Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz

Jülich errichtet neues Neutronenspektrometer in Garching

Ein neues Gerät aus Jülich erweitert die experimentellen Möglichkeiten mit der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) in Garching bei München. Das Neutronenspektrometer TOPAS (Time Of Flight Spectrometer with Polarization Analysis) des Jülich Centre für Neutron Science (JNSC) gehört zu den modernsten Instrumenten seiner Art.

Das Besondere: TOPAS bietet Forschern aus Wissenschaft und Industrie die Chance, insbesondere magnetische Eigenschaften von Materialien zu untersuchen. Im Mittelpunkt potenzieller Anwendungen stehen neue magnetische Werkstoffe für die Informationstechnologie und die Energieforschung ¿ etwa Hochtemperatursupraleiter oder Materialien, die künftig den Energieverbrauch von Kühlschränken und Klimaanlagen deutlich senken könnten. TOPAS wird derzeit im Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) in Garching aufgebaut.

Das neue Instrument ist eine einzigartige Sonderanfertigung, die Wissenschaftler des JCNS entworfen haben. Ein besonderes Teil ist die 30 Tonnen schwere Vakuumkammer, die das JCNS und das Jülicher Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA) in enger Abstimmung konzipiert und gebaut haben. Die Kammer mit einem Durchmesser von 6,5 Metern besteht aus einer Mischung aus Edelstahl und einem nichtmagnetischen Spezialstahl, um die für die Versuche notwendigen extrem sauberen Bedingungen unter Hochvakuum zu ermöglichen. In der Kammer befinden sich die Probe und der Detektor zum Nachweis der gestreuten Neutronen.

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Die Proben werden mit Neutronen aus der Forschungs-Neutronenquelle beleuchtet. Prallen die Neutronen auf Atome der Probe, so ändern sie Richtung und Geschwindigkeit. Durch einen Neutronenchopper wird der Startzeitpunkt festgelegt, ab dem Neutronen auf die Probe treffen. Der Detektor misst mit sehr hoher Genauigkeit, wann die Teilchen die Probe erreichen und in welche Richtung sie abgelenkt werden. Mit diesen Informationen kann etwa die Neutronengeschwindigkeit bestimmt werden. Aus den Ergebnissen ermitteln Forscher beispielsweise, wie gut ein neues Material Temperaturen leiten kann.

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