Дифрактометр ДН-2

2. Работа на холодном замедлителе нейтронов
На 6-м канале ИБР-2М предполагается установить холодный замедлитель. Тестовые
эксперименты на макете холодного замедлителя, проведенные в 1994 г. и 1999 г., показали,
что в диапазоне длин волн 4 – 10 Å фактор выигрыша при работе с холодным замедлителем
по сравнению с гребенчатым замедлителем составляет от 5 до 10 раз. Для относительно
сложных структур с объемом элементарной ячейки ∼300 Å 3 и более основная наблюдаемая
часть дифракционных пиков сосредоточена в области dhkl ≈ 2.5 – 10.0 Å. Таким образом,
работа на холодном замедлителе дает возможность регистрировать дифракционные пики с
большими dhkl с хорошей статистикой за приемлемое время. Особенно важна эта
возможность при изучении магнитных структур. Очень важен холодный замедлитель и при
исследовании длиннопериодных структур. Например, при изучении структуры и кинетики
превращений в биологических мембранах с периодом от 20 до 100 Å.
Как правило, время измерения одного дифракционного спектра на ДН-2 длится от 2
до 20 часов. Следовательно, работа с холодным замедлителем будет возможна при его
стабильной работе не менее суток. Наиболее оптимальная температура замедлителя – 100К.
3. Предложения по модернизации ДН-2
Для успешной дальнейшей эксплуатации дифрактометра ДН-2, развития его
экспериментальных возможностей (в том числе и улучшения его параметров), подготовки к
работе на новом реакторе ИБР-2М, необходимо провести замену некоторых узлов
дифрактометра и провести оснащение новыми устройствами окружения образца.
3.1. Увеличение светосилы дифрактометра и снижение уровня фона.
Детекторная система ДН-2 из шести счетчиков СНМ-17 и однокоординатного ПЧД,
установленных на различных углах рассеяния, обеспечивает при одной съемке измерение
спектра в диапазоне межплоскостных расстояний от 1 до 60 Å. Однако телесный угол
регистрации счетчиками СНМ-17 очень мал. Для увеличения светосилы дифрактометра при
исследованиях на поликристаллах с малыми и большими ячейками необходимо установить
два многокольцевых детектора в аксиальной геометрии на малые и обратные углы рассеяния.
Установка кольцевых детекторов увеличит телесный угол регистрации нейтронов в ~200 раз.
Повышение светосилы дифрактометра возможно за счет вакуумирования нейтроновода
(в настоящее время нейтроновод заполняется аргоном). Светосила ДН-2 будет увеличена
также за счет замены стеклянных элементов головной части зеркального нейтроновода и
установки отдельной нейтроноводной секции ближе к замедлителю. Для снижения уровня
фона предусматривается установка в кольцевом коридоре прерывателя пучка нейтронов с
вертикальной осью вращения.
3.2. Устройства для задания условий на образце.
Оборудование, используемое на дифрактометре, включает в себя трехосный
гониометр, рефрижератор замкнутого цикла на 7 – 300 К, высокотемпературную печь до 800
К и тороидальную камеру высокого давления до 70 кбар для работы при комнатной
температуре. Для расширения экспериментальных возможностей планируется разработка и
создание вакуумной печи для создания на образце высоких (до 1300 К) температур.
Необходимо также приобрести рефрижератор с минимальной рабочей температурой 3 К и
термостат для исследований биологических объектов в температурном интервале 0 - 100ºС.
3.3. Развитие электроники и программного обеспечения ДН-2.
Электронное оборудование, системы накопления данных, программное управление
дифрактометром реализованы в стандарте VME. Планируется внедрить основанные на
интернет технологиях программы управления дифрактометром, которые позволят вести
удаленный контроль и управление экспериментом и анализ экспериментальных данных.