Уникальные научные установки

Автоматический нейтронный дифрактометр для исследования атомной структуры монокристаллов (Монокристальный нейтронный дифрактометр) (Монокристальный нейтронный дифрактометр)

УНУ создана в 1996 году

Данная УНУ была поддержана в рамках мероприятия 1.8 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»
Данная базовая организация ЦКП имеет статус "государственный научный центр (ГНЦ)"
Адрес
  • Центральный
  • 249033, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км
  • 🌎http://www.nifhi.ru/
Руководитель работ
  • 👤Фыкин Леонид Ефимович
  • 📞 (48439) 74731; факс (48439) 63911
  • ngkolin48@mail.ru
Сведения о результативности за 2016 год (данные мониторинга)
Участие в мониторинге Число организаций-пользователей, ед. Число публикаций, ед. Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %
нет000.00
Базовая организация

Aкционерное общество «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л. Я. Карпова»

Информация об уникальной научной установке (УНУ)

Дифрактометр установлен на горизонтальном канале реактора ВВР-ц на монохроматическом пучке нейтронов с λ=1.168 Å, полученном методом «на прохождение» от монокристалла меди с мозаичностью 20′ от плоскости (3 3 1) при 2θ = 90 градусов. Полученный пучок нейтронов имеет вклад нейтронов с λ/2 = 0.8%, плотность потока =10Е5 н/см2сек. Диаметр диафрагмы коллиматора перед исследуемым кристаллом 10 мм. Максимальный угол счетчика 143 градуса (2θ) и (sin θ/ λ)max=0.815. Минимальный объем образцов = 10 мм.куб. Сферические образцы ø2÷8 мм из любых по твердости и спайности монокристаллов могут быть изготовлены в лаборатории с необходимой точностью.
     Блок столика монохроматора, монохроматор и геометрия на "прохождение" с отклонением монохроматического пучка на 90 градусов при вращении монохроматора вокруг вектора рассеяния дают возможность получать отражения от атомных плоскостей кристалла, не только при оптимальной фокусировке (при минимальной полуширине отражения), но и выводить пучки монохроматических нейтронов с длинами волн (1.536 Å, 1.168 Å, 1.039 Å, .980 Å, .856 Å, .602 Å) отличных от рабочей длины волны.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами

УСУ «Автоматический нейтронный дифрактометр для исследования атомной структуры монокристаллов», установленный на горизонтальном канале реактора ВВР-ц с постоянным потоком нейтронов целенаправленно создавался для структурных работ. Специально выбранный способ монохроматизации пучка тепловых нейтронов методом в геометрии «на прохождение» и уголом монохроматизации, при котором монохроматический пучок отклоняется от прямого пучка на 90о, обеспечивает достаточную светосилу и оптимальное угловое разрешение на всем диапазоне рабочих углов. Полуширина отражений на интервале sin θ/λ (0,05 ÷ 0,815) изменяется от 0,15о до 0,60о. Это обстоятельство значительно улучшает разрешение для отражений от исследуемых образцов, что дает возможность повысить точность измерений интенсивностей отражений монохроматических нейтронов (вклад нейтронов с λ/2 в монохроматический пучок < 1%). Точность измерения интенсивностей отражений составляет ~ 3÷4% , что дает возможность (при наборе до 1000 отражений от одного кристалла) определять содержание (коэффициент заселенности занятой кристаллографической позиции) внедренных атомов в элементарную ячейку с точностью до 0,1 атома на элементарную ячейку (для нестехиометрических флюоритов). Кроме отмеченных преимуществ выбранная геометрия монохроматизации позволяет при повороте кристалла монохроматора (Cu, плоскостью среза перпендикулярно направлению [1 1 0], рабочая длина волны 1,168 Å, отражение (3 3 1)) вокруг направления [1 1 0] последовательно выводить в отражающее положение плоскости, составляющие кристаллографическую зону этого направления, и получать монохроматические пучки нейтронов с дискретными длинами волн от 1,536 Å до 0,584 Å. Съемка кристаллов при разных длинах волн имеет решающее значение для корректного учета степени совершенства кристаллов и правильного вычисления структурных амплитуд из интенсивности отражений. В этом плане установка имеет существенные преимущества перед аналогами работающими на импульсных источниках (ISIS – Великобритания, ЛНФ – ОИЯИ), так как не возникает существенных трудностей при учете экстинкционных эффектов, возникающих в кристаллах при различных степенях их совершенства. Нейтронный дифрактометр позволяет получать прецизионные данные об атомной и дефектной структуре монокристаллов с особыми физическими свойствами, точно определять локализацию и заселенность позиций в элементарной ячейке легкими атомами в присутствии тяжелых, данные о тепловом движении этих атомов с учетом изотропного, анизотропного и ангармонического приближений. Поскольку многие фундаментальные проблемы суперионных проводников, лазерных и ВТСП материалов и сегнетоэлектриков по своей природе являются структурными, для понимания процесса в этих материалах необходимы именно структурные исследования, которые дают существенную информацию не только о занятых позициях в структуре, но и о путях движения ионов между узлами. Таким образом, эти исследования позволяют получить представления о механизмах фазового перехода в кристаллах типа «порядок – беспорядок», а так же проникнуть в механизм физических явлений в этих материалах. Всю необходимую информацию для такого рассмотрения проблемы предоставляют прецизионные данные, получаемые с помощью нейтронной дифракции на автоматическом нейтронном дифрактометре. Многолетнее сотрудничество с лабораториями ИК РАН, ИОНХ РАН, ИФ СО РАН, ГИПХ, МИТХТ выращивающими образцы монокристаллов определенных классов и заданных составов обеспечивает уникальную установку объектами для нейтронографических исследований и получение значимых научных результатов.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ

