Implementation of a spatial magnetic spin resonator for neutron spectroscopy applications

Abstract

Im Rahmen des MONOPOL-Projekts wurde ein magnetischer Spin-Resonator gebaut, der es ermöglichen sollte, einen polarisierten und wellenlängenselektierten Neutronenstrahl zu erzeugen.<br />Das Prinzip der räumlichen Spin-Resonanz wurde von Drabkin [1] vorgeschlagen und ist eine Methode polarisierte Neutronenstrahlen nach Wellenlängen zu selektieren. In der vorliegenden Arbeit werden die Erweiterungen, erste Tests sowie mögliche Anwendungsgebiete des neuen Prototyps 2.0 eines Spin-Resonators, der auf dem Prinzip des Drabkin Resonators ebenso wie auf Vorgänger Prototypen basiert, diskutiert [2] [3].<br />Neben Simulationen zur Ermittlung des neuen Designs des Resonators wurde auch der Aufbau überarbeitet und eine neue Steuerung geplant. Auf Basis der Simulation wurde schlieÿlich ein neuer Prototyp entwickelt und am TRIGA Mark II Reaktor in Wien getestet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind der Ausgangspunkt für zukünftige Anwendungen an einem weiÿen Neutronenstrahl.<br />Ein mögliches Einsatzgebiet des Resonator Prototyps sind Spektroskopieanwendungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden erste Tests für eine neue Variante eines Dreiachsen-Spektrometers durchgeführt und mit einem bereits bestehenden Spektrometer, dem Dreiachsen-Spektrometer FLEXX am Helmholtz-Zentrum Berlin, verglichen. Neben den hier beschriebenen Experimenten könnte der Resonator auch als Strahl-Präperator im Beta-Zerfall Experiment PERC verwendet werden. Zusätzlich ist ein Einsatz bei der geplanten Spallationsneutronenquelle ESS denkbar, bei der der Resonator zur Erzeugung von wellenlängenselektierten Pulsen verwendet werden könnte.<br />

As a part of the MONOPOL-project a spatial magnetic spin resonator was built in order to generate polarized neutron beams with an arbitrary wavelength and time structure. The basic principle, spatial spin resonance, rst proposed by Drabkin [1] is a method to select wavelengths of polarized neutron beams. The present thesis discusses the enhancements, setup and some tests for future neutron spectroscopy applications of the new prototype 2.0 spin resonator, which is based on the principles of the Drabkin Resonator as well as on former resonator types dealt in [2] [3].<br />Besides computer simulations in order to redesign the stage layout, the existing setup was modi ed and a new control system was planned. On the basis of computer simulations the new prototype has been set up and tested at the TRIGA Mark II reactor in Vienna. By means of the results received in Vienna the resonator will be tested for several applications at a white beam in the near future.<br />There are various applications this neutron resonator can be used for.<br />As a part of this work rst measurements related to neutron spectroscopy were carried out and the results are compared to the existing triple-axis spectrometer FLEXX at the Helmholtz Center Berlin (HZB). Moreover the resonator can serve as a beam preparator for the beta-decay project PERC, and additionally, can be used for the planned long-pulse spallation neutron source ESS for the generation of wavelength-selected pulses.<br />