Дифрактометр для исследования микрообразцов (ДН-12/DN-12)

Спектрометр для исследования микрообразцов ДН-12

Основные направления исследований

1. Кристаллическая и магнитная структура функциональных материалов под высоким давлением;

2. Структурные и магнитные фазовые переходы под высоким давлением;

3. Динамика водородосодержащих соединений под высоким давлением;

4. Исследования малых объемов образцов методом нейтронной дифракции в широком диапазоне температур.

Описание методики

Надежным экспериментальным методом получения данных о структуре и динамике кристаллической решетки твердых тел в условиях таких внешних воздействий, как давление и температура, является нейтронография. Широкий круг научных задач: магнитные фазовые переходы, структурные фазовые переходы и атомная динамика, - исследуются с помощью метода нейтронного рассеяния.

До недавнего времени область применения нейтронных методов, как правило, ограничивалась диапазоном давлений до 2 ГПа, что связано с использованием относительно больших объемов образца в камерах типа цилиндр-поршень.

Развитие метода нейтронных исследований при высоких давлениях, основанного на сочетании техники сапфировых и алмазных наковален и низкофоновой нейтронной дифрактометрии позволило расширить диапазон давлений в этих экспериментах до нескольких десятков ГПа.

Основные характеристики

1. Поток нейтронов на образце (при средней мощности реактора 1.5 МВт)	2·10⁶ n/см²/с
2. Расстояния: замедлитель-образец образец-детектор	26.0 m 0.4 and 0.6 m
3. Диапазон: длин волн углов рассеяния	0.8 – 10 Å 45° – 135°
межплоскостных расстояний	0.6 – 13 Å
4. Разрешение (Δd/d , d = 2 Å): для 2θ = 90° для 2θ = 135°	0.022 0.012
5. Телесный угол детекторной системы	0.125 s
6. Объем образца	0.5 – 3 mm³
7. Диапазон давлений: с сапфировыми наковальнями с алмазными наковальнями	5 – 10 GPa 7 – 15 GPa
8. Диапазон температур	10 – 300 К

Основные направления исследования

1. Кристаллическая структура конденсированных сред под высоким давлением:

Кристаллическая структура молекулярных кристаллов (NH₄I, NH₄Cl, NH₄Br, C₅H₅HReO₄, C₅H₅HNO₃, и др.)
Кристаллическая структура полупроводников (HgSeS, HgTeS системы)
Кристаллическая структура высокотемпературных сверхпроводников (HgBa₂CuO₄, HgBa₂CaCu₂O_6.3, SrCaCuO₂ and LaCaCuO₂ системы)

2. Магнитная структура магнетиков под высоким давлением:

Изменения в магнитной структуре манганитов под высоким давлением (LaCaMnO₃, PrBaMnO₃, PrCaMnO₃ системы и др.)
Спин-переориентационные фазовые переходы под высоким давлением (Fe₂O₃, FeBO₃, MnAs и др.)
Фрустрированные магнетики под высоким давлением (YMnO₃ и LuMnO₃)

3. Динамика атомов под высоким давлением (NH₄I, NH₄Cl, NH₄Br, и др.)

Дополнительные устройства, использующиеся на спектрометре ДН-12:

Криостат на базе гелиевого рефрижератора замкнутого цикла позволяет проводить нейтронографические эксперименты в диапазоне температур 10 - 290 К.
Камеры высокого давления, основанные на технологии сапфировых и алмазных наковален, позволяют проводить нейтронографические эксперименты при высоких давлениях до 10 ГПа.
Охлаждаемый бериллиевый фильтр дает возможность измерять неупругое некогерентное рассеяние нейтронов, что необходимо для исследования динамики атомов в кристаллах.