Resonant Neutron Reflectometry on a Compact Neutron Source

E. S. Nikova; Никова Е. С.; Yu. A. Salamatov; Саламатов Ю. А.; E. A. Kravtsov; Кравцов Е. А.

doi:10.31857/S1028096023070117

Резонансная нейтронная рефлектометрия на компактном источнике нейтронов

Авторы: Никова Е.С.¹, Саламатов Ю.А.¹, Кравцов Е.А.¹^,2
Учреждения:
1. Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
2. Уральский Федеральный университет
Выпуск: № 7 (2023)
Страницы: 102-107
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137788
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023070117
EDN: https://elibrary.ru/TEZEMM
ID: 137788

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В статье представлен подход для решения фазовой проблемы в нейтронной рефлектометрии (в том числе в рефлектометрии поляризованных нейтронов), основанный на эффекте резонансного взаимодействия ядер изотопов гадолиния ¹⁵⁵Gd и ¹⁵⁷Gd с тепловыми нейтронами. Этот эффект используют для реализации метода опорного слоя, который позволяет по результатам трех экспериментов восстановить комплексный коэффициент отражения исследуемого образца. Знание комплексного коэффициента отражения дает возможность модельно-независимого анализа потенциала взаимодействия, как ядерного, так и магнитного. Основное применение данного подхода – изучение строения слоев и межслойных границ, а также определение магнитного состояния многослойных металлических наногетероструктур. Приведена теоретическая основа метода, заключающаяся в нанесении на исследуемый образец слоя гадолиния с известными параметрами, один из которых можно контролируемо варьировать. Подробно описана схема проведения эксперимента на примере модельных численных расчетов. Приведен наглядный экспериментальный результат для простого однослойного образца ниобия, для которого были рассчитаны модуль и фаза коэффициента отражения. Предложены перспективные направления усовершенствования метода и возможные направления дальнейшей работы. Сформулированы пожелания к характеристикам компактного источника нейтронов, необходимым для оптимальной реализации предлагаемого метода.

Ключевые слова

поляризованные нейтроны, резонансная нейтронная рефлектометрия, многослойные наноструктуры, опорный слой, комплексный коэффициент отражения, компактный источник нейтронов, фазовая проблема.

Список литературы

Klibanov M.V., Sacks P.E. // J. Math. Phys. 1992. V. 33. № 11. P. 3813.
Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B.1995. V. 52. P. 10827.
de Haan V.O., van Well A.A., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. № 15. P. 10831.
Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B. 1998. V. 58. P. 15416.
Majkrzak C.F., Berk N.F., Silin V. // Phys. Rev. B. 2000. V. 283. P. 248.
Kirby B.J., Kienzle P.A., Maranville B.B., Berk N.F., Krycka J., Heinrich F., Majkrzak C.F. // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2012. V. 17. P. 44.
Majkrzak C.F., Carpenter E., Heinrich F., Berk N.F. // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 102212.
Lynn J.E., Seeger P.A. // Atomic Data Nucl. Data Tables. 1990. V. 44. Iss. 2. P. 191.
Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Bodnarchuk V.I., Ustinov V.V. // Physica B. 2019. V. 552. P. 58.
Павлов К.А., Коник П.И., Коваленко Н.А., Кулевой Т.В., Серебренников Д.А., Субботина В.В., Павлова А.Е., Григорьев С.В. // Кристаллография. 2022. V. 67. № 1. Р. 5.
Lekner J. // Exact results. In: Theory of Reflection of Electromagnetic and Particle Waves. Developments in Electromagnetic Theory and Applications, V. 3. Springer Science Business Media Dordrecht, 1987. C. 12.
de Haan V.O., van Well A.A., Sacks P.E., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1996. V. 221. P. 524.
Majkrzak C.F., Berk N.F., Perez-Salas U.A. // Langmuir. 2003. V. 19. P. 7796.
Zimmerman K.M. Advanced Analysis Techniques for X‑ray Reflectivities: Theory and Application. Karlsruhe, 2005. 190 p.
Никова Е.С, Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Макарова М.В., Проглядо В.В., Устинов В.В., Боднарчук В.И., Нагорный А.В. // Физика металлов и металловедение. 2019. V. 120. P. 913.
Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Ustinov V.V., Bodnarchuk V.I., Nagorny A.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. V. 14. P. 161.
Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Ustinov V.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2021. V. 15. P. 899.
Никова Е.С., Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Проглядо В.В, Жакетов В.Д., Миляев М.А. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2022. № 11. C. 1. https://www.doi.org/10.31857/S1028096022110176 (в печати).
Book A., Kienzle P.A. // Physica B: Condensed Matter. 2020. V. 588. P. 412181.