CC BY
131
2016 ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Сер. 4. Том 3 (61). Вып. 1
ФИЗИКА
УДК 621.039
Чжо Зо Лип1, В. Г. Сыромятников1'2
ПОЛЯРИЗАЦИЯ НЕЙТРОНОВ МАГНИТНЫМИ ЗЕРКАЛАМИ
1 Санкт-Петербургский государственный университет,
Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7—9
2 ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ «Курчатовский институт», Российская Федерация, 188300, Ленинградская обл., Гатчина, Орлова Роща
Широко распространённым методом получения поляризованных пучков тепловых и холодных нейтронов является отражение нейтронов от магнитных зеркал. Зеркальные поляризаторы дают большую интенсивность нейтронного пучка по сравнению с кристаллическими, главным образом за счёт широкого спектра отражённого пучка и большого коэффициента отражения. На примере нескольких нейтронно-оптических устройств обсуждается эффективность использования нейтронных магнитных зеркал (нейтронных многослойных монохроматоров-поляризаторов) и магнитных многослойных апериодических наноструктур (нейтронных поляризующих суперзеркал) для поляризации и монохроматизации пучков тепловых и холодных нейтронов. Библиогр. 19 назв. Ил. 24.
Ключевые слова: магнитные зеркала, нейтронные монохроматоры, поляризаторы и анализаторы.
Kyaw Zaw Lin1, V. G. Syromyatnikov1'2
POLARIZATION OF NEUTRONS BY THE MAGNETIC MIRRORS
1 St. Petersburg State University, 7—9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation
2 Petersburg Nuclear Physics Institute NRC "KI", Orlova Rosha, Gatchina, Leningrad region, 188300, Russian Federation
Research with use of the polarized neutron beam is being actively conducted at the neutron physical installations at the present moment. The neutron polarizing analysis significantly increases sensitivity and informational content of neutron scattering experiments. A polarized neutron beam can be obtained by various ways. One known and widespread method of obtaining the polarized beams of thermal and cold neutrons is reflection of neutrons from magnetic mirrors. Magnetic mirror polarizer can give a high-intensity neutron beam in comparison with the crystal polarizer, mainly at the expense of a wide range of the reflected beam and high coefficient of reflection. In this work we discuss on the example of several neutron-optical devices efficiency of use of neutron magnetic mirrors (neutron multilayer monochromator-polarizer) for polarization and monochromatization of thermal and cold neutrons beam. This work also discusses the efficiency of use of magnetic multilayer aperiodic nanostructures (neutron polarizing supermirrors)
© Санкт-Петербургский государственный университет, 2016
for polarization of thermal and cold neutron beam, which have wide spectral distribution. Refs 19. Figs 24.
Keywords: magnetic mirrors, neutron monochromators, polarizers and analyzers.
Введение. Нейтронный поляризационный анализ существенно увеличивает чувствительность и информативность экспериментов по рассеянию нейтронов. Поляризованные нейтронные пучки можно получить с помощью магнитных зеркал, магнитных кристаллов и Не3-поляризаторов.
Неполяризованный пучок от источника падает на поляризатор, где разделяется на отражённый (спин вверх) и прошедший (спин вниз) пучки (рис. 1). Обычно за поляризатором устанавливают вещество, обладающее большим се-
Падающий неполяризованный пучок
Прошедщий пучок 1
Поляризованный отражённый пучок
Рис. 1. Поляризатор
чением захвата нейтронов, так чтобы прошедший пучок поглотился.
Отражение нейтронов от границы раздела двух бесконечных сред. При распространении нейтрона его взаимодействие с однородным потенциалом описывается плоской волной. Волновая функция нейтрона удовлетворяет уравнению Шрёдингера. На рис. 2 представлена схема отражения и преломления нейтронной волны на границе вакуума и среды: падающая нейтронная волна с волновым вектором к, пре-
ломленная с к' и отражённая с к", а и в — углы скольжения (отражения) и преломления.
Выражение для коэффициента отражения записывается в виде
кг к'
К
Рис. 2. Отражение и преломление нейтронной волны на плоской границе вакуума и среды
2
кг + к'
где к г, к' — нормальные компоненты соответствующих волновых векторов падающей и преломленной нейтронных волн.
На рис. 3, а показана схема отражения нейтронного пучка от идеальной бесконечной границы раздела вакуума и среды, а на рис. 3, б зависимость коэффициента отражения нейтронного пучка с длиной волны А, = 5 А от угла скольжения на идеальной границе вакуум—никель.
Граница области полного отражения задаётся критическим углом ас материала среды. Критический угол определяется [1]: для немагнитной среды
а =Х /Р^-
V л;
для магнитнои среды
р(Ьс ± pm)
где р — число атомов в единице объёма среды; Ьс — длина когерентного ядерного рассеяния материала среды; рт — длина когерентного магнитного рассеяния материала
л 1,0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 9, градус
Рис. 3. Отражение нейтронного пучка от идеальной бесконечной границы раздела вакуума и среды:
а — схема отражения нейтронного пучка от идеальной бесконечной границы раздела вакуума и среды; б — зависимость коэффициента отражения нейтронного пучка с длиной волны X = 5 А от угла скольжения от бесконечной идеальной границы вакуума и никеля
среды. Знаки (+) и (-) для магнитного слоя соответствуют параллельной и антипараллельной ориентации спина нейтрона по отношению к направлению вектора магнитной индукции в среде.
Для описания границы области полного отражения используют также граничные длины волн: для немагнитной среды
Хг
X
для магнитной среды
х^
X
р(Ьс ± рт)'
Поляризующие многослойные периодические наноструктуры. Большое внимание уделяется экспериментальным методикам с использованием нейтронного поляризационного анализа, включая рефлектометрию поляризованных нейтронов [2]. Поляризующие многослойные магнитные периодические наноструктуры дают не только поляризованный, но и монохроматический нейтронный пучок. Такая наноструктура состоит из чередующихся магнитных и немагнитных слоёв и находится во внешнем магнитном поле, направленном вдоль плоскостей слоёв структуры. Под малым углом скольжения на магнитную многослойную периодическую наноструктуру падает непо-ляризованный нейтронный пучок, а отражается поляризованный монохроматический нейтронный пучок.
На поляризующих наноструктурах при толщине отдельных слоёв 10-1000 А возможна интерференция нейтронных волн, отражённых от границ раздела слоёв (или брэгговское отражение), связанная не со структурным упорядочением атомов в слоях, а с периодическим расположением самих слоёв. Впервые интерференционный фильтр-зеркало, состоящий из чередующихся плоскопараллельных слоёв двух веществ с одинаковой толщиной, имеющих разные показатели преломления, был описан в работе [3], в которой этот фильтр использован для монохроматизации пучка тепловых нейтронов.
