First Measurements at Neutron Reflectometers TNR and NERO-2

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Paper briefly describes the main units of TNR and NERO-2 neutron reflectometers installed in the hall of horizontal experimental channels of the new high flux PIK-reactor (NRC “Kurchatov Institute”– PNPI) as part of the program for commissioning the first five stations of the instrument base of this reactor. TNR and NERO-2 neutron reflectometers are designed for conducting studies of the magnetic and non-magnetic multilayer nanostructures, including certification of neutron-optical elements for the neutron stations. The TNR has the ability to work in measurement modes with “white” unpolarized/polarized beams and with monochromatic unpolarized/polarized neutron beams (wavelengths from 0.09 to 0.5 nm). NERO-2 is a high-resolution reflectometer with a fixed wavelength and the ability to work with both non-polarized and polarized monochromatic beams. The paper discusses the results of the first measurements of neutron-optical samples on a glass substrates carried out on TNR and NERO-2 reflectometers at the start of the PIK reactor at a power of 7 MW. Measurements were carried out on TNR with a supermirror, which is an aperiodic multilayer nanosystem of 171 pairs of alternating Ni and Ti layers (m = 2.5). On NERO-2, measurements were carried out with a mirror monochromator, which is a periodic multilayer nanosystem of 60 pairs of alternating NiMo and Ti layers with a thickness of 60 Å each.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. V. Dyachkov

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research

Author for correspondence.
Email: dyachkov_mv@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300

V. A. Matveev

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research

Email: matveev_va@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300

V. G. Syromyatnikov

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research; Saint Petersburg University

Email: syromyatnikov_vg@pnpi.nrcki.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Gatchina, 188300; Peterhof, Saint Petersburg, 198504

V. V. Tarnavich

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research

Email: dyachkov_mv@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300

V. A. Ulyanov

National Research Centre “Kurchatov Institute” — Petersburg Institute of Nuclear Research

Email: dyachkov_mv@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188300

References

  1. Боднарчук В.И., Булкин А.П., Кравцов Е.А., Плешанов Н.К., Сыромятников В.Г., Ульянов В.А. // Кристаллография. 2022. Т. 67. № 1. С. 57. https://www.doi.org/10.31857/S0023476122010040
  2. Penfold J., Thomas R.K. // J. Phys.: Condensed Matter. 1990. V. 2. P. 1369.
  3. Никитенко Ю.В., Сыромятников В.Г. Рефлектометрия поляризованных нейтронов. М.: Физматлит, 2013. 224 с.
  4. Fitzsimmons M.R., Shuller I.K. // J. Magn. Magn. Mater. 2014. V. 350. P. 199. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2013.09.028
  5. Zabel H., Theis-Bröhl K., Toperverg B.P. // The Hand-book of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, V. 3: Novel Techniques / Ed. Kronmüller H., Parkin S.P.S. N.Y.: Wiley, 2007. P. 1237. https://doi.org/10.1002/9780470022184.hmm303
  6. Felcher G.P. Neutron reflection as a probe of surface magnetism. // Phys. Rev. B. 1981. V. 24. P. 1595. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.24.1595
  7. Campbell R.A., Wacklin H.P., Sutton I., Cubitt R., Fragneto G. // Eur. Phys. J. Plus. 2011. V. 126. P. 107. https://www.doi.org/10.1140/epjp/i2011-11107-8
  8. Aksenov V.L., Jernenkov K.N., Kozhevnikov S.V., Lauter H., Lauter-Pasyuk V., Nikitenko Yu.V., Petrenko A.V. // JINR Comm. 2004. http://www1.jinr.ru/Preprints/2004/047(D13-2004-47) e.pdf
  9. Авдеев М.В., Боднарчук В.И., Петренко В.И., Гапон И.В., Томчук А.В., Нагорный А.В., Ульянов В.А., Булавин Л.А., Аксенов В.Л. // Кристаллография. 2017. Т. 62. № 6. С. 1014. https://doi.org/10.7868/S0023476117060029
  10. Aksenov V.L., Korneev D.A., Chernenko L.P. The time-of-flight four-beam neutron reflectometer REFLEX at the high flux pulsed reactor IBR-2: some polarized neutron reflectometry applications. // Proc. SPIE “Neutron Optical Device and Applications”. 1992. V. 1738. P. 335. https://doi.org/10.1117/12.130643
  11. Li X., Huang Ch., Wang Y., Chen B., Sun G., Liu Y., Gong J., Kang W., Liu H. // Eur. Phys. J. Plus. 2016. V. 131. P. 407. https://doi.org/10.1140/epjp/i2016-16407-9
  12. Mattauch S., Koutsioubas A., Pütter S. // J. Large-Scale Research Facilities. 2015. V. 1. P. A8. https://www.doi.org/10.17815/jlsrf-1-29
  13. Bottyán L., Merkel D.G., Nagy B., Füzi J., Sajti Sz., Deák L., Endrőczi G., Petrenko A.V., Major J. // Rev. Sci. Instrum. 2013. V. 84. P. 015112. https://www.doi.org/10.1063/1.4770129
  14. Devishvili A., Zhernenkov K., Dennison A.J.C., Toperverg B.P., Wolff M., Hjörvarsson B., Zabel H. // Rev. Sci. Instrum. 2023. V. 84. P. 025112.
  15. Saerbeck Th., Cubitt R., Wildes A., Manzin G., Andersen K.H., Gutfreund Ph. // J. Appl. Cryst. 2018. V. 51. P. 249. https://doi.org/10.1107/S160057671800239X
  16. Clemens D., Gross P., Keller P., Schlumpf N., Koennecke M. // Physica B. 2000. V. 276–278. P. 140.
  17. Syromyatnikov V.G., Pleshanov N.K., Pusenkov V.M., Schebetov A.F., Ul’yanov V.A., Kasman Ya.A., Khakhalin S.I., Kolkhidashvilli M.R., Slyusar V.N., Sumbatyan A.A. Four-modes neutron reflectometer NR-4M. // Preprint PNPI. Gatchina. 2005. № 2619. 47 P.
  18. Mezei F. // Comm. Phys. 1976. V. 1. P. 81.
  19. Böni P. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2008. V. 586. Iss. 1. P. 1. https://www.doi.org/10.1016/J.NIMA.2007.11.059
  20. Grigoriev S.V., Runov V.V., Okorokov A.I. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 1997. V. 384. Iss. 2–3. P. 451.
  21. Solina D., Lott D., Tietze U., Frank O., Leiner V., Schreyer A. // Physica B. 2006. V. 385–386. P. 1167. https://www.doi.org/10.1016/j.physb.2006.05.401.
  22. Schebetov A. // Neutron News. 1998. V. 9. Iss. 3. P. 35. https://www.doi.org/10.1080/10448639808233462
  23. Chetverikov Y.O., Bykov A.A., Krotov A.V., Mistonov A.A., Murashev M.M., Smirnov I.V., Tarnavich V.V. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2023. V. 1055. P. 168406. https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168406
  24. Xie L., Chen X., Fang L., Sun G., Xie Ch., Chen B., Li H., Ulyanov V.A., Solovei V.А., Kolkhidashvili M.R., Bulkin A.P., Kalinin S.I., Wang Y., Wang X. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2019. V. 915. P. 31. https://www.doi.org/10.1016/j.nima.2018.10.002
  25. Schebetov A.F., Metelev S.V., Peskov B.G., Pleshanov N.K., Pusenkov V.M., Syromyatnikov V.G., Ul’yanov V.A., Kraan W.H., de Vroege C.F., Rekveldt M.Th. // Physica B. 2003. V. 335. P. 223. https://doi.org/10.1016/S0921-4526(03)00242-4

