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Für diese
Anmeldung wird die Priorität
der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2005-64213, angemeldet am 15.
Juli 2005 beim koreanischen Patentamt, beansprucht, auf der sie
basiert und deren Offenbarung durch Bezugnahme hier eingeschlossen
ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Leiter für polarisierte Neutronen und
insbesondere einen in seiner Ausbeute verbesserten Leiter für polarisierte
Neutronen, womit das Problem der geringen Ausbeute von 50% im Fall
eines herkömmlichen
Leiters für
polarisierte Neutronen gelöst
wird.
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Ein
Neutronenleiter ist ein hohles Rohr, das aus mit Nickel oder einer
periodischen Multischicht (Superspiegel) beschichteten Glasplatten
besteht, um kalte Neutronen (nachfolgend als Neutronen bezeichnet),
die von einer Quelle für
kalte Neutronen erzeugt wurden, im Vakuum an eine Vorrichtung zu übermitteln,
und das für
eine lange Distanz mit minimalem Verlust angeordnet ist. Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Neutronenleiter 200 mit
einer gewünschten
Länge gebildet
und erstreckt sich zu einer Vorrichtung, indem eine Mehrzahl Leitereinheiten 210 in
Reihe verbunden ist.
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Unter
Bezugnahme auf 2 weisen
die Leitereinheiten 210 des Neutronenleiters 200 eine Länge von
ungefähr
1 m auf, wobei die Superspiegel in Gestalt eines langgestreckten
Gehäuses
mit viereckigem Querschnitt zusammengebaut sind.
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In
den Superspiegeln 212, welche in der Lage sind, den Total-Reflexionswinkel
um Faktor zwei oder mehr zu vergrößern, sind ein magnetisches
Material mit hoher Streulängendichte
(Ni, Fe, Co) und ein nicht magnetisches Material mit niedriger Streulängendichte
(Si, Ti, Cu) selektiv auf jedem Träger 212a abgelagert,
um einen dünnen
Film 212b als reflektierende Ebene auf einer dem durch
die Leitereinheiten 210 gebildeten inneren Weg gegenüber liegenden
Fläche
zu bilden.
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Folglich
ermöglichen
es die Leitereinheiten 210, dass Neutronen innerhalb eines
Grenzwinkels im Innern von den Superspiegeln 212, die durch Dünnfilm-Ablagerung gebildet
sind, total reflektiert werden.
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Bei
den meisten Elementen, mit Ausnahme einiger Elemente (z.B. Gd, Mn),
weisen die Neutronen eine positive (+) Streulängendichte auf, was bedeutet,
dass der Einfallwinkel von Neutronen zwischen einer Einfallrichtung
und der Oberfläche
eines Mediums größer ist
als der Brechungswinkel in dem Medium, anders als elektromagnetische
Wellen im Bereich von sichtbarem Licht. Eine derartige besondere
Eigenschaft des Neutrons und eines Röntgenstrahls bedeutet, dass
das Neutron und der Röntgenstrahl
von einem Medium vollständig
reflektiert werden können,
wenn sie auf die Oberfläche
aus idealem Material (Medium) innerhalb eines Grenzwinkels einfallen.
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Somit
wurde ein Grundkonzept eines Neutronenleiters Ni58, der in der Lage
ist, Neutronen unter Verwendung der Eigenschaft der vollständigen Reflexion
der Neutronen zu leiten, das heißt weiterzuleiten, im Stand
der Technik vorgeschlagen. Seit diesem Zeitpunkt wurde ein Superspiegel-Leiter
als Neutronenleiter verwendet, welcher unter Verwendung von natürlichem
Nickel und Titan (Ni58: 68%) gebildet ist.
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Neutronen,
Elektronen und Röntgenstrahlen neigen
dazu, in einer Struktur von periodisch wiederholten Kristallebenen
eines Kristalls eines Atoms oder eines Moleküls gebeugt zu werden. Beugung kann
in einer Dünnfilm-Struktur
beobachtet werden, bei der zwei unterschiedliche Materialien künstlich periodisch
wiederholt werden.
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Es
wurde eine Theorie vorgestellt, wonach eine Beugungslinienbreite
zu einem Grenzwinkel erweitert werden kann, indem die Dicke von
wiederholten Multischicht-Dünnfilmen
geändert
wird. Ein Medium, das in der Lage ist, den Total-Reflexionswinkel von Nickel um mehr
als Faktor zwei zu erweitern, indem die oben genannte Theorie angewendet
wird, ist ein Superspiegel 212, welcher für einen
Neutronenleiter 200 verwendet wird.
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Um
die von einer Quelle für
kalte Neutronen 300 erzeugten Neutronen zu einer entfernt
angeordneten Vorrichtung 310 ohne Verlust von Neutronen weiterzuleiten,
wird ein Neutronenleiter 200 mit Vakuum verwendet. Wie
oben beschrieben, wird bei einem Neutronenleiter 200 gemäß dem Stand
der Technik die Eigenschaft genutzt, dass Neutronen vollständig reflektiert
werden, wenn sie auf die Fläche eines
Materials (Medium) innerhalb eines Grenzwinkels einfallen.