П
Аналогичный фильтр для поляризации нейтронного пучка был предложен в статье [4]. Это был первый нейтронный многослойный монохроматор-поляризатор.
Многослойные периодические наноструктуры можно представить как одномерный искусственный кристалл с постоянной решётки d. В этом случае отражённая интенсивность будет иметь максимумы при выполнении условия Брэгга [3]:
mX = 2d sin 8,
где 8 — угол скольжения, m = 1, 2, 3 ....
Рассмотрим многослойную периодическую магнитную наноструктуру, представленную на рис. 4, которая состоит из двух материалов: 1 — магнитный и 2 — немагнитный.
d
магнитныи слои
нейтронная волна
подложка
немагнитный слой
V1+
спин вверх
Z
Vk
спин вниз
2
Рис. 4- Схема многослойной периодической магнитной наноструктуры и нейтронно-оптические потенциалы слоёв
Магнитные слои 1 характеризуются нейтронно-оптическим потенциалом
У^ = — Ь2{ЪС 1 ±рт 1)рь тп
немагнитные слои 2 — потенциалом
2п 2
V2 = - hrbc 2Р2,
mn
где тп — масса нейтрона; Н = Н/(2п) (Н — постоянная Планка); Ьс 1 и ЬС2 — длина когерентного ядерного рассеяния магнитного и немагнитного слоёв соответственно; Рт 1 —длина когерентного магнитного рассеяния магнитного слоя; р 1 и р2 — количество атомов в единице объёма магнитного и немагнитного слоёв соответственно; (Ьс 1 ±рт 1 )р 1 и Ьс2р2 — плотность длины когерентного рассеяния магнитного и немагнитного слоёв соответственно. Знаки (+) и (-) для магнитного слоя соответствуют параллельной и антипараллельной ориентации спина нейтрона по отношению к направлению вектора магнитной индукции в слое. Чтобы получить высокий коэффициент отражения от
2
2
поляризующих монохроматоров для нейтронов (+) спиновой компоненты пучка и высокую поляризующую эффективность, нужно подобрать материалы слоёв, обеспечивающие большую разницу между потенциалами У+ и V и возможно меньшую разницу между потенциалами У— и У2.
Граница области полного отражения многослойной периодической наноструктуры определяется средним потенциалом. Средний потенциал периодической структуры
а-1 + а,2 а-1 + ¿2
где У — потенциал первого слоя; У2 — потенциал второго слоя; ¿1 и ¿2 — толщина первого и второго слоя соответственно. Если средний потенциал меньше или равен нулю, область полного отражения отсутствует.
В случае, когда потенциал магнитного слоя У— сравнивается с потенциалом немагнитного слоя У2, для нейтронов (-) спиновой компоненты потенциал по всей толщине структуры становится однородным, без ступенек. В результате отсутствует брэгговское отражение нейтронов данной спиновой компоненты пучка. Таким образом, нейтронный пучок становится поляризованным. Кроме того, магнитные многослойные периодические наноструктуры дают монохроматический пучок за счёт отражения от периодов структуры.
Уравнение Брэгга с учётом рефракции
m^E = 2di0,
где m — порядковый номер брэгговского отражения; di — толщина магнитного слоя; d2 — толщина немагнитного слоя; Xjíp х — граничная длина волны магнитного слоя для (+) и ( —) спиновых компонент пучка соответственно; Хгр2 — граничная длина волны немагнитного слоя; ~k¡nE — длина волны брэгговского пика m-го порядка для (+) и (-) спиновых компонент пучка соответственно; 0 — угол скольжения.
На рис. 5, а показана схема отражения нейтронного пучка от идеальной периодической наноструктуры, состоящей из двух чередующихся материалов с показателями преломления ni и П2. На рис. 5, б представлены зависимости коэффициента отражения нейтронного пучка с длиной волны X = 5 А от угла скольжения для периодических наноструктур Ni/Ti, состоящих из 100 пар слоёв с периодами d = 160, 190 и 250 А, и следует, что ширина пика и коэффициент отражения зависят от величины периода наноструктуры: чем больше величина периода, тем больше ширина пика и коэффициент отражения в брэгговском пике 1-го порядка и меньше расстояние между этим пиком и границей области полного отражения.
В кинематическом приближении коэффициент отражения нейтронной волны от многослойной наноструктуры для брэгговского максимума m-го порядка определяется выражением [5]:
4N2d4 |F|2 2 Г sin(msn)п 2
Rm — -о-> —
(fi-fj)- „ mn
где N — число пар слоёв; с! — величина периода наноструктуры; Г — структурный фактор бислоя; в = ¿г/(д,г + ); с! = + ; и — толщина г-го и ]-го слоёв; ]г и — плотности длины когерентного рассеяния г-го и j-го слоёв.
2
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 9, град.
Рис. 5. Многослойная периодическая наноструктура:
а — схема отражения нейтронного пучка от идеальной многослойной периодической наноструктуры, состоящей из двух чередующихся материалов с показателями преломления ni и П2; б — коэффициенты отражения нейтронного пучка с длиной волны X = 5 А от угла скольжения для периодических наноструктур Ni/Ti, состоящих из 100 пар слоёв с периодами
d = 160 (1), 190 (2) и 250 А(3)
n
n
2
Многослойный монохроматор-поляризатор Fe/Ag. Рассмотрим многослойный монохроматор-поляризатор Fe/Ag на стекле, изготовленный в ПИЯФ [6]. Этот монохроматор был создан по аналогии с первым монохроматором, описанным в [4] и состоит из 10 пар слоёв железа и серебра с толщиной 108 и 86 A соответственно [6]. Слои Fe и Ag наносились методом электронно-лучевого испарения в вакууме на подложку из термически полированного стекла. Слои природного железа имеют плотность длины когерентного рассеяния 1,32 • 1011 и 0,3 • 1011 см~2 соответственно для (+) и ( —) спиновых компонент нейтронного пучка, а слои серебра — 0,35 • 1011 см~2, т. е. близки к значению плотности длины когерентного рассеяния железа для (—) спиновой компоненты.
На рис. 6 показаны схема структуры монохроматора-поляризатора Fe/Ag и зависимость нейтронно-оптического потенциала от глубины Fe/Ag структуры. На графике
Рис. 6. Нейтронный многослойный монохроматор-поляризатор Fe/Ag (10 пар на стекле):
а — схема структуры; б — схематичная зависимость распределения потенциала V в глубину структуры Fe/Ag для обеих спиновых компонент пучка
сплошная линия соответствует потенциалу для нейтронов (+) спиновой компоненты, а пунктирная линия — потенциалу для нейтронов (—) спиновой компоненты.
