КУРЧАТОВСКИЙ  КОМПЛЕКС  СИНХРОТРОННО-НЕЙТРОННЫХ  ИССЛЕДОВАНИЙ

 

 

 

 

 

 

Исследовательский нейтронный реактор ИР-8

Станция порошковой дифрактометрии ДИСК

 


Станция размещена на канале ГЭК 6 реактора ИР-8. Источником нейтронного потока для станции является активная зона реактора.

 

На станции реализован метод дифракции нейтронов для исследования атомной и магнитной структур порошковых материалов в экстремальных условиях.

 

Используемый метод дифракции нейтронов, основан на упругом рассеянии нейтронов.

 

Возможно проведение измерений:

  • в диапазоне температур от 7 К до 1000 К;
  • при изменении давления от атмосферном до 20 кБар;
  • в магнитном поле ~ 1.4 Tл .

 

Возможно проведение нейтронографического структурного анализа.

 

Станция создана в НИЦ "Курчатовский институт".

Многодетекторная система регистрации (вид сверху)

 

 

1. Экспериментальные методики

 

1.1. Метод дифракции нейтронов

Метод основан на упругом рассеянии нейтронов. Пучок нейтронов, падая из горизонтального канала, монохроматизируется в двойном монохроматоре с помощью монокристаллов Zn мозаичностью примерно 30', ориентированных по плоскости (002). Затем, пройдя коллиматоры и монитор, монохроматизированный пучок нейтронов через сходящийся ограничитель (выходное отверстие 10Ч50 мм2) падает на образец, установленный на юстировочном столике. Рассеянные образцом нейтроны регистрируются кольцеобразной регистрирующей системой, рабочий диапазон углов  ± 1° < 2и < ± 157°. В регистрирующей системе 224 сцинциляторных счетчика скомпонованы в 32 секции, по 7 в каждой. Каждому счетчику соответствует свой коллиматор, направленный на центр юстировочного столика. В процессе измерения секции совершают полный оборот, при этом счёт под одним и тем же углом разных счетчиков суммируется. Главной особенностью дифрактометра является высокая светосила, достигаемая с помощью суперпозиционного метода регистрации.

 

1.2. Нейтронографический структурный анализ

Рассеяние на ядрах:

1. Является изотропным в отличие от рентгеновского;

2. Позволяет локализовать легкие атомы (углерод, кислород, водород) в матрице тяжелых. Так как водород дает сильный фон некогерентного рассеяния, то для структурных исследований следует замещать его дейтерием;

3. Позволяет различить элементы, близко расположенные в периодической системе. Для многих сплавов, например, Fe-Co и Ni-Mn, средние по изотопам амплитуды рассеяния существенно отличаются, поэтому сверхструктурные линии на нейтронограмме будут весьма заметны по сравнению с рентгенограммой.

 

Магнитное рассеяние:

Взаимодействие между магнитным моментом нейтрона и магнитными моментами атома позволяет получать информацию о магнитной структуре кристалла.

 

2. Окружение образца

 

1. Высокотемпературная печь позволяет выполнять нагрев образца до 1000К;

2. Криостат предназначен для проведения экспериментов при низких температурах до 7К, порошковых образцов при атмосферном давлении и под высоким давлением (до 6 кБар) в сапфировых наковальнях ячеек высокого давления;

3. Проведение экспериментов в магнитном поле ~ 1.4 Tл, выполняется при комнатной температуре.

 

3. Образцы

 

Порошковые материалы объем  0,7 см3 и более.

 

4. Основные параметры станции