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Für Neutronen,
die durch den Neutronenleiter 200 weitergeleitet wurden,
kann es manchmal erforderlich sein, dass der Neutronen-Spin in einer Richtung
vormagnetisiert wird. Unter Verwendung von ferromagnetischem Material
und nicht magnetischem Material für den Superspiegel, um den
Multischicht-Dünnfilm
zu bilden, können
Spin-up polarisierte Neutronen von Spin-down polarisierten Neutronen
getrennt werden. In diesem Fall sollte nur die Art Spin, die für das entsprechende
Gerät 310 erforderlich
ist, verwendet werden, und die restliche Art sollte abgetrennt werden,
um verworfen zu werden.
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Um
Neutronen zu polarisieren und zu liefern, ist ein Leiter für polarisierte
Neutronen erforderlich. Der Leiter für polarisierte Neutronen kann
aus Legierungen von ferromagnetischen Materialien gebildet werden.
Ein Neutron kann aufgrund seines eigenen magnetischen Moments jede
von zwei Spin-Richtungen
aufweisen, das heißt
eine Spin-up-Richtung parallel zu der Richtung eines magnetischen
Felds und eine Spin-down-Richtung, die zu der Richtung eines magnetischen
Feldes antiparallel ist. Die beiden Spin-Richtungen eines Neutrons
haben unterschiedliche Streuvermögen
für ein
magnetisiertes Material zur Folge. Es ist möglich, ein Neutron unter Verwendung
dieser Eigenschaft zu polarisieren.
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Bei
dem Superspiegel 212 des Neutronenleiters 200 zum
Weiterleiten von Neutronen weist, wenn der Dünnfilm 400 aus FeCo
als elektromagnetischem Material 410 und Si als nicht magnetischem
Material 412 in einem Verhältnis von 89:11 zusammengesetzt ist,
das Spin-down-Neutron schließlich
die gleiche Streulängendichte
auf wie die von Si, dem nicht magnetischen Material 412.
Somit wird, wenn der Dünnfilm 400 gebildet
ist, das Spin-up-Neutron 422 gebeugt oder reflektiert,
wohingegen das Spin-down-Neutron 422b nicht gebeugt werden kann,
aber aufgrund der gleichen Streulängendichte wie das Si hindurchdringt,
wobei es nicht in der Lage ist, zwischen FeCo und Si zu unterscheiden,
wie in 3 dargestellt
ist.
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Der
Leiter für
polarisierte Neutronen kann ein Restmagnetismus-Polarisationsleiter
sein. Der Restmagnetismus-Polarisationsleiter ist derart gebildet, dass
ein unter einem magnetischen Feld magnetisierter Dünnfilm 400 seine
Magnetisierung selbst dann nicht verliert, wenn das magnetische
Feld danach entfällt.
Der Restmagnetismus-Polarisationsleiter wird unter Verwendung des
Prinzips eines Tonbandes hergestellt.
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In
dem Restmagnetismus-Polarisationsleiter wird, um die Magnetisierung
leicht durchzuführen, ein
Dünnfilm
aus FeCoV/TiZr gebildet, indem eine fremde Substanz zu der FeCo-Legierung
hinzugefügt wird,
oder ein Dünnfilm
aus FeCo/Ge wird gebildet, indem Ge statt Si verwendet wird.
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Um
Neutronen 422, die von dem Neutronenleiter 200 weitergeleitet
werden, in Spin-up polarisierte Neutronen 422a oder Spin-down
polarisierte Neutronen 422b zu teilen und selektiv zu liefern,
wurde ein herkömmlicher
Leiter für
polarisierte Neutronen 500 wie in 4 dargestellt vorgeschlagen.
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Der
herkömmliche
Leiter für
polarisierte Neutronen 500 zum Erzeugen polarisierter Neutronen wird
vorne mit dem Neutronenleiter 200 verbunden, um Neutronen 422 zu
empfangen, und trennt die Neutronen 422 in Spin-up polarisierte
Neutronen 422a und Spin-down polarisierte Neutronen 422b. Jedoch
weist der herkömmliche
Leiter für
polarisierte Neutronen 500 den Nachteil auf, dass nur ausgewählt polarisierte
Neutronen gesammelt werden (z.B. Spin-up polarisierte Neutronen 422a,
was nur 50% der Neutronen darstellt), und nicht ausgewählte polarisierte
Neutronen (Spin-down polarisierte Neutronen 422b, was 50%
der Neutronen 422 darstellt) während dieses Vorgangs verloren
gehen.