На рис. 7 показаны расчётные и экспериментальные кривые коэффициентов отражения для обеих спиновых компонент пучка в зависимости от длины волны. На рис. 7, а видны интерференционная картина в диапазоне X = 2,2 + 3,3 А, область полного отражения при X ^ 3,6 А и брэгговские пики (второго порядка при X = 1,1 А и третьего порядка при X = 0,75 А), которые дают вклады в полную отражённую интенсивность. Все вышеперечисленные вклады: интерференционная картина, область полного отражения и вклады брэгговских пиков высших порядков — называются побочными немонохроматическими вкладами в отражённую от монохроматора интенсивность пучка. Основным является монохроматический вклад от брэгговского пика первого порядка при X = 1,9 А.
10
10
10
.■ у-
.к.* гк.
2,0 2,5 Я, А
2,5 Я, А
3,0 3,5 4,0
Рис. 7. Зависимости коэффициента отражения К+ и К от длины волны при угле скольжения 0 = 20,12 угл. мин: а — расчёт, б — эксперимент [6]
Представленный монохроматор-поляризатор обладает следующими параметрами: коэффициент отражения брэгговского пика 1-го порядка достигает 0,9, поляризующая эффективность этого пика 0,975-0,99. Анализ вкладов в отражённую интенсивность показывает, что при монохроматизации пучка тепловых нейтронов данным монохро-матором-поляризатором доля побочных вкладов в неё значительна. Таким образом, его использование в физической установке представляется неэффективным.
Многослойный монохроматор-поляризатор №Ев/У. Шаг вперёд по сравнению с первым монохроматором-поляризатором [4] был сделан в работе [7]. В ней описан разработанный в ПИЯФ нейтронный многослойный монохроматор-поляризатор №Ее/У на стеклянной подложке, который состоит из 28 пар слоёв изотопного пермаллоя №62Ее54 и ванадия. Схема периодической наноструктуры №Ее/У с чередующимися слоями пермаллоя и ванадия с поглощающим антиотражающим подслоем TiGd на стеклянной подложке показана на рис. 8, а. Потенциалы природного пермаллоя №Ее и ванадия не равны друг другу, поэтому нейтроны обеих спиновых компонент будут отражаться от этой наноструктуры (рис. 8, б). Состав изотопного пермаллоя №62Ее54 подобран так, чтобы потенциал V + был отрицательным и равен потенциалу ванадия. В связи с этим нейтроны (+) спиновой компоненты не будут отражаться от нанострук-
ГГ V--
№Ее_ V
№Ее
V
тюа
Рис. 8. Нейтронный монохроматор-поляризатор NiFe/V:
а — схема монохроматора-поляризатора с поглощающим антиотражающим подслоем TiGd на стеклянной подложке; б — распределение эффективных потенциалов V + и V— для природного пермаллоя NiFe для (+) и ( —) спиновых компонент пучка соответственно; в — распределение эффективных потенциалов V + и V— с применением изотопного пермаллоя Ni62Fe54 для (+) и (-) спиновых компонент пучка соответственно [7]
туры, а будут отражаться от неё только нейтроны (-) спиновой компоненты, так как разность потенциалов между слоями значительная (рис. 8, в). Поэтому отражённый пучок будет поляризован.
Таким образом, для создания нейтронного монохроматора-поляризатора был выбран изотопный пермаллой. На рис. 9 представлены зависимости расчётного и экспериментального коэффициентов отражения для (+) спиновой компоненты пучка, а также поляризующей эффективности от нейтронной длины волны для монохроматора-поляризатора на основе изотопного пермаллоя с толщиной слоёв с! = 100 А.
Качество такого монохроматора-поляризатора лучше по сравнению с описанными в [4, 6], кроме того здесь устранён один из основных побочных вкладов в интенсивность отражённого монохроматического пучка — вклад, обусловленный областью полного отражения от многослойной наноструктуры для обеих спиновых компонент пучка, так как для обеих спиновых компонент средний потенциал структуры имеет отрицательную величину. При использовании монохроматоров-поляризаторов в физических установках, например для исследования малоуглового рассеяния нейтронов, необходимо разрешение ДХ/Х « 5 + 10%. Такое разрешение может быть получено, как показывает расчёт, при толщине слоёв « 60 А. Результаты с использованием природного пермаллоя
0
V
в
2
V
стекло
Рис. 9. Зависимости расчётного и экспериментального коэффициентов отражения для (+) спиновой компоненты пучка, а также поляризующей эффективности от нейтронной длины волны при угле скольжения 0 = 20,12 угл. мин. для мо-нохроматора-поляризатора NiFe/V на основе изотопного пермаллоя с толщиной слоёв й = 100 А:
1 — эксперимент; 2 — расчёт; 3 — экспериментальная поляризующая эффективность [7]
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
® 3
гг™ л Л 5 ал д ф ® 'л~2 — 1
Д « Д Т д / д • 1 Аа» ф ф ш ф ф
Д.' д? ф ф ф л
м • л / д • д / д % ф ф и 4 1 т л® £Чд я, 1 П4
..... • д / д 9 Д |кГ д ^
Я, А
при толщине слоёв 60 А указывают на возможность изготовления таких зеркал. Однако практического применения данный монохроматор-поляризатор не нашёл. Отчасти это связано с высокой стоимостью изотопа №62.
Нейтронный многослойный Со/Т1 монохроматор-поляризатор. Дальнейшее развитие нейтронных многослойных монохроматоров-поляризаторов представлено в работе [8]. В ней описаны многослойные Со/Т1 монохроматоры-поляризаторы на стеклянной и кремниевой подложках, разработанные и изготовленные в ПИЯФ. Схема многослойного Со/Т1 монохроматора-поляризатора с чередующимися слоями Со и Т1 с поглощающим антиотражающим подслоем TiGd на стеклянной подложке показана на рис. 10, а. Зависимости коэффициента отражения от переданного импульса для монохроматора-поляризатора Со/Т на стекле представлены на рис. 10, б для обеих спиновых компонент пучка. На этом же рисунке для сравнения показано изменение коэффициента отражения Е+ для монохроматора-поляризатора Fe/Ag на стекле [6].
Со_
И_
Со
тюа
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
0,0
-1
л —с—2
-А-3
▲ ■ 1 1 1 0 1 и
1 1 к
0,02
0,04 0,06
а, а-1
0,08
0,10
Рис. 10. Схема многослойного монохроматора-поляризатора Ос/^ с антиотражающим поглощающим подслоем TiGd на стеклянной подложке (а); зависимости коэффициентов отражения от переданного импульса (б):
1 — К+ для монохроматора-поляризатора Fe/Ag [6]; 2 и 3 — К+ и К-для монохроматора-поляризатора Со/Т на стекле [8]
Для коэффициента отражения Со/Т расстояние между брэгговским пиком 1-го порядка и границей области полного отражения больше, чем для Fe/Ag. Кроме того, интерференционные вклады сильнее подавлены. В результате уменьшаются побочные немонохроматические вклады в отражённую интенсивность.
