Title: Neutron interferometric investigation of phase shifts arising from dynamical diffraction theory
Language: English
Authors: Springer, Josef 
Qualification level: Doctoral
Keywords: Neutroneninterferometrie; dynamische Beugungstheorie; Kohärenzfunktion; Lauephase; Braggbedingung; Perfektkristall; Phasenschub; Streulänge
neutron interferometry; dynamical diffraction theory; coherence function; Laue phase; Bragg condition; perfect crystal; phase shift; scattering length
Advisor: Suda, Martin
Assisting Advisor: Petrascheck, Dietmar 
Issue Date: 2009
Number of Pages: 188
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
In dieser Arbeit wird der Phasenschub eines nahe einer Braggbedingung transmittierten Neutronenstrahls untersucht. Dieser Fall wird durch die dynamische Beugungstheorie beschrieben und hat an Interesse gewonnen, seit er zur Präzisionsmessung der kohärenten atomaren Streulänge vorgeschlagen wurde.
Zuerst werden die prinzipiellen Eigenschaften dieses Phasenschubes diskutiert. Dabei findet man vor allem eine sehr hohe Winkelsensitivität sowie eine bemerkenswerte Feinstruktur aufgrund von Pendellösungsoszillationen.
Weiters wird der Phasenschub in Hinblick auf eine Messung mit Hilfe eines Neutroneninterferometers diskutiert. Dabei werden vor allem die einhergehenden Herausforderungen in Zusammenhang mit den Kohärenzeigenschaften diskutiert. Innerhalb dieser Arbeit wurde darauf aufbauend ein geeignetes Sechsplatten- interferometer hergestellt und erfolgreich getestet. Dieses Interferometer stellt das momentan größte Perfektkristallinterferometer dar. Zusätzlich können als neue Besonderheit bis zu vier Reflexe im Bereich von 2.72 Angström bis in den Subangströmbereich verwendet werden.
Da die für die Phasenmessungen nötigen Strahlablenkungen mit Hilfe von Prismen erfolgen, wurde der Einsatz von Prismen und stark brechenden Materialien in Bezug auf die speziellen Kohärenzanforderungen der Neutroneninterferometrie untersucht.
Schließlich wurden Messungen des Phasenschubs rund um die Braggbedingung für zwei Reflexe durchgeführt und mit numerischen Berechnungen, die die Strahldivergenz berücksichtigen, verglichen.
Abseits dieses Phasenschubes erfolgte zudem eine Messung der vertikalen Kohärenzfunktion bei drei Reflexen.

This work investigates the phase shift of a neutron beam transmitted through a perfect crystal under near Bragg condition. This case is described by dynamical diffraction theory. The interest in this feature arose recently due to proposals suggesting a precision measurement of the coherent atomic scattering length.
First the principal properties of this phase shift are investigated. One finds an extreme angular sensitivity and a remarkable finestructure due to Pendellösung oscillations.
This phase shift is then considered in view of a neutron interferometric measurement. Possible setups and related challenges, especially concerning the coherence properties, are discussed. Within this work a suitable six-plate neutron interferometer has been designed, built and successfully tested. This interferometer constitutes the actually largest perfect crystal interferometer. Another new feature is the use of up to four harmonics ranging from 2.72 angstrom to the sub-angstrom regime.
As prisms are required for the phase measurements, the use of prisms and suitable materials is discussed with respect to the special coherence requirements in neutron interferometry.
As final part measurements of the phase shift around the Bragg condition are presented for two harmonics and compared with numerical calculations taking a divergent beam into account.
Beyond the topic of the phase shift by dynamical diffraction, the vertical coherence function has been measured for three harmonics.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-31058
http://hdl.handle.net/20.500.12708/11771
Library ID: AC07806362
Organisation: E141 - Atominstitut 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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