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Verschiedene
Materialien können
zum Herstellen des Leiters für
polarisierte Neutronen 500 zum Polarisieren und Trennen
der Neutronen verwendet werden. Als repräsentatives Beispiel kann eine
Legierung eines ferromagnetischen Materials wie beispielsweise Fe
und Co mit Si verwendet werden. Ein Dünnfilm aus magnetischem Material 410 aus
zum Beispiel FeCo-Legierung, die auf der Fläche eines Superspiegels 510 in
dem herkömmlichen
Leiter für polarisierte
Neutronen 500 abgelagert wird, wird in einem magnetischen
Feld eines ein magnetisches Feld erzeugenden Elementes 520,
das außerhalb
des Leiters für
polarisierte Neutronen 500 installiert ist, magnetisiert.
Neutronen 422, die in den Leiter für polarisierte Neutronen 500 unter
dem Magnetfeld fließen, werden
in Spin-up polarisierte Neutronen 422a und Spin-down polarisierte
Neutronen 422b mit jeweils unterschiedlichen Streulängendichten
geteilt.
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Das
heißt,
dass, da die Streulängendichte der
Spin-down polarisierten Neutronen 422b aufgrund des magnetischen
Materials 410 aus FeCo mit der Streulängendichte der Spin-down polarisierten Neutronen 422b aus
Si, welches ein nicht magnetisches Material 412 ist, übereinstimmt,
wobei der Unterschied zwischen den beiden Materialien 410 und 412 unberücksichtigt
bleibt, alle Spin-down
polarisierten Neutronen 422b unter einem Grenzwinkel des
Superspiegels 510, welcher den Leiter für polarisierte Neutronen 500 bildet, übermittelt
werden. Im Gegensatz dazu werden die Spin-up polarisierten Neutronen 422a von
dem Superspiegel 510, welcher den Leiter für polarisierte
Neutronen 500 bildet, gebeugt und total reflektiert und
in dem Leiter 500 weitergeleitet. Mit einem solchen Prinzip
kann der herkömmliche
Leiter für
polarisierte Neutronen 500 nur die Spin-up polarisierten
Neutronen 422a aus den Neutronen 422 polarisieren,
um diese zu sammeln.
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Da
jedoch der herkömmliche
Leiter für
polarisierte Neutronen 500 eine Art polarisierter Neutronen
separiert, das heißt,
nur die Spin-up polarisierten Neutronen 422a, ohne die
Spin-down polarisierten Neutronen 422b zu sammeln, werden
die Neutronen 422 nur zu 50% im Hinblick auf die gesamte
Sammeleffizienz verwendet.
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In
Gegensatz zu dem Leiter für
polarisierte Neutronen 500, welcher aus Superspiegeln 510 unter
Verwendung des oben beschriebenen magnetischen Materials 410 und
nicht magnetischen Materials 412, das heißt FeCo/Si,
gemäß dem Stand
der Technik besteht, wurde ein die Polarisation des Neutrons umkehrender
Leiter (nicht dargestellt) unter Verwendung von Superspiegeln aus
Co/Cu vorgeschlagen, welcher gestaltet ist, um die Spin-up polarisierten
Neutronen 422a zu übermitteln
und zu entfernen, während
die Spin-down polarisierten Neutronen 422b reflektiert
und gesammelt werden.
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Somit
wurde herkömmlich,
wenn jeweils die Spin-up polarisierten Neutronen 422a oder
die Spin-down polarisierten Neutronen 422b benötigt werden,
der Leiter für
polarisierte Neutronen 500 aus FeCo/Si zum getrennten Sammeln
der Spin-up polarisierten Neutronen 422a verwendet oder
ein Spin-Umkehrer (Spin-Flipper) zum getrennten Erhalten der Spin-down
polarisierten Neutronen 422b verwendet. Diese Leiter für polarisierte
Neutronen sind sehr teuer und erfordern eine präzise Behandlung, werden aber
als ineffizient betrachtet, da die Neutronenausbeute nur ungefähr 50% ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Leiter für polarisierte
Neutronen, mit welchem im Wesentlichen ein oder mehrere Probleme aufgrund
von Einschränkungen
und Nachteilen gemäß dem Stand
der Technik vermieden werden.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leiter für polarisierte
Neutronen vorzusehen, welcher in der Lage ist, Neutronen in Spin-up polarisierte
Neutronen und Spin-down polarisierte Neutronen zu trennen, wobei
der Neutronenverlust minimiert wird.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leiter
für polarisierte
Neutronen vorzusehen, welcher in der Lage ist, effektiv polarisierte
Neutronen zu trennen, eine Reduzierung der Größe zu erreichen und die Installationskosten merklich
zu senken, wobei er eine einfache Struktur aufweist, ohne dass eine
Mehrzahl an Leitern für
polarisierte Neutronen erforderlich ist.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden zum Teil in der folgenden
Beschreibung dargelegt und dem Fachmann zum Teil beim Lesen des
Nachfolgenden oder aus der praktischen Anwendung der Erfindung offenbar.
Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung können realisiert und erhalten werden
durch die Struktur, die in der Beschreibung und den Ansprüchen sowie
in den beigefügten
Zeichnungen aufgezeigt wird.
