Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

3. Untersuchung magnetischer Eigenschaften mittels Neutronen-Reflektometrie
y
Neutronenstrahl
Probe
2θ
θ
2D-Detektor
Ladeluke
1 m 1 m
Neutronenoptik
und Choppersystem
Experimentierkammer
Detektorröhre
Hebejoch
Abbildung 3.6.: Schematische Darstellung der Beamline REFSANS am FRM II und des zugehörigen
Strahlengangs. Der Neutronenstrahl wird mithilfe der Neutronenoptik
und des Chopper-Systems aufbereitet. In der Experimentierkammer
wird an der um den Winkel θ gekippten Probe gestreut. Der 2D-Detektor,
der in der durch ein Hebejoch anhebbaren Detektorröhre verfahrbar ist,
nimmt die gestreuten Neutronen unter dem Winkel 2θ auf. Aus der y-Position
am Detektor kann θ ebenfalls bestimmt werden. (Grafik von Andreas
Schmehl.)
Wie bereits erwähnt, besitzt 3 He einen sehr großen Einfangquerschnitt für thermische
Neutronen. Die bei der Kernreaktion in Gleichung 3.17 frei werdende Energie teilt sich
auf das Tritium und das Proton auf. Die geladenen Reaktionsprodukte ionisieren auf
ihrem Weg Gasmoleküle. Dadurch entsteht ein Strom, der mittels einer Matrix aus
Drähten ortsaufgelöst detektiert werden kann. Aus der Auftreffposition am Detektor
in y-Richtung kann der Streuwinkel bestimmt werden (Abbildung 3.6). Weiterhin kann
aus der Ankunftszeit der Neutronen deren Wellenlänge ermittelt werden (Gleichung
3.16).
Abbildung 3.7 zeigt ein typisches Primärstrahlprofil I(λ) von REFSANS. Wie bereits
erwähnt, werden mittels des Choppersystems bestimmte Wellenlängen ausgewählt. Bei
der in Abbildung 3.7 gezeigten Messung besteht der Primärstrahl aus Neutronen im
scharf definierten Wellenlängenbereich von 2 Å bis 14 Å. Bei etwa λ = 4 Å tritt Bragg-
Streuung an den (200)-Ebenen des polykristallinen Aluminium-Eintrittsfensters der
Detektorröhre auf. Dadurch werden ein Teil der Neutronen dieser Wellenlänge weggestreut
und stehen für das Experiment nicht mehr zur Verfügung.
Bei der Datenauswertung wird von den einzelnen Ereignissen am Detektor ausgegangen.
Aus der Auftreffzeit wird die Wellenlänge des Neutrons bestimmt. Daraus ergeben
sich Histogramme der Intensität in Abhängigkeit der Wellenlänge (I(λ)). Aus θ und
λ lässt sich der Impulsübertrag q nach Gleichung 2.15 berechnen. Es werden bei der
Datenauswertung weiterhin berücksichtigt:
46