Title: Characterisation of the polarised white neutron beam at the TRIGA reactor of the Atominstitut
Other Titles: Charakterisierung des polarisierten Weißen Neutronenstrahls am TRIGA Reaktor des Atominstituts
Language: English
Authors: Burger-Scheidlin, Christopher Philipp 
Qualification level: Diploma
Advisor: Jericha, Erwin 
Assisting Advisor: Badurek, Gerald
Issue Date: 2019
Number of Pages: 89
Qualification level: Diploma
Abstract: 
1963 stellte G. M. Drabkin die Idee eines Neutronenresonators vor, der durch magnetische Interaktion mit den Neutronenspins die Fähigkeit haben sollte, einen weißen, polarisierten Neutronenstrahl zu monochromatisieren. Fast 30 Jahre später publizierten G. Badurek et. al. den Vorschlag, die Auflösung des Experiments zu verbessern und den originalen Aufbau durch separat ansteuerbare Spulen zu modifizieren. Die Monopol - Gruppe am Atominstitut (ATI) der Technischen Universität Wien wurde 2010 gegründet. Sie konstruierte solch einen Badurek-Typ Resonator und führte Experimente mit dichromatischen, thermischen Neutronen und sehr kalten Neutronen durch. Weiterführend sollte der Resonator an einem Maxwell- Boltzmann-verteilten, weißen thermischen Neutronenstrahl eingesetzt werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Durchführung erster Messungen am thermischen weißen Neutronenstrahlplatz (TWB) des ATI, um die Möglichkeiten von Experimenten mit polarisierten Neutronen an dem neuen Strahlplatz aufzuzeigen. Der Resonator Monopol 4.0, der bald in voller Funktionalität zu Verfügung stehen wird, sollte mit sehr vereinfachten Komponenten imitiert werden, um die einzelnen Elemente des Aufbaus besser zu verstehen. Durch Experimente am TWB konnten die Charakteristiken der Neutronen-Superspiegel der Arbeitsgruppe wie deren möglicher Polarisationsgrad sowie die Effizienzen der spinmanipulierenden Komponenten wie die eines Stromblatts und zweier Gleichstrom-Spindreher berechnet werden. Fast 350 Flugzeitmessungen gewährten einen Einblick dahingehend, wie sich die spektrale Verteilung änderte und stellten Mittel bereit, um wellenlängenabhängige Effekte bei der Rotation der Polarisatoren im Neutronenstrahl und beim Anlegen verschiedener Magnetfeldstärken an den Spindrehern und an dem Führungsfeld aufzuzeigen. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass es möglich ist, eine Polarisation und Manipulation des weißen Strahls mit den vorhandenen Instrumenten zu erwirken. Es konnte außerdem gezeigt werden, inwiefern das verwendete Stromblatt und die Spindreher die Spektren der Flugzeitmessungen verändern und wo die Grenzen des derzeitigen Aufbaus liegen. Zusätzlich wurden Arbeiten direkt für den Resonator selbst verrichtet. Dazu gehörte etwa das Testen der Elektronik sowie der Zusammenbau samt sorgfältiger Überprüfung der Kühlkörper für die Leistungselektronik, aber auch Simulationen einer Glättungsschaltung für eine Hochleistungsstromversorgung.

In 1963 G. M. Drabkin introduced the idea of constructing a neutron resonator capable of monochromatising a white polarised neutron beam through the magnetic interaction of the spins. Nearly 30 years later, G. Badurek et al. published the Proposition of improving the original setup by splitting the resonator into separately controllable coils improving the resolution of the device. The Monopol group at the Atominstitut (ATI) of the TU Wien was formed. It constructed such a Badurek-type resonator and performed experiments with dichromatic thermal neutrons as well as very cold neutrons. Henceforth, the Resonator should be used for a Maxwell-Boltzmann-distributed white thermal neutron beam. The aim of this thesis was to establish initial measurements at the Thermal White Neutron Beam Facility (TWB) of the ATI showing the possibilities of polarised neutron experiments with such a beam by imitating the Monopol 4.0 Resonator with very basic components and improving the understanding of them. The Resonator itself will soon be ready for use. Through experiments at the TWB the characteristics of the groups neutron supermirrors including the possible degree of polarisation as well as the efficiencies of spin-manipulating devices, such as a current-sheet and DC-coil flippers, could be evaluated. Close to 350 time-of-flight measurements gave an insight into the spectral distribution and provided means to show wavelength-dependent effects when rotating the polarisers in the beam, applying different magnetic field strengths to the spin flippers and a guiding field. The results of this work have shown that it is possible to successfully polarise and manipulate the thermal white beam with the available hardware. It could be shown in what way the spin flip devices altered the time-of-flight spectra and where the limits of the present hardware lie. In addition, work directly dedicated to the resonator, such as testing of electronics, assembly and careful examination of bodies for the power components had to be done, as well as simulations for a current-smoothing setup of a high-performance power supply.
Keywords: polarisierte Neutronen; weißer thermischer Neutronenstrahl; räumliche magnetische Spinresonanz
polarised neutrons; white thermal neutron beam; spatial magnetic spin resonance
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-121028
http://hdl.handle.net/20.500.12708/2007
Library ID: AC15287871
Organisation: E141 - Atominstitut 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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