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Um
diese Ziele und andere Vorteile in Übereinstimmung mit der Zielsetzung
der Erfindung wie hier beschrieben zu erhalten, ist ein Leiter für polarisierte
Neutronen vorgesehen, welcher in der Lage ist, Spin-up polarisierte
Neutronen und Spin-down
polarisierte Neutronen aus Neutronen zu trennen und weiterzuleiten,
wobei der Leiter für
polarisierte Neutronen aufweist:
einen Körper mit einem darin gebildeten
Vakuumraum, durch den Neutronen weitergeleitet werden und welcher
Superspiegel aufweist, die auf einer dem Vakuumraum gegenüber liegenden
Ebene angeordnet sind und mit einem Neutronen reflektierenden Dünnfilm beschichtet
sind;
einen ersten und zweiten Raum, die in dem Körper durch
den Vakuumraum gebildet sind und durch eine erste Platte aufgeteilt
sind, deren Flächen
mit Neutronen reflektierenden Dünnfilmen
beschichtet sind; und
einen Neutronen-Separationsraum, der
durch eine zweite Platte gebildet ist, die an einem Eingang des ersten
Raums angeordnet ist und zu einer Vorderkantenseite der ersten Platte
von einer Innenebene auf einer Seite des Körpers geneigt ist, und eine
dritte Platte, die am Eingang des zweiten Raums angeordnet ist und
zu einer Vorderkantenseite der ersten Platte von einer Innenebene
auf der anderen Seite des Körpers
geneigt ist,
wodurch Spin-up polarisierte Neutronen und Spin-down
polarisierte Neutronen gleichzeitig getrennt und jeweils zu dem
ersten und zweiten Raum übermittelt
werden.
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Gemäß einem
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Leiter für polarisierte
Neutronen vorgesehen, der in der Lage ist, Spin-up polarisierte Neutronen
und Spin-down polarisierte Neutronen aus Neutronen zu trennen, wobei
der Leiter für
polarisierte Neutronen aufweist:
einen Körper mit einem darin gebildeten
Vakuumraum, durch den Neutronen weitergeleitet werden, und welcher
Superspiegel aufweist, die auf einer dem Vakuumraum gegenüber liegenden
Ebene angeordnet sind und mit einem Neutronen reflektierenden Dünnfilm beschichtet
sind;
eine erste Platte, die in dem Körper angebracht ist, um den
Vakuumraum in einen ersten und zweiten Raum aufzuteilen, und welche
mit Neutronen reflektierenden Dünnfilmen
beschichtete Flächen
aufweist;
eine zweite Platte, die an einem Eingang des ersten Raums
angeordnet ist und zu einer Vorderkantenseite der ersten Platte
von einer Innenebene auf einer Seite des Körpers geneigt ist, und welche
eine mit einem Dünnfilm
beschichtete Fläche
aufweist, um Spin-up polarisierte Neutronen zu übermitteln; und
eine dritte
Platte, die an einem Eingang des zweiten Raums angeordnet ist und
zu einer Vorderkantenseite der ersten Platte von einer Innenebene
auf einer anderen Seite des Körpers
geneigt ist, und welche eine mit einem Dünnfilm beschichtete Fläche aufweist,
um Spin-down polarisierte Neutronen zu übermitteln,
wodurch Spin-up
polarisierte Neutronen und Spin-down polarisierte Neutronen gleichzeitig
getrennt und jeweils zu dem ersten und zweiten Raum übermittelt
werden.
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Ein
Bereich des Körpers,
welcher den ersten und zweiten Raum einschließt, und die erste Platte können mit
Ni/Ti in Form eines Dünnfilms
beschichtet sein, so dass Spin-up polarisierte Neutronen oder Spin-down
polarisierte Neutronen darin weitergeleitet werden.
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Ein
Bereich des Körpers,
welcher den ersten Raum und die erste Platte einschließt, kann
mit FeCo/Si oder Ni/Ti in Form eines Dünnfilms beschichtet sein, so
dass Spin-up polarisierte Neutronen darin weitergeleitet werden,
und ein Bereich des Körpers, welcher
den zweiten Raum und die erste Platte einschließt, kann mit Co/Cu oder Ni/Ti
in Form eines Dünnfilms
beschichtet sein, so dass Spin-down polarisierte Neutronen darin
weitergeleitet werden.
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Ein
Bereich des Körpers,
welcher den ersten Raum und die erste Platte einschließt, kann
mit Co/Cu oder Ni/Ti in Form eines Dünnfilms beschichtet sein, so
dass Spin-down polarisierte Neutronen darin weitergeleitet werden,
und ein Bereich des Körpers,
welcher den zweiten Raum und die erste Platte einschließt, kann
mit FeCo/Si oder Ni/Ti in Form eines Dünnfilms beschichtet sein, so
dass Spin-up polarisierte Neutronen darin weitergeleitet werden.
