NRSE Methode

Um höchste Energieauflösung zu erreichen, nutzt die Neutronen Spin-Echo-Methode (NSE) die Larmorpräzession von Neutronen. Bei der NRSE-Variante der Spin-Echo-Methode wirken zwei HF-Flipper mit statischem Magnetfeld B, die sich in einem Abstand L zueinander befinden, wie ein einziges homogenes Magnetfeld mit effektivem Feldintegral 2LB. Durch Verdopplung der kompakten HF-Flipper (sog. Bootstrap-Spulen) lässt sich das Feldintegral nochmals verdoppeln. Nach Verlassen des Magnetfeldes ist die Richtung des Polarisationsvektors der  Neutronen, abhängig von der Aufenthaltsdauer im Magnetfeld: Der Polarisationsvektor ist um einen bestimmten Winkel präzediert [1].  Die Kombination von Präzessionsfeldern vor und nach der Streuung an der Probe gestattet die Messsung von Energieüberträgen mit höchster Präzision.

Um die Linienbreiten von dispersiven Anregungen zu messen, müssen die Grenzen der Präzessionsbereiche relativ zum Neutronenstrahl gedreht werden (Phononenfokussierung). Ein wesentlicher Vorteil der NRSE Methode ist die einfache Realisierung solcher verkippter Felder, da die NRSE-Spulen präzise Feldgrenzen definieren und leicht auf Drehtischen rotiert werden können. Die hohe Flexibilität in der Rotation der Feldgrenzen erlaubt auch hochauflösende elastische Messungen. Mit der sogenannten Larmor-Diffraktionsmethode können, je nach relativer Orientierung der Felder, der Abstand der Gitterebenen oder die Mosaizität der Probe mit hoher Auflösung gemessen werden. [2].

Die Hauptkomponenten des kombinierten Aufbaus des Dreiachsenspektrometers mit der NRSE-Option sind in Abb. 1 (Instrument vor dem Upgrade) zu sehen. Innerhalb der geschlossenen Abschirmboxen befinden sich die drehbaren HF-Flipper. Der maximale Strahlquerschnitt ist durch die bisher verwendeten Spulen auf 30x30 mm2 (bei einem maximalen Kippwinkel von 45°) begrenzt. Die Transmission des Polarisators beschränkt die minimal verfügbare Wellenlänge für polarisierte Neutronen auf 3.7 Å. Als Filter für höhere Ordnungen besteht die Möglichkeit, einen einstellbaren PG-Filter oder einen Be-Filter im einfallenden Strahl einzusetzen.

Referenzen
[1] Mezei, F. ed. “Neutron Spin Echo”, Lecture Notes in Physics, Springer (1980)
[2] M. T. Rekveldt et al., Europhysics Letters, Vol. 54, pp. 342 (2001)