Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

5. Inbetriebnahme und Verbesserung des Sputtersystems
5.3.2. Helmholtz-Spule
Für Messungen mit polarisierten Neutronen ist eine Aufmagnetisierung der Probe
nötig. Wie in den Kapiteln 3.2.2 und 3.2.3 gezeigt, muss das Magnetfeld parallel zur
Filmebene ausgerichtet sein. Um die Feldstärke veränderbar zu gestalten, wurde ein
Helmholtz-Doppelspulenpaar entwickelt, das Abbildung 5.8 zeigt.
Abbildung 5.8.: Fotografie des Helmholtz-Spulenpaares. Auf beiden Spulenkörpern befinden
sich jeweils zwei aus 56 Windungen bestehende Spulen. Diese sind
zum Spulenkörper hin vergossen. Es befindet sich jeweils ein Pt-100-Temperatursensor
an jedem Spulenkörper. Unten sind die Kühlwasserleitungen
durchgeführt. In der Mitte der Spule ist ein Hall-Sensor zu sehen, mit dem
die Feldverteilung gemessen wurde. Der Innendurchmesser der Spulenkörper
beträgt 11,5 cm, deren Abstand zueinander 5,5 cm.
Aufgrund der beengten Platzverhältnisse in der Vakuumkammer musste etwas von
der Helmholtz-Geometrie abgewichen werden, bei der der Radius der einzelnen Spulen
gleich deren Abstand zuneinander ist. Bei der gebauten Spule wurde ein mittlerer
Radius der Kupferwindungen von 6,8 cm realisiert, während der Abstand in der Mitte
zwischen den beiden Wicklungen 8,5 cm beträgt. Abbildung 5.9 zeigt eine von Dr.
Stefan Meir durchgeführte Simulation der magnetischen Flussdichte in einer mittig
liegenden Ebene durch die Spule. Daraus ist ersichtlich, dass die magnetische Flussdichte
um weniger als 3 % über die gesamte Probe hinweg variiert. Somit kann das an
die Probe angelegte Magnetfeld als konstant angesehen werden, trotz der Abweichung
von der Helmholtz-Geometrie.
Die Windungen der Spule wurden aus einem Kupferband der Stärke 0,1 mm und einer
Breite von 9 mm gewickelt. Das Kupferband ist einseitig mit einer Kaptonfolie (Dicke
23 µm) laminiert, deren Breite 9,1 mm beträgt (Bezug bei der Firma High Precision
Foils [131]). Durch diesen Überlapp werden Kurzschlüsse einzelner Windungen verhindert.
Es wurden für jede der vier Spulen 56 Windungen gewickelt. Die Verwendung
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