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Damit
der erste Raum Spin-up polarisierte Neutronen weiterleitet, kann
die zweite Platte, die am Eingang des ersten Raums angebracht ist,
Neutronen polarisierende Superspiegel aufweisen, um Spin-up polarisierte
Neutronen zu übermitteln
und Spin-down polarisierte Neutronen zu der dritten Platte des zweiten Raums
zu reflektieren. Damit der zweite Raum Spin-down polarisierte Neutronen
weiterleitet, kann die dritte Platte, die am Eingang des zweiten
Raums angebracht ist, Neutronen polarisierende Superspiegel aufweisen,
um Spin-down polarisierte Neutronen zu übermitteln und Spin-up polarisierte
Neutronen zu der zweiten Platte des ersten Raums zu reflektieren.
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Damit
der erste Raum Spin-down polarisierte Neutronen weiterleitet, kann
die zweite Platte, die am Eingang des ersten Raums angebracht ist,
Neutronen polarisierende Superspiegel aufweisen, um Spin-down polarisierte
Neutronen zu übermitteln
und Spin-up polarisierte Neutronen zu der dritten Platte des zweiten
Raums zu reflektieren. Damit der zweite Raum Spin-up polarisierte
Neutronen weiterleitet, kann die dritte Platte, die am Eingang des
zweiten Raums angebracht ist, Neutronen polarisierende Superspiegel
aufweisen, um Spin-up polarisierte Neutronen zu übermitteln und Spin-down polarisierte Neutronen
zu der zweiten Platte des ersten Raums zu reflektieren.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass sowohl die vorstehende allgemeine
Beschreibung als auch die folgende genaue Beschreibung der vorliegenden
Erfindung beispielhaft und erklärend
sind und als weitere Erläuterung
der Erfindung wie beansprucht vorgesehen sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
beiliegenden Zeichnungsfiguren, welche enthalten sind, um ein besseres
Verständnis
der Erfindung zu liefern, und in diese Anmeldung eingebettet sind
und einen Teil derselben bilden, stellen (eine) Ausführungsform(en)
gemäß der Erfindung
dar und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien
der Erfindung zu erklären.
In den Zeichnungsfiguren sind:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Neutronenleiters gemäß dem Stand
der Technik;
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2 eine
perspektivische Explosionsansicht einer Bindungsstruktur von Superspiegeln,
welche einen Neutronenleiter gemäß dem Stand
der Technik bilden;
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3 eine
Ansicht, welche Polarisationsvorgänge von Spin-up polarisierten
Neutronen und Spin-down polarisierten Neutronen in einem Leiter für polarisierte
Neutronen gemäß dem Stand
der Technik erklärend
darstellt;
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4 eine
Schnittansicht, welche Polarisationsvorgänge in einem Leiter für polarisierte
Neutronen gemäß dem Stand
der Technik darstellt, bei denen Spin-up polarisierte Neutronen
gesammelt werden und Spin-down polarisierte Neutronen entfernt werden;
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5 eine
Strukturansicht, welche das Aussehen eines Leiters für polarisierte
Neutronen gemäß der Erfindung
darstellt, der in einem Neutronenleiter angeordnet ist;
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6 eine
Ansicht, welche die Innenstruktur eines Leiters für polarisierte
Neutronen gemäß der vorliegenden
Erfindung erklärt;
und
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7 und 8 Ansichten,
welche Vorgänge
darstellen, bei welchen Spin-up polarisierte Neutronen und Spin-down
polarisierte Neutronen getrennt werden und in einem Leiter für polarisierte Neutronen
gemäß der vorliegenden
Erfindung gesammelt werden.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Nun
wird genauer auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungsfiguren
dargestellt sind.
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Ein
Leiter für
polarisierte Neutronen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
trennt Spin-up polarisierte Neutronen 22a und Spin-down
polarisierte Neutronen 22b aus Neutronen 22 und
sammelt jeweils die getrennten polarisierten Neutronen 22a und 22b ohne
Verlust.
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Der
Leiter für
polarisierte Neutronen 1 weist einen Körper 12 auf, der aus
Superspiegeln 13 besteht, um die polarisierten Neutronen
weiterzuleiten. Die Superspiegel 13 können Neutronen-Superspiegel
aus Co/Cu oder Ni/Ti enthalten, um Spin-down polarisierte Neutronen 22b zu
reflektieren, oder Neutronen-Superspiegel
aus FeCo/Si oder Ni/Ti, um Spin-up polarisierte Neutronen 22a zu
reflektieren. Der Leiter für
polarisierte Neutronen kann die polarisierten Neutronen in maximaler
Menge ohne Verlust erhalten, indem eine Kombination dieser Superspiegel
verwendet wird.
