texnikasi uchun juda muhimdir, chunki ularning o'lchamlari λ ga ko'tariladi3.[11] Uzunlamasına maydon geometriyasidan foydalanib, divergent bo'lmagan neytron nurlari uchun maydon tuzatishlari talab qilinmaydi, divergent neytronlar traektoriyalari uchun tuzatishlar an'anaviy NSE bilan taqqoslaganda kamida 10 marta kichik.

TAS bilan birgalikda

NRSE-da ishlatiladigan chastotali flipper sariqlari klassik NSE-da ishlatiladigan doimiy oqimlarga qaraganda ancha kichik bo'lib, bu katta pasayishga olib keladi adashgan dalalar bobinlar atrofida. Bu uch chastotali spektrometr konfiguratsiyasida chastotali plyonkalarni burish va NRSEni bajarish imkonini beradi. Sariqlarning qiyshayishi spin-echo fokuslash imkoniyatini yaratadi, bu erda qo'zg'alishning butun energiya dispersiyasini butun Brillou zonasi bo'ylab juda yuqori aniqlikda (1 µeV gacha) o'lchash mumkin. Shu sababli, ushbu uslub dispersiyalangan hayajonlarning chiziqli kengliklarini, shu jumladan ikkalasini ham tekshirishga imkon beradi fononlar va magnonlar, umuman olganda Brillou zonasi.[12][13][14][15]

MIEZE

Klassik NSE va NRSE-ning bir noqulayligi shundaki, neytron nurlarining depolarizatsiyasi signalning to'liq yo'qolishiga olib keladi, shuning uchun depolarizatsiya sharoitida, masalan, juda katta magnit maydonlarni o'lchash mumkin emas. Bundan tashqari, masalan, neytron nurlarining depolarizatsiyasini keltirib chiqaradigan namunalarni o'lchash mumkin emas ferromagnitlar va supero'tkazuvchilar. Tarkibida notekis tarqalish hukmronligi sababli ko'p miqdordagi materiallar mavjud vodorod an'anaviy NSE va NRSE yordamida o'lchash ham qiyin. Ushbu kamchiliklarni chetlab o'tish uchun bo'ylama konfiguratsiya bilan bir qatorda ko'ndalangga MIEZE (IntEnsity-ni nolinchi kuch bilan modulyatsiya qilish) usuli kiritildi (1.-rasm) va e)).

MIEZE konfiguratsiyasida dastlabki ikkita chastotali spinli plyonkalar har xil chastotalarda ishlaydi (an'anaviy NRSE dan farqli o'laroq, ular bir xil chastotada ishlaydi), bu vaqtni va joylashishni sezgir detektor tomonidan aniqlanadigan o'lchangan signalning vaqt sinusoidal modulyatsiyasiga olib keladi. .[16][4][17][18][19] Ushbu o'rnatish barcha spin manipulyatsiya moslamalarini (shu jumladan analizatorni) namunaning yuqori qismida joylashtirishga imkon beradi, bu esa namunalarni depolarizatsiya sharoitida o'lchash (depolarizatsiya) imkoniyatini yaratadi.[20][11]NRSE ko'ndalang MIEZE bilan bir xil nomenklaturadan keyin B maydoni B konfiguratsiyasiga ishora qiladi0 neytron nuriga ko'ndalang yotadi, bo'ylama MIEZE uchun esa B maydoni0 neytron nurlari bo'ylab

Maxsus asboblar

Quyidagi ro'yxat hozirgi vaqtda ishlatilgan (yoki rejalashtirishda) neytron spinli echo asboblarining keng ro'yxatini taqdim etadi. Ushbu asboblarning aksariyati doimiy neytron manbalaridan foydalangan holda ishlaydi sovuq neytronlar. Quyida ko'rsatilgan turli xil sharoitlarda juda kam asboblardan foydalaniladi.

