Neutronen-Resonanz-Spin-Echo Spektroskopie

FLEXX bietet die Möglichkeit, Dreiachsen-Spektrometrie mit hochauflösenden Spin-Echo-Messungen zu verbinden, um dispersive kollektive Anregungen in Festkörpern zu untersuchen. Die hohe Energieauflösung ermöglicht es, die Lebenszeit der Quasiteilchen auf einer sonst nicht erreichbaren Zeitskala zu vermessen. Insbesondere können die Relaxationszeiten einzelner Phononenmoden, welche z.B. durch Anharmonizitäten im Potential des Kristallgitters verursacht werden, in Abhängigkeit des Wellenvektors gemessen werden. Relaxationszeit und Gruppengeschwindigkeit bestimmen zusammen die freie Weglänge der Phononen, der zentrale Parameter für die thermische Leitfähigkeit.

Bei einer endlichen Gruppengeschwindigkeit der Anregungen kann man intrinsische Linienbreiten nur dann messen, wenn die Bereiche der Präzessionsfelder zum Neutronenstrahl verkippt sind. Die Neutronen-Resonanz-Spin-Echo (NRSE) Methode, die an FLEXX zur Verfügung steht, nutzt kompakte Spinflipper und ist besonders geeignet für Spin-Echo-Fokussierung mit verkippten Präzessionsfeldern. Mit Hilfe der NRSE Spektroskopie können Linienbreiten von dispersiven Elementaranregungen mit einer Energieauflösung im μeV-Bereich vermessen werden.

NRSE Option an FLEXX

Abb. 1: Dreiachen-Spektrometer FLEXX mit der NRSE-Option. Je ein Spinflipper-Paar vor und hinter der Probenposition befindet sich in einer μ-Metall-Box (im Betrieb geschlossen). Die Bereiche verkippter Präzessionsfelder, die für dispersive Anregungen benötigt werden, können leicht realisiert werden, indem man die Spinflipper um ihre vertikale Achse dreht.