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Unter
Bezugnahme auf 6 weist der erfindungsgemäße Leiter
für polarisierte
Neutronen 1 einen Neutronen-Separationsraum 10 auf,
der an einem vorderen Ende gebildet ist und einen ersten und zweiten
Raum 50 und 60 aufweist, welche jeweils Wege zum
Weiterleiten von Spin-up und Spin-down polarisierten Neutronen 22a und 22b sind,
die an deren Vorderseite gebildet sind, um die polarisierten Neutronen 22a und 22b in
maximaler Menge zu erfassen.
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Um
einen Raum in dem Körper 12 in
den Neutronen-Separationsraum 10 und den ersten und zweiten
Raum 50 und 60 zu teilen, sind die erste Platte 30 aus
einem Superspiegel für
nicht polarisierte Neutronen, die zweite Platte 32 und
die dritte Platte 34 aus Superspiegeln für polarisierte
Neutronen in dem Körper 12 angeordnet.
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Das
heißt,
dass der erfindungsgemäße Leiter
für polarisierte
Neutronen 1 einen in diesem gebildeten Vakuumraum aufweist,
durch welchen Neutronen weitergeleitet werden, und einen Körper 12 aufweist,
der aus Superspiegeln 13 besteht, welche eine dem Vakuumraum
gegenüber
liegende, mit einem Neutronen reflektierenden Dünnfilm beschichtete Fläche aufweisen.
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Der
Körper 12 kann
mit Ni/Ti in Form eines Dünnfilms
beschichtet sein, welcher die nicht polarisierten Superspiegel 13 bildet,
um Spin-up polarisierte Neutronen 22a und/oder Spin-down
polarisierte Neutronen 22b weiterzuleiten.
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Ebenfalls
kann der Körper 12 mit
FeCo/Si beschichtet sein, so dass Spin-up polarisierte Neutronen 22a darin
weitergeleitet werden können,
oder kann mit Co/Cu beschichtet sein, so dass Spin-down beschichtete
Neutronen 22b darin weitergeleitet werden können.
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Der
erfindungsgemäße Leiter
für polarisierte Neutronen 1 weist
den ersten Raum 50 und den zweiten Raum 60 auf,
die durch die erste Platte 30 geteilt sind. Die erste Platte 30 ist
in dem Körper 12 angebracht
und weist eine mit einem Neutronen reflektierenden Dünnfilm beschichtete
Fläche
auf.
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Der
erste und zweite Raum 50 und 60 bilden Durchlässe, durch
welche die Spin-up
polarisierten Neutronen 22a oder die Spin-down polarisierten Neutronen 22b getrennt
und weitergeleitet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 6 ist der Innenraum des Körpers 12 durch
die erste Platte 30 geteilt.
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Die
erste Platte 30 weist eine plattenförmige Struktur auf und ihre
beiden Enden sind in dem Körper 12 befestigt,
um den ersten und zweiten Raum 50 und 60 jeweils
in dem oberen und unteren Bereich zu bilden. Die Fläche der
ersten Platte 30 ist ebenfalls mit Ni/Ti in Form einen
Dünnfilms
beschichtet, so dass die Spin-up polarisierten Neutronen 22a und/oder
die Spin-down polarisierten Neutronen 22b weitergeleitet
werden können.
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Die
erste Platte 30 ist ebenfalls mit FeCo/Si beschichtet,
so dass Spin-up polarisierte Neutronen 22a weitergeleitet
werden können,
oder mit Co/Cu beschichtet, so dass Spin-down beschichtete Neutronen 22b weitergeleitet
werden können.
Ebenfalls kann eine Seite der ersten Platte 30 mit FeCo/Si
und die andere Seite mit Co/Cu beschichtet sein.
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Ebenfalls
ist, obwohl die erste Platte 30 in 6 so dargestellt
ist, dass sie den Innenseitenraum des Körpers 12 senkrecht
teilt, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und
die erste Platte 30 kann in dem Körper 12 senkrecht
angeordnet sein, um den Innenraum waagerecht zu teilen. Die vorliegende
Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern schließt alle
oben genannten Anordnungen ein.
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Der
erfindungsgemäße Leiter 1 weist
einen Neutronen-Separationsraum 10 auf, der an der Vorderseite
des ersten und zweiten Raums 50 und 60 gebildet
ist. Der Neutronen-Separationsraum 10 wird durch die zweite
Platte 32, die am Eingang des ersten Raums 50 angeordnet
ist und zur Vorderkantenseite der ersten Platte 30 von
einer Innenebene auf einer Seite des Körpers 12 geneigt ist,
und die dritte Platte 34 gebildet, die am Eingang des zweiten Raums 60 angeordnet
ist und zur Vorderkantenseite der ersten Platte 30 von
einer Innenebene auf der anderen Seite des Körpers 12 geneigt ist.
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Somit
werden die Neutronen 22, die in den Leiter für polarisierte
Neutronen 1 fließen,
in dem Neutronen-Separationsraum 10 in Spin-up polarisierte
Neutronen 22a und Spin-down neutralisierte Neutronen 22b getrennt,
und die Spin-up polarisierten Neutronen 22a und die Spin-down
polarisierten Neutronen 22b werden auf der Rückseite
jeweils durch den ersten und zweiten Raum 50 und 60 weitergeleitet.