NSE

NRSE

MIEZE

Uch o'qli Spektrometr - NRSE

Adabiyotlar

  1. ^ a b Galar, R .; Golub, R. (1987 yil sentyabr). "Spin-echo va magnit-rezonans asosida kvaziyelastik tarqalish uchun yuqori aniqlikdagi neytron spektrometr". Zeitschrift für Physik B. 65 (3): 269–273. Bibcode:1987ZPhyB..65..269G. doi:10.1007 / bf01303712. ISSN  0722-3277.
  2. ^ Golub, R .; Gähler, R. (Jul 1987). "Kvaziyelastik va noelastik sochish uchun neytron rezonans spin-echo spektrometri". Fizika xatlari A. 123 (1): 43–48. Bibcode:1987 PHLA..123 ... 43G. doi:10.1016/0375-9601(87)90760-2. ISSN  0375-9601.
  3. ^ Shmidt, C. J .; Groitl, F.; Klayn, M.; Shmidt, U .; Häussler, W. (2010). "NRSE bilan CASCADE: Quasielastic neytron tarqalishida ishlatiladigan intensiv modulyatsiya usullari". Fizika jurnali: konferentsiyalar seriyasi. 251 (1): 012067. Bibcode:2010JPhCS.251a2067S. doi:10.1088/1742-6596/251/1/012067. ISSN  1742-6596.
  4. ^ a b Galar, R .; Golub, R .; Keller, T. (Iyun 1992). "Neytron rezonans spin-echo - yuqori aniqlikdagi spektroskopiya uchun yangi vosita". Physica B: quyultirilgan moddalar. 180-181: 899–902. Bibcode:1992 yil PhyB..180..899G. doi:10.1016 / 0921-4526 (92) 90503-k. ISSN  0921-4526.
  5. ^ Xyussler, V.; Böni, P .; Klayn, M.; Shmidt, C. J .; Shmidt, U .; Groitl, F.; Kindervater, J. (2011 yil aprel). "CASCADE detektori yordamida RESEDA-da yuqori chastotali intensivlikdagi tebranishlarni aniqlash". Ilmiy asboblarni ko'rib chiqish. 82 (4): 045101–045101–6. Bibcode:2011RScI ... 82d5101H. doi:10.1063/1.3571300. ISSN  0034-6748. PMID  21529033.
  6. ^ Xyussler, Volfgang; Shmidt, Ulrix (2005). "Spin echo va rezonansli spin echo kombinatsiyasi yordamida samarali maydon integralini olib tashlash". Fizika. Kimyoviy. Kimyoviy. Fizika. 7 (6): 1245–1249. Bibcode:2005PCCP .... 7.1245H. doi:10.1039 / b419281 soat.
  7. ^ Shvink, Ch.; Schärpf, O. (1975 yil sentyabr). "Turli xil magnit maydonlarda neytronlar uchun Pauli tenglamasining echimi va uni spiral magnit strukturalarda aks ettirish va uzatishda qo'llash". Zeitschrift für Physik B. 21 (3): 305–311. Bibcode:1975ZPhyB..21..305S. doi:10.1007 / BF01313312.
  8. ^ Kindervater, J .; Martin, N .; Xyussler, V.; Krautloher, M.; Fuks, S .; Mühlbauer, S .; Lim, JA .; Blekbern, E .; Böni, P .; Pflayderer, S.; Frik, B .; Koza, M. M.; Boem, M .; Mutka, H. (2015 yil 23-yanvar). "RESEDA-da 17 T magnit maydon ostida neytron spin-echo-spektroskopiyasi". EPJ veb-konferentsiyalari. 83: 03008. arXiv:1406.0405. Bibcode:2015EPJWC..8303008K. doi:10.1051 / epjconf / 20158303008.
  9. ^ Xyussler, Volfgang; Shmidt, Ulrix; Ehlers, Georg; Mezei, Ferenc (2003 yil avgust). "Spin echo-ni to'g'rilash bobinlari yordamida neyron-rezonansli spin-echo". Kimyoviy fizika. 292 (2–3): 501–510. Bibcode:2003CP .... 292..501H. doi:10.1016 / S0301-0104 (03) 00119-8.
  10. ^ Xyussler, V; Shmidt, U; Dubbers, D (2004 yil iyul). "Neytron rezonansli spin echo-da qattiq burchakning ko'payishi". Physica B: quyultirilgan moddalar. 350 (1-3): E799-E802. Bibcode:2004 yil PhyB..350E.799H. doi:10.1016 / j.physb.2004.03.208.