  • физика и химия твердого тела;
  • физика полупроводников и наноструктур;
  • технология полупроводников и материалов электронной техники, нанотехнология, разработка и создание новых материалов;
  • нейтронографические исследования атомной структуры монокристаллов с особыми свойствами, специальных сплавов и сталей;
  • структура суперионных проводников, лазерных и ВТСП материалов и сегнетоэлектриков.

Наиболее значимые научные результаты исследований

Проведено исследование влияния закалочных дефектов на формирование дальнего атомного порядка в сплавах системы Ni3Mn-Ni3Al. Проведено исследование дефектной структуры кристаллов «as grown» нестехиометрической фазы Y0.715Ca0.285F2.715. Проведен анализ монокристалла лютеций-алюминиевого граната, активированного хромом, Lu3Al5O12:Cr3+.

249033, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км
📷

Перечень объектов в составе УНУ (1)

Наименование Изготовитель Страна Год выпуска Количество единиц
Автоматический нейтронный дифрактомер для исследования атомной структуры монокристаллов. Германия, HUBER. 1991 1

Услуги (2)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию.
Наименование Приоритетное направление
Научные исследования
Индустрия наносистем
Радиационные испытания
Индустрия наносистем

Методики (6)

Наименование методики Наименование организации, аттестовавшей методику Дата аттестации
Методика получения отражений от атомной плоскости элементарной ячейки при разных положениях плоскости относительно вектора рассеяния. Не аттестована.
Методика измерений интегральной интенсивности монохроматических нейтронов от атомных плоскостей обратной решетки монокристалла. Не аттестована.
Методика расчета и расшифровки, по современным расчетным программам, атомных дефектных структур по данным нейтронного рассеяния. Не аттестована.
Определение на 4-х кружном гониометре автоматического нейтронного дифрактометра качества и кристаллографической ориентации больших монокристаллов (от 2 до 30 мм в диаметре), предназначенных для монохроматоров и нейтронографических исследований. Филиал ФГУП "НИФХИ им. Л.Я. Карпова" 30.03.2006
Методика получения пучков монохроматических нейтронов с разными длинами волн (от 1.536 Å до 0.602 Å) от разных плоскостей кристалла-монохроматора по методу Лауэ (при постоянном угле монохроматизации). нет
Методика внесения поправок в интенсивности отражений на геометрический фактор и анизотропию экстинкции. нет

Возврат к списку


0 комментариев

Комментарии отсутствуют!

Вы можете оставить свое сообщение первым.

Написать комментарий