Для другого монохроматора-поляризатора в качестве подложки специально был выбран кремний. Схема монохроматора-поляризатора Со/Т на кремниевой подложке представлена на рис. 11, а. Толщина слоёв кобальта с! = 76 А и титана с! =84 А была рассчитана так, чтобы средний потенциал этой структуры был равен потенциалу кремния для нейтронов (+) спиновой компоненты. В результате средний потенциал структуры равен нулю относительно потенциала кремния. Для нейтронов (—) спиновой компоненты средний потенциал V отрицателен. Кроме того, для этой спиновой компоненты разность потенциалов слоёв близка к нулю и брэгговский пик 1-го порядка в значительной мере подавлен, что обеспечивает высокую поляризующую эффективность этого монохроматора-поляризатора. В качестве антиотражающего поглощающего слоя
стекло
а
R
б
1,0-
0,8-
0,6-
0,2-
0,4-
0,0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10
Q, Ä-1
p f
Рис. 11. Монохроматор-поляризатор Со/Т1 на кремниевой подложке: а — схема монохроматора-поляризатора; б — зависимости
коэффициента отражения от переданного импульса: 1 — К+ для монохроматора-поляризатора Fe/Ag [6]; 2 и 3 — К+ и К- для монохроматора-поляризатора Со/Т на кремнии [8]
выбран кадмий, имеющий действительную часть потенциала, близкую к потенциалу подложки.
Зависимости коэффициента отражения от переданного импульса для монохрома-тора-поляризатора Co/Ti на кремнии представлены на рис. 11, б для обеих спиновых компонент пучка. На том же рисунке для сравнения показано значение коэффициента отражения R+ для монохроматора-поляризатора Fe/Ag на стекле [6]. На зависимостях R(Q) коэффициентов отражения R+ и R- отсутствуют области полного отражения, так как в первом случае средний потенциал структуры V относительно кремния равен нулю, а во втором случае средний потенциал структуры отрицателен. Таким образом, для этого монохроматора-поляризатора доля побочных вкладов в интенсивность отражённого пучка уменьшена даже в большей степени по сравнению с вышерассмотренным Co/Ti монохроматором-поляризатором на стекле.
На рис. 12, а показана схема двойного монохроматора-поляризатора на стекле. Вверху и внизу расположены две одинаковые части Co/Ti монохроматора-поляриза-тора. На торцах стеклянных подложек установлены кадмиевые пластинки, чтобы прошедшие через стекло нейтроны поглотились в них. При прохождении через двойной монохроматор, как видно на рисунке, нейтронный пучок отражается четыре раза.
Двойной монохроматор-поляризатор Co/Ti, сделанный в ПИЯФ, был испытан на рефлектометре EROS (ILL, France). На рис. 12, б представлены зависимости интенсивности от длины волны для двойного монохроматора Co/Ti. На выходе двойной монохроматор-поляризатор Co/Ti даёт монохроматический поляризованный пучок со следующими параметрами: ширина — 1 мм, угловая расходимость — 0,07°, длина волны максимума — Х = 8,3 A, ДХ/Х = 0,043, флип-отношение в максимуме — не менее 200, интенсивность — 2100 нейтронов в секунду. Пучок с такими параметрами можно успешно использовать для рефлектометрических исследований на постоянной длине волны.
Нейтронный монохроматор-поляризатор Co/Ti на стеклянной подложке, описанный выше, нашёл применение в монохроматической моде узла формирователя пучка нейтронного рефлектометра НР-4М (реактор ВВР-М, ПИЯФ НИЦ КИ) [9]. В этой моде, чтобы убрать вклад длинноволновых нейтронов, использовался также фильтр
100000
« 80000 &
с
£ 60000
Б
0
1
к 2
40000
20000
1 1 ■ □ — 1 . 3
□ □ Хь,
ё £ • I ъ.
□ п^о а Т] •|Г 1 • о о (У-СЮ • о • «Д/1 \ □
•у А+V3 • г • . • • • / г *Т • • Ф*
12 16 20 24 28
Я, А
Рис. 12. Двойной монохроматор-поляризатор Ос/Т1 на стекле: а — схема монохроматора-поляризатора; б — зависимости интенсивности от длины волны на выходе:
1 — интенсивность прямого пучка; 2 и 3 — интенсивности (+) и (-) спиновых компонент прошедшего пучка [8]
из кремния. Побочный вклад от немонохроматических нейтронов в отражённую интенсивность после двойного отражения от монохроматора-поляризатора Со/Т1 и прохождения через фильтр из кремния составил всего 0,2%. Таким образом, в данном рефлектометре использовался пучок монохроматических поляризованных нейтронов с очень малой долей побочных немонохроматических вкладов. Конструкция формирователя пучка позволяла простым изменением угла скольжения менять длину волны монохроматического пучка в диапазоне 1-3 А. Поляризующая эффективность этого монохроматора-поляризатора равна 0,99, а ДХ/Х = 0,065.
Нейтронное магнитное зеркало ЕеСо. В 1975 г. в ПИЯФ было разработано поляризующее нейтронное магнитное зеркало ЕеСо с антиотражающим поглощающим подслоем TiGd на стекле [10], которое можно использовать в качестве поляризатора и анализатора в нейтронном эксперименте. Его схема представлена на рис. 13.
Рис. 13. Схема нейтронного магнитного зеркала РвОс—ТЮ^ Fe(40%)Co(60%) (1500 А) — Т1(85%^(15%) (8000 А)
БеСо
тюа
стекло
Для того чтобы создать оптимальное зеркало ЕеСо сначала были разработаны два подслоя TiGd с разными концентрациями: Т(60%^(40%) и Т(85%^(15%). Экспериментальные результаты этих двух образцов TiGd представлены на рис. 14. На рисунке видно, что образец с концентрацией Ti(85%)Gd(15%) имеет меньшую отражательную способность, поэтому для нового поляризатора ЕеСо в качестве антиотража-ющего поглощающего слоя выбран именно он. На антиотражающем подслое сделаны ещё четыре зеркала ЕеСо. Экспериментальные поляризующие способности этих четырёх образцов в зависимости от угла скольжения показаны на рис. 15, согласно которому зеркало с концентрацией Ее(40%)Со(60%) оптимально, так как в широком диапазоне углов скольжения имеет высокую поляризующую способность.
Таким образом, было выбрано зеркало Ее(40%)Со(60%) с антиотражающим поглощающим подслоем Ti(85%)Gd(15%) на стеклянной подложке.
Рис. 14- Зависимости коэффициента отражения от угла скольжения для подслоя:
1 — Т1(60%^(40%);
2 — ТК85%) Gd(15%) [10]
8 10 12 14 16 18 20 Э, угл. мин.