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Ein
ein magnetisches Feld erzeugendes Element 70 zum Erzeugen
eines magnetischen Feldes für
die Neutronen 22, um die Neutronen 22 primär parallel
oder anti-parallel mit dem magnetischen Feld auszurichten, ist an
der Außenseite
des Leiters für polarisierte
Neutronen 1 angeordnet.
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Die
Neutronen 22 werden in dem Neutronen-Separationsraum 10 durch
das ein magnetisches Feld erzeugende Element 70 in Spin-up
polarisierte Neutronen 22a und Spin-down polarisierte Neutronen 22b getrennt.
Die polarisierten Neutronen 22a und 22b werden
von der zweiten und dritten Platte 32 und 34,
welche auf einer Schräge
angeordnete Superspiegel sind, zu dem ersten und zweiten Raum 50 und 60 übermittelt
oder reflektiert.
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Die
zweite Platte 32 ist am Eingang des ersten Raums 50 angeordnet
und zu der Vorderkantenseite der ersten Platte 30 von einer
Innenebene auf einer Seite des Körpers 12 geneigt
und weist eine mit einem Dünnfilm
(z.B. Co/Cu) beschichtete Fläche auf,
welche die Spin-up polarisierten Neutronen 22a übermittelt.
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Die
dritte Platte 34 ist am Eingang des zweiten Raums 60 angeordnet
und zu der Vorderkantenseite der ersten Platte 30 von einer
Innenebene auf einer Seite des Körpers 12 geneigt
und weist eine mit einem Dünnfilm
(z.B. FeCo/Si) beschichtete Fläche auf,
welche die Spin-down polarisierten Neutronen 22b übermittelt.
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Die
Neutronen 22 werden durch den Neutronen-Separationsraum 10,
der aus der zweiten und dritten Platte 32 und 34 in
dem Körper 12 gebildet
ist, getrennt, um in den ersten und zweiten Raum 50 und 60 zu
fließen.
Die getrennten Neutronen werden ständig in dem ersten und zweiten
Raum 50 und 60 reflektiert und zu einer Vorrichtung
weitergeleitet, welche jeweils die polarisierten Neutronen 22a und 22b benötigt.
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Zu
diesem Zweck sind ein Körper 12,
welcher den ersten und zweiten Raum 50 und 60 einschließt, und
die erste Platte 30 mit einem Dünnfilm aus Ni/Ti wie in 7 dargestellt
beschichtet, so dass Spin-up polarisierte Neutronen 22a und/oder Spin-down
polarisierte Neutronen 22b weitergeleitet werden können.
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Ebenfalls
unter Bezugnahme auf 7 sind ein Körper 12, welcher den
ersten Raum 50 einschließt, und die erste Platte 30 mit
einem Dünnfilm aus
FeCo/Si oder Ni/Ti beschichtet, so dass die Spin-up polarisierten
Neutronen 22a weitergeleitet werden können, und ein Körper 12,
welcher den zweiten Raum 60 einschließt, und die erste Platte 30 mit
einem Dünnfilm
aus Co/Cu oder Ni/Ti beschichtet, so dass Spin-down polarisierte
Neutronen 22b weitergeleitet werden können.
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Unter
Bezugnahme auf 8 kann, im Gegensatz zu der
oben beschriebenen Konstruktion, ein Körper 12, der den ersten
Raum 50 und die erste Platte 30 einschließt, mit
einem Dünnfilm
aus Co/Cu oder Ni/Ti beschichtet sein, so dass Spin-down polarisierte
Neutronen 22b weitergeleitet werden können, und ein Körper 12,
der den zweiten Raum 60 und die erste Platte 30 einschließt, mit
einem Dünnfilm
aus FeCo/Cu oder Ni/Ti beschichtet sein, so dass Spin-up polarisierte
Neutronen 22a weitergeleitet werden können.
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Damit
der erste Raum 50 Spin-up polarisierte Neutronen 22a weiterleitet,
weist die zweite Platte 32, die am Eingang des ersten Raums 50 angebracht
ist, Neutronen polarisierende Superspiegel auf, um Spin-up polarisierte
Neutronen 22a zu übermitteln und
Spin-down polarisierte Neutronen 22b zu der dritten Platte 34 des
zweiten Raums 60 zu reflektieren. Deswegen weist die zweite
Platte 32 einen darauf abgelagerten Dünnfilm aus Co/Cu auf.
