Устройство для определения поляризационных характеристик ферромагнитных пленок на ультрахолодных нейтронах Советский патент 1987 года по МПК G01T1/32 

Изобретение относится к экспериментальной нейтронной физике и может быть использовано в исследованиях с поляризованными ультрахолодными нейтронами (УХН).

Цель изобретения - расширение диапазона применения и повьшение точности измерения поляризационных характеристик ферромагнитных пленок (ФП).

На чертеже схематично показано предлагаемое устройство, вертикальный разрез.

Устройство содержит канал-источник 1 УХН, прерыватель 2 нейтронов, входную заслонку 3, ловушку 4 нейтронов , перепускную заслонку 5, ферромагнитную пленку 6, спиновый флиппер 7, нейтроновод 8, детектор 9 нейтронов, выходную заслонку 10, платформу 11, вакуумньш кожух 12,детектор 13 нейтронов.

Нейтроновод 8 с флипперами 7 и ловушками 4 установлен на платформе 11, которая выполнена с возможностью поворота на 180° вокруг вертикальной оси, проходящей через середину центрального разрыва нейтроновода. При этом ловушки 4 могут меняться местами. Детекторы 9 и 13 неподвижно закреплены на вакуумном кожухе 12, который имеет отверстия для вывода нейтронов.

Б разрывах нейтроновода 8 устанавливаются ФП 6 с возможностью их выдвижения из нейтроновода. Симметрично относительно центрального разрыва установлены спиновые флипперы 7 На входе в устройство установлен гфе рыватель 2 пучка нейтронов.

Устройство имеет два режима работы - накопительный и проточный. Возможность работы устройства в двух режимах достигается использованием двух ловушек нейтронов, двух флипперов и трех детекторов нейтронов. В накопительном прерыватель 2 не функционирует, а его окно совмещено с входом в ловушки 4. В измерениях используется одна ФП 6, которая устанавливается в любом из трех разрывов нейтроновода 8. Эта новая возможность определения поляризационных характеристик ФП на рабочем месте будет важна для дальнейшего. Нейтроны от источника 1 при открытой входной заслонке 3 и закрытых выходной 10 и перепускной 5 заслонках заполня

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ют ловушку 4. Затем заслонка 3 закрывается, а заслонка 5 открывается и УХН перепускаются через ФП во вторую ловушку 4, в которой перепускная заслонка 5 открыта, а заслонка 3 и 10 закрыты.

Таких перепусканий через ФП делается до трех раз, затем УХН выпускаются из ловушки 4 через заслонку 10 на детектор 9 и регистрируются. После этого платформа 11 поворачивается на 180 и измерения повторяются. Полученная совокупность экспериментальных данных позволяет определять интегральные и дифференциальные поляризационные характеристики ФП. Так как процедура этого определения полностью тождественна с известным устройством, то здесь мы ее не воспроиз- водим. Однако точность определения характеристик ФП в данном случае примерно на 30% выше. Действительно в известном устройстве УХН от источника подводились к ловушкам с помощью транспортных нейтроноводов, имеющих два Г-образньш поворота. Каждый такой поворот уменьшает интенсивность пучка УХН на 30%. Суммарная потеря составляет 60%.

В предлагаемом устройстве УХН от источника вводятся непосредственно в ловушку, что приводит к росту интенсивности счета детектора на 60%, а точность измерений увеличивается в ,6 раза, т.е. примерно на 30%.

В проточном режиме накопление УХН в ловушках 4 не используется, поэтому входные 3 и перепускные 5 заслонки открыты, а выходные заслонки 10 закрыты. Для измерения усредненных по спектру поляризационных характеристик ФП прерыватель 2 остановлен, а его окно совмещено с входом в нейтроновод. При этом через пленки проходит непрерывный поток УХН от источника 1, который регистрируется дополнительно введенным детектором 13, расположенным на оси нейтроновода 8.