Рис. 15- Зависимости поляризации от угла скольжения для зеркала РеСо с разной концентрацией железа и кобальта на подслое Т1(85%)Оа(15%):
1 — Fe(40%)Co(60%); 2 — Fe(50%)Co(50%); 3 — Fe(54%)Co(46%); 4 — Fe(50%)Co(50%) без подслоя [10]
P 1,00,8 0,6 0,4 0,2 0,0
■ 1
ф 2
А 3
▼ 4
А
▼
Т Т
А А
ф ф
Л ттттт"
▼ ▼
т ▼
т ▼
т ▼
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Э, угл. мин.
Результаты проведённых экспериментов показали, что применение тонкого поляризующего слоя даёт возможность создавать высокоэффективные нейтронные поляризующие зеркала на стеклянной подложке с коэффициентом отражения, близким к единице в области полного отражения, определяемой критическим углом 6с = 1,73 мрад/А. Тонкий ферромагнитный слой этого зеркала легко намагничивается до насыщения. На основе FeCo зеркала были созданы нейтроноводы для поляризации пучков тепловых, холодных и ультрахолодных нейтронов, в том числе и в больших нейтроноводных системах. Недостатком этого однослойного зеркала является небольшая величина 6с, которая определяет его светосилу.
Поляризующие нейтронные суперзеркала. Для того чтобы повысить светосилу нейтронных магнитных зеркал за счёт увеличения 8с — критического угла зеркала, предложено использовать вместо однослойных многослойные магнитные апериодические наноструктуры, названные нейтронными суперзеркалами. Использование поляризующих суперзеркал существенно расширило возможности нейтронных экспериментов с полным поляризационным анализом. Суперзеркала бывают также неполяризующими (отражающими), как NiMo/Ti, и слабополяризующими, как, например, Ni/Ti.
Суперзеркала принято характеризовать параметром m:
m = 6rp.SM/0rp.Ni,
где 6гр.дМ — критический угол суперзеркала; 6rp Ni — критический угол зеркала из природного никеля.
Первые нейтронные суперзеркала предложены Ф. Мезеем в 1976 г. [11] и A. Г. Гука-совым (ПИЯФ) с соавторами в 1977 г. [12]. В обоих случаях изучение вопроса велось в рамках кинематического приближения теории отражения, где не рассматривается
взаимодействие нейтронов, отражённых от различных слоёв.
В отличие от многослойных монохромато-ров-поляризаторов суперзеркала состоят из большого количества пар слоёв, периоды которых увеличиваются при удалении от подложки, как показано на рис. 16. От границ каждого периода отражаются нейтроны с определённой длиной волны. Верхние периоды отражают самые медленные нейтроны, а нижние — наиболее быстрые нейтроны.
Суперзеркальная структура представляет собой набор чередующихся слоёв двух разных материалов. Слои материалов 1 и 2 имеют соответствующие коэффициенты преломления ni и П2. Величина периода монотонно убывает от поверхности суперзеркала к подложке по закону
dk = dki + d,k2 ~ k~i,
где dk — толщина k-го периода; dki и dk2 — толщина слоёв материала 1 и 2 соответственно в k-м периоде; k — номер периода.
На рис. 17 представлены зависимости коэффициента отражения нейтронного пучка с длиной волны X = 5 А от угла скольжения для суперзеркала Ni/Ti с m = 2 и для бесконечной идеальной границы раздела вакуума и никеля.
Для поляризующего суперзеркала нередко используется антиотражающий поглощающий подслой. В качестве такого подслоя, например, используют апериодическую последовательность слоёв двух материалов: Ti и Gd [13], где Gd является сильным поглотителем нейтронов. Средний потенциал периода такой последовательности слоёв плавно меняется при удалении от подложки от потенциала подложки до соответствующего потенциала для (—) спиновой компоненты суперзеркального покрытия в полно-
OI d«
Ш d2
Рис. 16. Схема последовательности толщины слоёв в суперзеркале
к
0,6 0,8 , град.
Рис. 17. Зависимости коэффициента отражения нейтронного пучка с длиной волны 5 А от угла скольжения для суперзеркала N1 /Т1 с т = 2 (1) и для бесконечной идеальной границы раздела вакуума и никеля (2)
стью намагниченном состоянии. Нейтроны падают на суперзеркало под малыми углами скольжения а, для которых справедливы соотношения sin а « а и cos а « 1 — а2/2.
В 1989 г. был предложен новый алгоритм расчёта суперзеркала [14], который работает на основе динамической теории отражения. По методу Хайтера и Мука всю последовательность толщин слоёв суперзеркала можно построить, задав две граничные длины волны материалов структуры и величину требуемого уровня коэффициента отражения от бислоя наноструктуры.
На рис. 18 в качестве иллюстрации расширения области полного отражения для однослойного зеркала при использовании многослойных наноструктур показаны расчётные коэффициенты отражения для разных отражающих структур. На кривой 1 имеет место расширение области полного отражения, соответствующее кривой 5, от m =1 до критического угла суперзеркала при m = 3,1, так как брэгговские пики разных периодов примыкают друг к другу.
R 1,0 -pÚÜÚCHÍH^-potí^-
Рис. 18. Расчётные коэффициенты отражения для разных отражающих наноструктур в зависимости от параметра т:
1 — для апериодической структуры (суперзеркала); 2, 3, 4 — для периодических наноструктур с разными величинами периода; 5 — для нанослоя
0,8 0,6 0,4 0,2
0,0
1—1 2 -3 — 4 -5
Ч P'l
4
i
I1 í
kl / i
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 m
Нейтронное поляризующее Fe/Al суперзеркало. Поляризующее нейтронное Fe/Al суперзеркало на кремниевой подложке было произведено в ПИЯФ [15]. Суперзеркало состоит из 70 пар чередующихся слоёв железа (с добавкой Fe54) и алюминия на кремниевой подложке, которая обладает слабой поглощающей способностью. Следует отметить, что до и после отражения от суперзеркального покрытия нейтроны проходят через кремниевую подложку, как показано на рис. 19, а. Антиотражающим слоем суперзеркала служит слой кадмия толщиной 5 мкм. Суперзеркало FeFe54/Al имеет параметр m = 1,73. Изотопный состав слоёв железа был подобран так, чтобы для нейтронов (—) спиновой компоненты выполнялось соотношение
^rp.Si = ^rP.Fe = ^rp.Al — ^гр.С^
где Xrp gi, Xrp.Ai, Хгр.са — граничная длина волны кремния, алюминия и кадмия соответственно; 4рк — граничная длина волны железа для ( —) спиновой компоненты. Благодаря этому соотношению данное суперзеркало обладает очень высокими поляризующими свойствами, так как нейтроны (—) спиновой компоненты проходят через всю суперзеркальную структуру без отражения и поглощаются в кадмии.
