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Neutronen Reflektometrie Sina Mayr Proseminar: Experimentelle Methoden der Festkörperphysik.

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Präsentation zum Thema: "Neutronen Reflektometrie Sina Mayr Proseminar: Experimentelle Methoden der Festkörperphysik."—  Präsentation transkript:

1 Neutronen Reflektometrie Sina Mayr Proseminar: Experimentelle Methoden der Festkörperphysik

2 Übersicht Reflektometrie, wozu? Theorie Funktionsweise eines Reflektometers Beispiele Zusammenfassung

3 Reflektometrie: Wozu? Reflektometrie: Oberflächen Grenzflächen Warum Neutronen? Streuquerschnitt „zufällig“ Isotope magnetisches Moment

4 Übersicht Reflektometrie, wozu? Theorie Funktionsweise eines Reflektometers Beispiele Zusammenfassung

5 Reflektivität von Neutronen Spekuläre Reflexion :

6 Reflektivität von Neutronen: Totalreflexion Neutronen werden totalreflektiert, wenn Streulängendichte Nukleare Streulänge Beschreibt Stärke und Art der Wechselwirkung eines Neutrons mit atomaren Strukturen

7 Reflektivität von Neutronen: Reflexionskurve Totalreflexion Kritischer Impulsübertrag:

8 Reflektivität an mehreren Schichten: Bragg-Gesetz

9 Reflektivität an mehreren Schichten: Reflexionskurven Interferenz führt zur Überlagerung der reflektierten Strahlen: Kiessig- Oszillationen

10 Reflektivität an mehreren Schichten: Parratt- Algorithmus Substrat reflektiert nicht Rekursive Bestimmung aller Koeffizienten

11 Reflektivität an mehreren Schichten: Parratt- Algorithmus Screenshot eines Fitting- Programms (Parratt32)

12 Isotopenempfindlichkeit

13 Polarisierte Neutronen Fe Si Neutronen haben ein magnetisches Moment! Wechselwirkung mit Magnetfeld von ungepaarten Elektronen Zusätzliches Potential Magnetische Streulänge p

14 Polarisierte Neutronen: Reflexionskurven Aufspaltung der Reflexionskurven bei magnetischen Materialien

15 Diffuse / nicht spekuläre Streuung content/reflection1-jpg.aspx

16 Übersicht Reflektometrie, wozu? Theorie Funktionsweise eines Reflektometers Beispiele Zusammenfassung

17 Aufbau eines Reflektometers: vertikale Probengeometrie λ: konstant Θ: variabel Monochromatisches Reflektometer GINA, BNC (Ungarn)

18 Schematischer Aufbau des Flugzeit- Reflektometers AMOR am PSI (Schweiz) Aufbau eines Reflektometers: horizontale Probengeometrie λ: variabel Θ: konstant

19 Übersicht Reflektometrie, wozu? Theorie Funktionsweise eines Reflektometers Beispiele Zusammenfassung

20 Polymer Interdiffusion: Schematische Darstellung t = 0t + Δt J.S.Higgins, Polymers and Neutron Scattering, Vortrag, 2012 Polystyrolketten: zeitabhängige Interdiffusion Verständnis von Polymergrenzflächen grundlegend für Anwendungen

21 Polymer Interdiffusion: Reflektivität Vergleich zwischen Reflexions- kurven nach verschiedenen Zeiten Sichtbar dank Deuterierung! M. Stamm et al. Initial Stages of Polymer Interdiffusion Studied by Neutron Reflectometry.(1991)

22 Fe/Cr Heterostrukturen: Versuchsaufbau In-situ Sputterkammer installiert an AMOR Strukturelle und magnetische Eigenschaften können sich während des Beschichtungsprozesses ändern In-situ Messungen

23 Fe/Cr Heterostrukturen: Reflektivitätskurven Spin up Spin down +Fe +Cr +Fe +Cr +Fe/Cr

24 Fe/Cr Heterostrukturen: Ergebnisse „Splitting“ Magnetischer Peak In-situ Messung funktioniert Weitere Auswertung notwendig

25 Übersicht Reflektometrie, wozu? Theorie Funktionsweise eines Reflektometers Beispiele Zusammenfassung

26 Spekuläre Reflexion: Impulsübertrag: Bei mehreren Schichten Überlagerungen analog zu Bragg-Gesetz: Kiessig-Oszillationen Reflektometrie ist effektive Methode zur Untersuchung von Grenzflächen, Oberflächen, dünnen Schichten Ausnutzung von spezifischen Eigenschaften der Neutronen: Isotopenempfindlichkeit, magnetisches Moment

27 Quellen M.V.Avdeev, V.I.Bodnarchuk: Neutron Reflectometry: Experimental Aspects, Vortrag, 2014 W. Kreuzpaintner: Introduction to X-Ray and Neutron Reflectometry Vortrag, 2011 M. Stamm et al. Initial Stages of Polymer Interdiffusion Studied by Neutron Reflectometry. Europhys. Lett., 14 (5), pp (1991) M. Tolan: X-Ray Scattering from Soft-Matter Thin Films: Materials Science and Basic Research film-and-layered-structures.html


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