Neller, D. (2013). Installing a time-of-flight experiment with a Fourier chopper [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/160708
Die Neutronenspektroskopie hat sich sich zu einer wichtigen und weitverbreiteten Methode in den Materialwisssenschaften entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Flugzeitexperiment mittels Fourier Methode aufgebaut und getestet. Die Implementierung sollte auch eine zeitgemäße Steuerung und Messung von Streuexperimenten über ein zentrales LabView Computer-Interface erlauben. Zu diesem Zweck wurde eine Chopperscheibe mit Stator als Fourier Chopper verwendet und ein PC mit FPGA-Karte zur Ansteuerung der LabView Module eingerichtet. Ein optoelektronischer Sensor registrierte die Chopperintervalle und eine Anordnung von 3He-Zählrohren diente als Detektor. Ein TTL-Modul nahm die Zuordnung der detektierten Neutronen in die entsprechenden Zeitkanäle vor. Alle Bauteile zur Steuerung und Messung wurden über verschiedene LabView Module an die FPGA-Karte angeschlossen. Im vorliegenden Aufbau, erfolgt die Datenauswertung in Form einer Fourier Synthese nach Abschluss der Messung durch ein unabhängiges Programm. Dazu werden Messdaten und Messparameter in einem vordefinierten Format abgelegt und können vom auswertenden Programm gelesen und verarbeitet werden. Die Synthese im Anschluss an die Messung erlaubt es, die Daten mit verschiedenen Fenstern und Parametern zu analysieren und damit die Qualität der Auswertung zu optimieren. Der Versuchsaufbau und die LabView Programme wurden abschließend anhand der Vermessung von Bragg-Reflexionen an einem pyrolytischen Graphitkristall verifiziert. Die Anordnung kann somit als Grundlage für zukünftige neutronenspektroskopische Experimente am ATI fungieren und kann auch zu Demonstrationszwecken in der Lehre eingesetzt werden.
Neutron spectroscopy has become an important and widely-used method in various fields of materials science. The objective of this thesis was the implementation and testing of a time-of-flight experiment using the Fourier method with a disc chopper such that scattering experiments could be controlled and monitored via a LabView-interface from a desktop computer. For this purpose, a chopper disk with a stator was used as a Fourier chopper and the various components of the set-up were connected to LabView modules, which, in turn, were operated by a PC equipped with an FPGA board. The duty cycle of the chopper was registered by an optoelectronic pick-up and a 3Hecounter tube served as a detector. A TTL-module assigned the detected neutron to corresponding time channels. In this experimental-set up, the Fourier synthesis of the neutron counts is calculated after measurement is completed by a separate program. Measurement data and parameters are saved in a predefined format and can later be read and processed by the evaluation program. This approach makes it possible to analyse the data with different windows and parameters and to optimise the quality of the results. A pyrolytic graphite crystal was measured to test the experimental set-up and to demonstrate the effects of different parameters on the measurement results. The successful implementation provides the necessary infrastructure and basic set-up for future neutron scattering experiments at the ATI and can also be used for demonstration purposes in teaching.