Как следует из рис. 19, б Fe/Al суперзеркало на кремниевой подложке имеет очень высокую поляризующую эффективность в широком диапазоне по Q. Так, поляризующая эффективность суперзеркала P ^ 0,95 в диапазоне Qz = 0,0074 + 0,036 Á-1
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06
Q, Ä-1
Рис. 19. Суперзеркало Fe/Al на кремниевой подложке и антиотражающим поглощающим слоем кадмия: а — схема суперзеркала FeFe54/Al с подслоем FeFe54 (500 Ä); б — экспериментальные зависимости коэффициента отражения для (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности суперзеркала
от переданного импульса
и P > 0,8 в диапазоне Qz = 0,0051 ^ 0,036 Ä-1. Таким образом, соотношение Qzmax/Qzmin — 7 для граничных величин диапазона по Q, в котором поляризующая эффективность этого суперзеркала P > 0,8.
На установке для исследования малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов «Вектор» (реактор ВВР-М, ПИЯФ) более 20 лет используется многоканальный поляризатор Fe/Al, содержащий 20 FeFe54 /Al суперзеркал на плоских кремниевых пластинах, плотно прижатых друг к другу. Они имеют толщину 0,5 мм и длину всего 25 мм вдоль пучка. Нейтроны распространяются через такой поляризатор только через кремний. На выходе поляризатор даёт поляризованный пучок с поперечным сечением 10 х 65 мм. Поляризатор Fe/Al установки «Вектор» даёт поляризацию 0,99 и пропускание более 0,5 для (+) спиновой компоненты пучка холодных нейтронов с X = 7 + 10 Ä. Здесь ярко продемонстрировано также одно из важных достоинств поляризаторов на основе Fe/Al суперзеркала на кремнии — компактность.
Для нейтронного рефлектометра EROS (LLB, Франция) в ПИЯФ был изготовлен компактный суперзеркальный Fe/Al поляризатор на плоских кремниевых пластинах. Сечение пучка 5 х 25 мм. Длина пластин поляризатора 34 мм. Фотография этого поляризатора представлена на рис. 20.
На рис. 21 показаны экспериментальные зависимости коэффициента пропускания для (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности для данного поляризатора в зависимости от длины волны. Эти результаты получены на рефлектометре EROS при расходимости падающего пучка 1 мрад. На графике видно, что поляризатор имеет высокую поляриза-
Рис. 20. Фотография компактного суперзеркального поляризатора Fe/Al на плоских кремниевых пластинах
Рис. 21. Экспериментальные графики поляризующей эффективности P и коэффициента пропускания T + (с учётом поглощения в кремнии) в зависимости от длины волны для поляризатора на плоских кремниевых пластинах, изготовленного для рефлектометра EROS (LLB, Saclay, Франция)
T+, P
цию Р « 0,99 в диапазоне длины волн А, « 3,5 + 13 А и коэффициент пропускания Т + « 0,7 для диапазона длины волн А, = 6 + 13 А.
Многоканальный нейтронный поляризатор на основе суперзеркала FeCoV/TiZr—TiZrGd. Высокоэффективное поляризующее нейтронное FeCoV/TiZr суперзеркало с использованием антиотражающего поглощающего TiZrGd подслоя на стеклянной подложке разработано и изготовлено в ПИЯФ [16]. Поляризатор состоит из набора зеркальных каналов, стенками которого являются FeCoV/TiZr суперзеркала с TiZrGd подслоем. Каналы, как правило, изогнуты по окружности. На рис. 22 представлены структура такого многоканального поляризатора и коэффициенты отражения нейтронного пучка от суперзеркала FeCoV/TiZr для обеих спиновых компонент в зависимости от переданного импульса. Для диапазона Q, в котором поляризующая эффективность этого суперзеркала Р > 0,8, имеет место соотношение для граничных величин Qzmax/Qzmin = 12.
Высокоэффективные многоканальные поляризаторы FeCoV/TiZr на стеклянной подложке с подслоем TiZrGd широко используются в поляризаторах и в анализаторах для нейтронных пучков с широким спектральным распределением.
R 1,0-г 0,80,6-
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 д, нм-1
Рис. 22. Многоканальный нейтронный поляризатор на основе суперзеркала FeCoV/TiZr—TiZrGd на стеклянной подложке: а — схема поляризатора, изогнутого по окружности; б — зависимости коэффициентов отражения и К от переданного импульса для суперзеркала FeCoV/TiZr—TiZrGd, состоящего из 195 пар слоёв с гп = 2,5
б
а
Поляризующее суперзеркало Co/Ti. Поляризующее Co/Ti суперзеркало разработано в институте Лауэ—Ланжевена (ILL, Франция) [13]. На рис. 23, а показаны потенциалы слоёв суперзеркальной наноструктуры в нулевом магнитном поле и при намагничивании наноструктуры до насыщения. Когда слои намагничиваются до насыщения, то изменяются их потенциалы. Потенциал для нейтронов (+) спиновой компоненты увеличивается, а для нейтронов (-) компоненты уменьшается. На рис. 23, б представлены коэффициенты отражения R+ и R- в зависимости от переданного импульса [17], на основании чего можно получить диапазон Q, в котором поляризующая эффективность суперзеркала P > 0,8. Для этого диапазона выполняется соотношение для граничных величин Qzmax/Qzmin = 26.
SLD i
SLD_
SLD_
SLDT
-- SLDr,
B = 0
- SLDCo
-1-- SLD-
6t ft
R 1,0 0,80,60,40,2-
á\Qp-¿Afoao9p^o.n О ,°-о / bv ü и О с< 1 -R
1 / 1
\ i \
A Ó 1 р j í
V о I 9 т 9 0 1 О \ о о о
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 9, град.
Рис. 23. Поляризующее суперзеркало Co/Ti с m = 2,7: а — схема потенциалов слоёв структуры для размагниченного и насыщенного состояний слоёв кобальта; б — зависимости коэффициента отражения пучка с длиной волны X =5 Á от угла скольжения для (+) и (—) спиновых компонент
Поляризующее суперзеркало Fe/Si. Поляризующее нейтронное Fe/Si суперзеркало на стеклянной подложке разработано и производится фирмой SwissNeutronics (Швейцария) [18]. Эти поляризующие суперзеркала в настоящее время получили наибольшее распространение в мировых научных нейтронных центрах. На рис. 24 представлены зависимости коэффициентов отражения и поляризующей эффективности от
б
а
0
0
m
Рис. 24. Зависимости коэффициентов отражения и поляризующей эффективности от параметра суперзеркала т:
К+ и К- — коэффициенты отражения для (+) и (—) спиновых компонент пучка соответственно; Р — поляризующая эффективность суперзеркала
параметра суперзеркала m для обеих спиновых компонент пучка. Последовательность толщины слоёв в суперзеркале Fe/Si рассчитана на основе алгоритма Хайтера и Мука. Нейтронное поляризующее Fe/Si суперзеркало имеет высокие отражающие свойства: m = 4 и коэффициент отражения вблизи критического угла R = 0,8. Для диапазона по Q, в котором поляризующая эффективность этого суперзеркала P > 0,8, имеет место соотношение для граничных величин переданного импульса Qzmax/Qzmin = 6.