Для измерения энергетических зависимостей характеристик пленок включается прерыватель 2, а детектор 13 подключается к временному анализатору его импульсов (не показан). Энергия нейтронов определяется по времени пролета расстояния от прерывателя до детектора. При наличии в спектре источника нейтронов с более высокими

3

скоростями (холодные нейтроны) измерения могут быть выполнены в брлее

широком энергетическом диапазоне.

I

Возможность, возникающая от совместной реализации накопительного и проточного режимов работы в одном устройстве, заключается в применении устройства для исследования не только ферромагнитных, но и парамагнитных пленок (образцов) с ферромагнитными включениями. Для исследования этого нового класса веществ, обладающих слабыми поляризующими свойствами, надо использование высокоэффективных поляризатора и анализатора поляризации с точно известными характеристиками. В качестве таковых используются ФП, характеристики которых заранее в накопительном режиме исследуются на их рабочих местах в разрывах нейтроновода между ловушками и флипперами, А затем в центральный разрыв нейтроновода вводится исследуемый образец, которьй изучается в значительно более светосильном проточном режиме работы устройства. Таким образом, достигается комплексньй подход в исследованиях, когда характеристики устройства и образца изучаются одновременно при одних условиях. Такая возможность значительно расширяет диапазон применения устройства, которое будет полезно для актуальных исследований магнитной кластеризации, например, магнитных примесей в парамагнитных

936804

веществах или в нагретых выше точки Кюри ферромагнитных веществах.

Формула изобретения

Устройство для определения поляризационных характеристик ферромагнитных пленок на ультрахолодных нейтронах, содержащее две ловушки нейт10 ронов с заслонками, соединенные нейт- роноводом с разрывом в его середине для установки пленки, два спиновых флиппера, установленных на нейтроно- воде-симметрично относительно разры15 ва, и два нейтронных детектора, о т- личающееся тем, что, с целью расширения диапазона применения и повышения точности измерения поляризационных характеристик, устройст0 во снабжено временным анализатором, вакуумным кожухом и платформой, выполненной с возможностью поворота на 180 в горизонтальной плоскости, на платформе жестко закреплен нейт- роновод с ловушками и флипперами, в нейтроноводе выполнены дополнительные разрывы для установки пленок между ловушками и флипперами, на входе в устройство установлен прерыва0 тель нейтронов, а на выходе - дополнительный детектор нейтронов, размещенный на оси нейтроновода, дополнительный детектор подключен к временному анализатору, при этом платформа

5 размещена внутри кожуха, который имеет отверстия для ввода и вывода нейтронов.

5

Ч

Изобрете ние относится-к экспериментальной нейтронной физике и может быть использовано в исследованиях с поляризованными и ультрахолодными нейтронами. Цель изобретения - расширение диапазона применения и повышение- точности измерения поляризационных характеристик ферромагнитных пленок. Устройство содержит вакуумный кожух и размещенную внутри него платформу, поворачивающуюся в горизонтальной плоскости на 180. Вакуумный кожух имеет отверстия для ввода и вывода нейтронов. На платформе жестко закреплены нейтроновод с двумя ловушками с заслонками и двумя спиновыми флипперами. Нейтро новод имеет три разрыва для установки ферромагнитных пленок, один в середине, два других между ловушками и флипперами. Флипперы установлены симметрично относительно центрального разрыва. Устройство имеет три нейтронных детектора, два из которых расположены сбоку нейтроновода симметрично относительно центрального разрыва, а третий размещен на оси нейтроновода и подключен к временному анализатору. Устройство имеет два режима - накопительный и проточный и позволяет определять интегральные и дйффе- . ренциальные поляризационные характеристики ферромагнитных пленок с повышенной точностью. 1 ил. с (Л to «о 00 Од 00

Редактор Ю. Середа

Составитель С.Кондратенко

Техред В.Кадар; Корректор Г.Решетник

Заказ 383/51Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул.Проектная, 4