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of the TNR neutron reflectometer: 1 — in—channel collimator in the protection of the PEAK reactor; 2 — protection of the deflecting (filtering) beam mirror; 3, 10, 14 — remotely controlled diaphragms; 4 — laser alignment module; 5 - deflecting (filtering) beam mirror; 6 — neutron beam monitor; 7 — protection of the neutron beam interrupter; 8 — neutron beam interrupter; 9 — beam damper; 11 — neutron-optical beam shaper; 12 — magnetic system for creating a leading magnetic field; 13 — radio frequency module for changing the spin of particles; 15 — node with a sample; 16 is a vacuum path; 17 is a basic non—magnetic instrument platform; 18 is a remotely controlled diaphragm; 19 is a detector in the protection unit; 20 is a vibration—resistant instrument stack; 21 is a staff stack; 22 is an electronics cabinet; 23 is a control computer; 24 is a desktop; 25 is a vacuum pump.

Download (191KB)
Indexing metadata
3. 2. Neutron spectra of a direct beam coming out of an intracanal collimator (1) and reflected from a deflecting mirror (2) at an exposure of 600 s.

Download (142KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The spectrum of the direct beam of the adjustment mode F at an exposure of 600 s.

Download (56KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The profile of the direct beam of the adjustment mode F at an exposure of 3 s.

Download (60KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Curve of dependence of the reflection coefficient R of the Ni/Ti super-mirror sample (m = 2.5) on the normal component of the transmitted pulse Qz.

Download (80KB)
Indexing metadata
7. 6. Scheme of the NERO-2 polarized neutron reflectometer: 1 — collimator in reactor protection; 2 — focusing monochromator; 3 — protection of a monochromator with a background collimator; 4 — beam shutter; 5 — collimating diaphragm; 6 — neutron-optical beam shaper; 7, 10 — remotely controlled diaphragms; 8 — a radio frequency module for changing the spin of particles; 9 — a frame of a reflectometer; 11 — a vibration—resistant stack; 12 — a node with a sample; 13 — a staff stack; 14 — a detector diaphragm; 15 - a detector in protection; 16 — a control computer; 17 — racks with electronics.

Download (170KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependence of the reflection coefficient of the RX-ray X-ray of the NiMo/Ti sample on the magnitude of the transmitted pulse Q. Experimental data are marked with dots, and a solid curve is the result of approximation.

Download (73KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. Dependence of the neutron reflection coefficient R of the NiMo/Ti sample on the magnitude of the transmitted pulse Q. Experimental data are marked with dots, and a solid curve is the result of approximation.

Download (73KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».