Заключение. На примере использования Co/Ti многослойного монохроматора-поляризатора в режиме двукратного отражения в нейтронном рефлектометре НР-4М (ПИЯФ НИЦ КИ) показана эффективность и перспективность использования многослойных монохроматоров-поляризаторов в установках нейтронной рефлектомет-рии и малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов. Такие монохроматоры-поляризаторы, на наш взгляд, более предпочтительны в этих установках, чем устройства для монохроматизации и поляризации нейтронных пучков тепловых и холодных нейтронов, в которых используется эффект пространственного спинового резонанса поляризованных нейтронов («гармошка» Драбкина) [19]. Дальнейшее совершенствование монохроматоров-поляризаторов возможно и очень перспективно при использовании многослойных магнитных наноструктур (включая периодическую Co/Ti структуру) с малым периодом, так как при этом разрешение по длине волны, определяемое шириной брэгговского пика 1-го порядка, можно сделать сравнимым с разрешением от кристаллического монохроматора-поляризатора. Кроме того, доля побочных немонохроматических вкладов в отражённую интенсивность будет понижена за счёт увеличения расстояния между брэгговским пиком 1-го порядка и областью полного отражения наноструктуры. Брэгговский пик 2-го порядка, как побочный вклад, можно практически полностью подавить, используя одинаковые толщины слоёв обоих материалов наноструктуры. В настоящее время уже есть возможность создавать, например, высокоэффективные нейтронные поляризующие наноструктуры Fe/Si c периодом 70 A. Параметры брэгговского пика 1-го порядка такой наноструктуры: коэффициент отражения и поляризующая эффективность равны 0,99, АХ/Х = 0,023 + 0,025 (частное сообщение Prof. Dr. P. Boni (SwissNeutronics)). Как было показано выше, очень перспективно использование многослойных магнитных периодических наноструктур (например, Co/Ti) на кремниевой (или другой прозрачной для нейтронов подложке). Это позволит создать компактные монохроматоры-поляризаторы с минимальной долей побочных немонохроматических вкладов в интенсивность пучка, отражённую от данного монохроматора.
В представленной работе обсуждена также эффективность использования магнитных многослойных апериодических наноструктур (нейтронных поляризующих суперзеркал) для поляризации пучков тепловых и холодных нейтронов, имеющих широкое спектральное распределение. В настоящее время поляризующие Fe/Si суперзеркала фирмы SwissNeutronics имеют самые высокие отражающие параметры: m = 4 и коэффициент отражения R = 0,8 вблизи критического угла. Однако по ширине спектрального диапазона, в котором поляризуется нейтронный пучок при отражении от этого суперзеркала, Fe/Si суперзеркало значительно уступает суперзеркалам CoFe/TiZr, Fe/Al (ПИЯФ) и Co/Ti (ILL), так как имеет отношение для граничных величин переданного импульса Qzmax/Qzmin = 6, в котором поляризующая эффективность этого суперзеркала P > 0,8. Для Fe/Al аналогичное отношение Qzmax/Qzmin = 7, для CoFe/TiZr — Qzmax/Qzmin = 12 и для Co/Ti — Qzmax/Qzmin = 26.
Литература
1. ГуревичИ. И., ТарасовЛ. В. Физика нейтронов низких энергий. М.: Наука, 1965. 607 с.
2. Никитенко Ю. В., Сыромятников В. Г. Рефлектометрия поляризованных нейтронов. М.: Физ-матлит, 2013. 224 с.
3. Schoenborn B. P., Caspar D. L. D., Kammerer O. F. A novel neutron monochromator //J. Appl. Cryst. 1974. Vol. 7. P. 508.
4. Lynn J. W., Kjems J. K., PassellL., Saxena A. M., Schoenborn B. P. Iron-germanium multilayer neutron polarizing monochromators //J. Appl. Cryst. 1976. Vol. 9. P. 454.
5. Saxena A. M., Schoenborn B. P. Multilayer neutron monochromators // Acta Cryst. 1977. Vol. A33. Part. 5. P. 805.
6. Кезерашвили В. Я., ЩебетовА.Ф., Песков Б. Г., Плешанов Н. К., СорокоЗ.Н., Сыромятников В. Г. Нейтронный многослойный монохроматор-поляризатор на основе пары Fe/Ag // Журн. техн. физики. 1987. T. 57, вып. 7. C. 1372-1379.
7. Гукасов А. Г., Дериглазов В. В., Кезерашвили В. Я., Кудряшов В. А., Крутов Г. А., Песков Б. Г., Сыромятников В. Г., Трунов В. А., Харченков В. П., ЩебетовА.Ф. Нейтронный многослойный моно-хроматор-поляризатор // Журн. эксп. теор. физики. 1979. T. 77, вып. 5. C. 1720.
8. Syromyatnikov V. G., MenelleA., Soroko Z. N., Schebetov A. F. Neutron double multilayer monochro-mator-polarizer Co/Ti // Physica (B). 1998. Vol. 248, N 1-4. P. 355-357.
9. Syromyatnikov V. G., Pleshanov N. K., Pusenkov V. M., Schebetov A. F., Ul'yanov V. A., Kas-man Ya. A., Khakhalin S. I., Kolkhidashvili M. R., SlyusarV.N., Sumbatyan A. A. Four-modes neutron re-flectometer NR-4M // Preprint PNPI N 2619. Gatchina, 2005. P. 47.
10. ДрабкинГ.М., Окороков Л. И., ЩебетовА.Ф., Боровикова Н. В., Гукасов А. Г., Егоров А. И., Рунов В. В. Поляризация нейтронного пучка при отражении от намагниченного зеркала // Журн. эксп. теор. физики. 1975. T. 69. C. 1916.
11. MezeiF. Novel polarized neutron devices: supermirror and spin component amplifier // Commun. Phys. 1976. Vol. 1. P. 81.
12. Гукасов А. Г., РубанВ. А., БедризоваМ. Н. О возможности интерференционного увеличения области «зеркального» отражения нейтронов на многослойных «квазимозаичных» структурах // Письма в Журн. техн. физики. 1977. T. 3. C. 130.
13. Schaerpf O. Comparison of theoretical and experimental behaviour of supermirrors and discussion of limitations // Physica (B). 1989. Vol. 156. P. 631.
14. Hayter J. B., MookH. A. Discrete thin-film multilayer design for X-ray and neutron supermirrors //J. Appl. Cryst. 1989. Vol. 22. P. 35.
15. ¡Syromyatnikov V. G., Schebetov A. F., Soroko Z. N. Fe-Al neutron polarizing supermirror on a Si crystal substrate with antireflecting Cd layer // Nucl. Instr. and Meth. (A). 1993. Vol. 324. P. 401.
