Kollimationssystem für ein Lloyd-Materiewellen-Interferometer

Abstract

In dieser Arbeit wird das Kollimationssystem eines Lloyd-Materiewellen-Interforemeters für sehr kalte Neutronen (VCN) vorgestellt. Das Kollimationsystem hat alle Anforderungen als Teil der Strahlpräparation erfüllt und dient neben der Kollimation des VCN-Strahls am Institut Laue-Langevin insbesondere auch der Selektion einer Strahlregion mit maximaler Zählrate bei geforderter Divergenz und Wellenlänge. Die Strahlpräparation besteht aus mehreren motorisierten neutronen-optischen Elementen, wie Superspiegeln, monochromatisierenden Superspiegeln, Borstahl-Blenden und borierten Abschirmkomponenten. Die Arbeit enthält die elektronische Ansteuerung und die nötige Automatisierung der motorisierten Komponenten mittels LabVIEW. Die Ansteuerung wurde modular und fehlerresistent programmiert, sie bildet die Grundlage für die Integration weiterer Geräte. Die Auswertung der Messungen zur Stahloptimierung der Strahlzeit 2015 werden beschrieben und ausführlich erörtert. Im Vordergrund stehen die Diskussion der Reflexionen an der Innenseite der Blendenblätter sowie die Analyse der Auswirkungen der monochromatisierenden Superspiegeln auf die Winkelverteilung des Neutronenstrahls. Dabei wird klar, dass diese Spiegel keinen messbaren Einfluss auf die Winkelverteilung des Strahls haben. Nach der vollständigen Strahlpräparation mit eingebauten monochromatisierenden Superspiegeln beträgt der gemittelte Fluss über den Winkel und die Blendenöffnung (3,63+/-0,36)*10 -3 cps/(mm 2 *mrad) bei einem mittleren Aufweitungswinkel von (3,30\pm0,08) mrad. Die Analyse von Konzepten zur Entwicklung einer neuen Blende ergibt, dass eine Schrägstellung der Blendenblätter zur Vermeidung von Reflexionen sinnvoll ist. Abschließend wird eine mögliche Realisierung des Eingangsspaltes des Interferometers diskutiert.

This thesis presents the collimating system for a Lloyd-Materwave-Interferometer with very cold neutrons. The system met its demands and is part of the beam preparation setup to collimate the VCN-beam at the Institut Laue Langevin. Moreover it is especially used to select the beam position with the highest count rate for a given wavelength and divergence. The beam preparation consists of motor-driven neutron-optic elements like supermirrors, monochromating supermirrors, boron-steel slits and shielding material enriched with boron. Furthermore, the thesis explains the electronic control and the necessary automatisation of the motorized components with LabVIEW. The software was programmed in a modular and error suppressing way, thus serving as a basis for the integration of further devices. Data from the measurements to optimize the position within the beam during the beamtime 2015 are described and elaborately explained. In particular, reflections on the inner side of the slits are discussed as well as the impact of the monochromating supermirrors on the angular distribution of the beam. One finds that those mirrors do not change the preparation of the angular distribution in a measurable way. After the complete beam preparation, including the monochromating mirrors, the mean flux over the angle and the area of the slit is (3,63+/-0,36)*10 -3 cps/(mm 2 *mrad), while the beam spread angle is (3,30\pm0,08) mrad. Possible concepts to develop a new slit system are analyzed. It is shown that tilting the sides of a slit with respect to each other is useful to avoid reflections. The thesis concludes with the discussion of a possible realization of the entrance slit of the interferometer.