Проектный общий вид полной конфигурации рефлектометра GRAINS
Принципиальная схема рефлектометра ГРЕИНС на этапе I (базовая конфигурация)
| Поток тепловых нейтронов на образце | ~ 1-2 х106 с-1 см-2 |
| Используемые длины волн | 0.05 – 1 нм |
| Измеряемые углы отражения | 2 – 20 мрад |
| Диапазон векторов рассеяния | 0.05 – 3 нм-1 |
| Разрешение | < 5% |
Проект ГРЕИНС (многофункциональный нейтронный рефлектометр с горизонтальной плоскостью образца) начался в 2007г. Основные участники проекта: BMBF (Германия) – HAS (Венгрия) – ЛНФ ОИЯИ (РФ) – ПИЯФ НИЦ КИ (РФ) – КНУ (Украина). На данный момент завершен первый этап проекта (базовая конфигурация) со следующими возможностями:
Горизонтальная плоскость исследуемого образца (вертикальная плоскость рассеяния), позволяющая исследовать как твердые, так и жидкие поверхности и границы раздела.
Профиль атомной плотности по глубине слоистой наносистемы, включая средние плотности на границе раздела, характерную толщину интерфейса, шероховатость по глубине на границе раздела и между слоями, длину атомной корреляции или период упорядочения по глубине.
Профиль магнитной плотности (намагниченности) по глубине слоистой наносистемы (послойная магнитометрия), включая среднюю намагниченность на границе раздела, характерную магнитную толщину интерфейса, магнитную шероховатость по глубине на границе раздела и между слоями, длину магнитных корреляций или период упорядочения по глубине.
Рефлектометр ГРЕИНС предназначен для определения отражательной способности поверхностей и границ раздела в отношении тепловых нейтронов в различных измерениях. Исследуемая система имеет горизонтальную плоскость (вертикальная плоскость отражения). Первоначальный пучок нейтронов, поступающий от холодного замедлителя в зоне реактора, коллимируется в горизонтальной плоскости с помощью системы щелей. Для регулирования угла, под которым он падает на образец (0.5-25 мрад), используется специальное нейтронное зеркало – дефлектор. Так как отклоняющее зеркало отражает только тепловые нейтроны (длина волны > 0.05 нм), то оно выполняет также функцию отделения пучка тепловых нейтронов от быстрых нейтронов (длина волны < 0.05 нм), которые являются источником фона. После отражения от плоскости образца рассеянный пучок попадает на позиционно-чувствительный детектор большой площади. Позиционная чувствительность дает возможность анализа рассеянного пучка по двум направлениям (в вертикальной и горизонтальной плоскостях) и таким образом определяет реализацию так называемой полной 3-х мерной рефлектометрии:
1) Анализ полного зеркального отражения (измерение зависимости отражательной способности системы в точке максимума, как функции модуля переданного импульса);
2) Анализ незеркального отражения (измерение диффузного рассеяния в вертикальной плоскости как функции вектора переданного импульса);
3) Анализ малоуглового рассеяния под скользящими углами (GISANS) (измерение диффузного рассеяния в горизонтальной плоскости как функции вектора переданного импульса).