PhD (PDF) - Universität Wien

1 Einleitung und Motivation
Im Laufe der letzten 30 Jahre wurden zahlreiche interferometrische Experimente mit thermi-
schen und ultrakalten Neutronen durchgeführt. Das Spektrum der durchgeführten Experimente
reicht dabei von quantenmechanischen Grundlagenexperimenten [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11],
über Untersuchungen zu verschiedenen Wechselwirkungen, beispielsweise mit Materie, elek-
tromagnetischen Feldern oder Gravitationsfeldern [12, 13], bis hin zur Charakterisierung der
Kohärenzeigenschaften von Neutronenstrahlen [2, 3, 14] oder zu Präzisionsmessungen von
Neutronenstreulängen [15, 16]. Der erste experimentelle Nachweis von Neutroneninterferenzen
gelang Maier-Leibnitz und Springer 1962 mithilfe eines Fresnel-Interferometers [17]. Rauch et
al. entwickelten 1974 das erste Perfektkristall Interferometer für thermische Neutronen vom
Mach-Zehnder-Typ [18]. Gruber et al. nahmen 1989 ein Mach-Zehnder Interferometer für
ultrakalte Neutronen in Betrieb [19]. Während die Strahlmanipulation in einem Interferometer
für thermische Neutronen üblicherweise auf (dynamischer) Beugung an atomaren Gittern
beruht, werden in der Interferometrie mit ultrakalten Neutronen vorwiegend lithographisch
oder mechanisch hergestellte Gitter als Beugungsstrukturen verwendet. Die Periodizität der
Beugungsstruktur bestimmt dabei den nutzbaren Wellenlängenbereich der Neutronen. So
liegt der Netzebenenabstand atomarer Gitter in der Größenordnung von 0.1 nm, während die
Gitterperioden lithographisch oder mechanisch hergestellter Gitter in einer Größenordnung von
1000 nm liegen. Holographische Techniken bieten eine elegante und hochpräzise Möglichkeit,
Strukturen mit Gitterperioden zwischen 50 nm und mehreren 100 nm herzustellen und gestatten
es somit, die Lücke des Einsatzes interferometrischer Methoden im Wellenlängenbereich kalter
Neutronen zu schließen.
Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist es, interferometrische Methoden im Energiebereich kalter
Neutronen im Hinblick auf mögliche Anwendungen in der Festkörperphysik zu etablieren.
Neutronenstreuung hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einem äußerst nützlichen Verfahren
und zu einer Standardtechnik bei der Untersuchung von Materialstrukturen entwickelt. Gerade
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