  11. ^ a b Georgii, R .; Kindervater, J .; Pflayderer, S.; Böni, P. (noyabr 2016). "RESPECT: ekstremal tadqiqotlar uchun neytron rezonans spin-echo spektrometri". Fizikani tadqiq qilishda yadro asboblari va usullari A bo'lim: tezlatgichlar, spektrometrlar, detektorlar va tegishli uskunalar. 837: 123–135. arXiv:1608.00836. Bibcode:2016 NIMPA.837..123G. doi:10.1016 / j.nima.2016.08.004.
  12. ^ Pynn, R (1978 yil noyabr). "Neytron spin-echo va uch o'qli spektrometrlar". Fizika jurnali E: Ilmiy asboblar. 11 (11): 1133–1140. Bibcode:1978JPhE ... 11.1133P. doi:10.1088/0022-3735/11/11/015.
  13. ^ Keller, T .; Habicht, K .; Klann, H.; Oh, M.; Shnayder, H.; Keimer, B. (2002 yil 1-dekabr). "FRM-2 da NRSE-TAS spektrometri". Amaliy fizika A: Materialshunoslik va ishlov berish. 74: s332 – s335. Bibcode:2002ApPhA..74S.332K. doi:10.1007 / s003390201612.
  14. ^ Keller, T .; Keymer, B .; Habicht, K .; Golub, R .; Mezei, F. (2002). Neytron-rezonansli spin-echo - uch eksa spektrometriyasi (NRSE-TAS). Neytron Spin-echo spektroskopiyasi. Fizikadan ma'ruza matnlari. 601. 74-86 betlar. doi:10.1007/3-540-45823-9_8. ISBN  978-3-540-44293-6.
  15. ^ Groitl, F.; Keller, T .; Kintero-Kastro, D. L.; Habicht, K. (fevral, 2015). "FLEXX uch o'qli spektrometrda neytron rezonans spin-echo yangilanishi". Ilmiy asboblarni ko'rib chiqish. 86 (2): 025110. Bibcode:2015RScI ... 86b5110G. doi:10.1063/1.4908167. PMID  25725891.
  16. ^ Besenbok, V.; Galar, R .; Xank, P .; Kan, R .; Köppe, M .; De Novion, C. -H .; Petri, V.; Vutke, J. (1998 yil 1 aprel). "MIEZE-dagi birinchi sochish tajribasi: rezonans bobinlardan foydalangan holda to'rtroq uchish vaqtidagi spektrometr". Neytron tadqiqotlari jurnali. 7 (1): 65–74. doi:10.1080/10238169808200231.
  17. ^ Xank, P .; Besenbok, V.; Galar, R .; Köppe, M. (iyun 1997). "Tutashgan tarqalish uchun neytronli spinli echo texnikasi". Physica B: quyultirilgan moddalar. 234-236: 1130–1132. Bibcode:1997 yil PhyB..234.1130H. doi:10.1016 / S0921-4526 (97) 89269-1.
  18. ^ Xyussler, V.; Böni, P .; Klayn, M.; Shmidt, C. J .; Shmidt, U .; Groitl, F.; Kindervater, J. (aprel 2011). "CASCADE detektori yordamida RESEDA-da yuqori chastotali intensivlikdagi tebranishlarni aniqlash". Ilmiy asboblarni ko'rib chiqish. 82 (4): 045101–045101–6. Bibcode:2011RScI ... 82d5101H. doi:10.1063/1.3571300. PMID  21529033.
  19. ^ Shmidt, C J; Groitl, F; Klayn, M; Shmidt, U; Xyussler, V (2010 yil 1-noyabr). "NRSE bilan CASCADE: Quasielastic neytron tarqalishida ishlatiladigan intensiv modulyatsiya usullari". Fizika jurnali: konferentsiyalar seriyasi. 251 (1): 012067. Bibcode:2010JPhCS.251a2067S. doi:10.1088/1742-6596/251/1/012067.
  20. ^ Krautloher, Maksimilian; Kindervater, Jonas; Keller, Tomas; Häussler, Volfgang (2016 yil dekabr). "Neytron rezonansli spin uzunlamasına DC maydonlari bilan aks sado beradi". Ilmiy asboblarni ko'rib chiqish. 87 (12): 125110. Bibcode:2016RScI ... 87l5110K. doi:10.1063/1.4972395. PMID  28040941.