Inbetriebnahme und Kalibrierung der neuen "Bonse-Hart-Kamera" für Neutronen-Ultrakleinwinkelstreuung am TRIGA Reaktor des Atominstituts

Abstract

Das Doppelkristalldiffraktometer am TRIGA Mark II Reaktor in Wien am Strahlrohr C ist eine Neutronen-Ultrakleinwinkelstreuanlage vom Typ einer Bonse-Hart-Kamera. Eine Probe wird zwischen den beiden Siliziumperfekt-Kristallen im Strahlengang positioniert.<br />Deren gestreute Neutronenintensität wird als Funktion des Analysatordrehwinkels aufgezeichnet. Die Auswertung der Neutronenintensitäten in Abhängigkeit vom Drehwinkel dient zur Untersuchung von Strukturen in Proben im Mikrometerbereich.<br />Die im Jahr 1991 installierte Bonse-Hart-Kamera wird abgebaut. Es wird eine Anlage mit neuen Präzisionsgeräten zur Bewegung der Kristalle und einem neuen Winkelmessgerät montiert. Die Präzisionsgeräte erlauben nun die Bewegung der Silizium-Perfekt-Kristalle in vertikaler und horizontaler Richtung, weiteres ist auch Drehung und Kippung möglich.<br />Nach dem Aufbau dieser Geräte wird die Anlage neu justiert. Zusätzlich wird eine Probenhalterung zwischen den beiden Kristallen auf der optischen Bank montiert. Diese Halterung ist mit einem Drehtisch ausgestattet und in horizontaler und vertikaler Richtung bewegbar. Die Probenhalterung wird so justiert, dass die Probe normal zum einfallenden Neutronenstrahl ist.<br />Um zu überprüfen, ob die neue Anlage Messergenbisse sinnvoll wiedergibt, werden zahlreiche Messungen an unterschiedlichen Proben durchgeführt. Bei der Auswahl der Proben achtet man darauf ein möglichst breit gefächertes Spektrum von Probenarten zu verwenden.<br />Zuerst wird die Neutronenbeugung an zwei unterschiedlichen Siliziumgittern durchgeführt.<br />Die Messungen erfolgen bei verschiedenen Drehwinkeln der Probenhalterung, wobei die Gitter normal zur Einfallsrichtung rotiert werden. Danach wird die Neutronenbrechung an Kupferdrähten mit drei unterschiedlichen Durchmessern und die Neutronenstreuung an amorphen magnetischen Bändern mit der Zusammensetzung Fe15Al25, durchgeführt.<br />

The double crystal diffractometer at TRIGA Mark II reactor in Vienna at beamline C is an ultra small angle neutron scattering instrument of the type of a Bonse-Hart camera. A sample can be positioned between the two perfect crystals in the beam path, the scattered neutron intensity is recorded as a function of analysator-angle of rotation. The evaluation of the neutron intensities as a function of rotation angle is used for the study of structures in samples in the micrometer range.<br />The Bonse-Hart camera, which was installed in the year of 1991, is removed. A system is installed with new precision equipment to move the crystals and with a new angle encoder.<br />The precision devices now permit the movement of the silicon perfect crystals in vertical and horizontal directions. It is also possible now to rotate and tilt the crystals. After the construction of these devices, the system is recalibrated. In addition, a sample holder is mounted between the two crystals on the optical bench. This holder is now equipped with a rotary table and movable in the horizontal and vertical direction. The sample holder is adjusted so that the sample is normal to the incident neutron beam.<br />Numerous measurements are performed on different samples to check if the new system performs with meaningful results. In selecting the samples we looked out for a wide range of sample types to use.<br />First, the neutron diffraction at two different silicon lattices is carried out. The measurements are taken at different angles of rotation of the sample holder, where the samples are rotated normal to the direction of the incidence. Then the neutron refraction by copper wires with three different diameters and neutron scattering from amorphous magnetic ribbons with the composition Fe15Al25 is performed