16. Pleshanov N. K., Kolyvanova N. G., Metelev S. V., Peskov B. G., Pusenkov V. M., Syromyatnikov V.G., Ul'yanov V. A., Schebetov A. F. Interfacial roughness growth and its account in designing CoFeV/TiZr neutron supermirrors with m = 2.5 // Physica (B). 2005. Vol. 369. P. 234.
17. Supermirror Co/Ti, m = 2.7. URL: http://www.ill.eu/ (дата обращения: 01.06.2015).
18. Spin dependent reflectivity and polarization of Fe/Si supermirror coating. URL: http://www.swiss-neutronics.ch/product/polarizingdevices.html (дата обращения: 01.06.2015).
19. Aga,ma,lya,n M. M., Drabkin G. M., Sbitnev V. I. Spatial spin resonance of polarized neutrons. A tunable slow neutron filter // Phys. Rep. 1988. Vol. 168 (5). P. 265.
References
1. Gurevich 1.1., Tarasov L. V. Fizika neitronov nizkikh energii [Physics of neutrons of low energies]. Moscow, Nauka Publ., 1965. 607 p. (In Russian)
2. Nikitenko Iu. V., Syromiatnikov V. G. Reflektometriia poliarizovannykh neitronov [Reflectometry of the polarized neutrons]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2013. 224 p. (In Russian)
3. Schoenborn B. P., Caspar D. L. D., Kammerer O. F. A novel neutron monochromator. J. Appl. Cryst., 1974, vol. 7, pp. 508.
4. Lynn J.W., Kjems J. K., Passell L., Saxena A.M., Schoenborn B. P. Iron-germanium multilayer neutron polarizing monochromators. J. Appl. Cryst., 1976, vol. 9, pp. 454.
5. Saxena A.M., Schoenborn B. P. Multilayer neutron monochromators. Acta Cryst., 1977, vol. A33. Part. 5, pp. 805.
6. Kezerashvili V. Ia., Shchebetov A. F., Peskov B. G., Pleshanov N. K., Soroko Z. N., Syromiatnikov V. G. Neitronnyi mnogosloinyi monokhromator-poliarizator na osnove pary Fe/Ag [The neutron mul-
tilayered monochromator polarizer on the basis of Fe/Ag pair]. Zhurn. tekhnicheskoi fiziki. [Technical Physics], 1987, vol. 57, iss. 7, pp. 1372-1379. (In Russian)
7. Gukasov A.G., Deriglazov V. V., Kezerashvili V. Ia., Kudriashov V. A., Krutov G.A., Peskov B.G., Syromiatnikov V. G., Trunov V. A., Kharchenkov V. P., Shchebetov A. F. Neitronnyi mnogosloinyi monokhromator-poliarizator [Neutron multilayered monochromator polarizer]. Zhurn. eksp. teor. fiziki. [Journal of Experimental and Theoretical Physics], 1979, vol. 77, iss. 5, pp. 1720. (In Russian)
8. Syromyatnikov V. G., Menelle A., Soroko Z. N., Schebetov A. F. Neutron double multilayer monochromator-polarizer Co/Ti. Physica (B), 1998, vol. 248, no 1-4, pp. 355-357.
9. Syromyatnikov V. G., Pleshanov N. K., Pusenkov V. M., Schebetov A. F., Ul'yanov V. A., Kas-man Ya. A., Khakhalin S. I., Kolkhidashvili M. R., Slyusar V. N., Sumbatyan A. A. Four-modes neutron reflectometer NR-4M. Preprint PNPI N 2619. Gatchina, 2005, pp. 47.
10. Drabkin G. M., Okorokov L. I., Shchebetov A. F., Borovikova N. V., Gukasov A.G., Egorov A. I., Runov V. V. Poliarizatsiia neitronnogo puchka pri otrazhenii ot namagnichennogo zerkala [Polarization of a neutron bunch at reflection from the magnetized mirror]. Zhurn. eksp. teor. fiziki. [Journal of Experimental and Theoretical Physics], 1975, vol. 69, pp. 1916. (In Russian)
11. Mezei F. Novel polarized neutron devices: supermirror and spin component amplifier. Commun. Phys., 1976, vol. 1, pp. 81.
12. Gukasov A. G., Ruban V. A., Bedrizova M. N. O vozmozhnosti interferentsionnogo uvelicheniia oblasti "zerkal'nogo" otrazheniia neitronov na mnogosloinykh "kvazimozaichnykh" strukturakh [About a possibility of interferential increase in the area "mirror" of reflection of neutrons on multilayered "quasimo-saic" structures]. Pisma v Zhurn. tekhnicheskoi fiziki. [Thechnical Physics Letters], 1977, vol. 3, pp. 130. (In Russian)
13. Schaerpf O. Comparison of theoretical and experimental behaviour of supermirrors and discussion of limitations. Physica (B), 1989, vol. 156, pp. 631.
14. Hayter J.B., Mook H. A. Discrete thin-film multilayer design for X-ray and neutron supermirrors. J. Appl.. Cryst., 1989, vol. 22, pp. 35.
15. Syromyatnikov V. G., Schebetov A.F., Soroko Z.N. Fe-Al neutron polarizing supermirror on a Si crystal substrate with antireflecting Cd layer. Nucl. Instr. and Meth. (A), 1993, vol. 324, pp. 401.
16. Pleshanov N. K., Kolyvanova N. G., Metelev S. V., Peskov B. G., Pusenkov V. M., Syromyat-nikov V. G., Ul'yanov V. A., Schebetov A. F. Interfacial roughness growth and its account in designing CoFeV/TiZr neutron supermirrors with m = 2.5. Physica (B), 2005, vol. 369, pp. 234.
17. Supermirror Co/Ti, m =2.7. Available at: http://www.ill.eu/ (accessed: 01.06.2015).
18. Spin dependent reflectivity and polarization of Fe/Si supermirror coating. Available at: http://www.swissneutronics.ch/product/polarizingdevices.html (accessed: 01.06.2015).
19. Agamalyan M. M., Drabkin G. M., Sbitnev V. I. Spatial spin resonance of polarized neutrons. A tunable slow neutron filter. Phys. Rep., 1988, vol. 168 (5), pp. 265.
Статья поступила в редакцию 10 июня 2015 г.
Контактная информация
Чжо Зо Лин — аспирант; e-mail: kyawzawlinn.49@gmail.com
Сыромятников Владислав Генрихович — кандидат физико-математических наук, доцент; e-mail: svg@pnpi.spb.ru
Kyaw Zaw Lin — post-graduate student; e-mail: kyawzawlinn.49@gmail.com
Syromyatnikov Vladislav Genrikhovich — PhD, Associate Professor; e-mail: svg@pnpi.spb.ru