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Damit
ferner der zweite Raum 60 Spin-down polarisierte Neutronen 22b weiterleitet,
weist die dritte Platte 34, die am Eingang des zweiten
Raums 60 angebracht ist, Neutronen polarisierende Superspiegel
auf, um Spin-down polarisierte Neutronen 22b zu übermitteln
und Spin-up polarisierte Neutronen 22a zu der zweiten Platte 32 des
ersten Raums 50 zu reflektieren. Deswegen weist die dritte
Platte 34 einen darauf abgelagerten Dünnfilm aus FeCo/Si auf.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können die
Positionen der zweiten Platte 32 und der dritten Platte 34 sowie
die Positionen des ersten Raums 50 und des zweiten Raums 60 senkrecht
oder horizontal geändert
werden.
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Entsprechend
dem erfindungsgemäßen Neutronenleiter 1 mit
dem oben genannten Aufbau wirkt, wenn die Neutronen 22 in
den an der Vorderseite des Körpers 12 eines
herkömmlichen
Neutronenleiters 200 gebildeten Neutronen-Separationsraum 10 fließen, ein
Magnetfeld auf die Neutronen 22 durch das ein Magnetfeld
erzeugende Element 70 ein.
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Nachdem
die Neutronen zunächst
parallel oder anti-parallel zu dem Magnetfeld durch das Magnetfeld
in dem Neutronen-Separationsraum 10 ausgerichtet sind,
werden die Neutronen 22 in Spin-up polarisierte Neutronen 22a und
Spin-down polarisierte Neutronen 22b durch die beiden Arten
von Spiegeln für
polarisierte Neutronen, d.h. die zweite Platte 32 und die
dritte Platte 34, getrennt.
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Da
die zweite Platte 32 und die dritte Platte 34 in
einer sich gegenüberliegenden
Schräge
angeordnet sind und mit einem Dünnfilm
auf Co/Cu oder FeCo/Si beschichtet sind, übermittelt die mit einem Co/Cu-Dünnfilm beschichtete
zweite Platte 32 die Spin-up polarisierten Neutronen 22a und
reflektiert die Spin-down polarisierten Neutronen 22b total
zu der dritten Platte 34 des zweiten Raums 60.
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Ferner übermittelt
die mit einem Dünnfilm aus
FeCo/Si beschichtete dritte Platte 34 die Spin-down polarisierten
Neutronen 22b und reflektiert die Spin-up polarisierten
Neutronen 22a total zu der zweiten Platte 32 des
ersten Raums 50.
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Somit
bestehen nur die Spin-up polarisierten Neutronen 22a, welche
die zweite Platte 32 durchlaufen haben, und die Spin-up
polarisierten Neutronen 22a, die von der dritten Platte 34 reflektiert
wurden und die zweite Platte 32 durchlaufen haben, in dem ersten
Raum 50. Die oben genannten Spin-up polarisierten Neutronen 22a werden
durch den ersten Raum 50, der durch die Dünnfilm-Schichten
aus Ni/Ti oder FeCo/Si des Körpers 12 und
die erste Platte 30 eingeschlossen wird, nach vorn weitergeleitet.
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Ebenfalls
bestehen nur die Spin-down polarisierten Neutronen 22b,
welche die dritte Platte 32 durchlaufen haben, und die
Spin-down polarisierten Neutronen 22b, die von der zweiten
Platte 32 reflektiert wurden und die dritte Platte 34 durchlaufen
haben, in dem zweiten Raum 60. Die oben genannten Spin-down
polarisierten Neutronen 22b werden total reflektiert, um
durch den zweiten Raum 60, der durch die Dünnfilmschichten
aus Ni/Ti oder Co/Cu des Körpers 12 und
die erste Platte 30 eingeschlossen wird, weitergeleitet
zu werden.
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Wie
oben beschrieben, werden die Neutronen 22, die in Spin-up
polarisierte Neutronen 22a und Spin-down polarisierte Neutronen 22b getrennt
wurden, ständig
total reflektiert und zu einer gewünschten Vorrichtung durch den
ersten und zweiten Raum 50 und 60 in dem Körper 12,
der aus einer Kombination aus den herkömmlichen Superspiegeln für nicht-polarisierte
Neutronen der Art Ni/Ti und den Superspiegeln für polarisierte Neutronen der
Art FeCo/Si und der Art Co/Cu besteht, weitergeleitet.
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Der
erste und zweite Raum 50 und 60 leiten die getrennten
Spin-up polarisierten Neutronen 22a und die Spin-down polarisierten
Neutronen 22b durch den herkömmlichen Neutronenleiter 200,
der an der Rückseite
des Körpers 12 angeschlossen
ist, weiter.
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Somit
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da sowohl die Spin-up polarisierten Neutronen 22a als
auch die Spin-down polarisierten Neutronen 22b getrennt
und gesammelt werden, der Verlust an polarisierten Neutronen minimiert
werden. Ferner ist, obwohl der erste und zweite Raum 50 und 60 zum Weiterleiten
der Spin-up polarisierten Neutronen 22a und der Spin-down
polarisierten Neutronen 22b in dem Körper 12 senkrecht
geteilt sind, die vorliegende Erfindung nicht auf diese Struktur
beschränkt,
sondern der erste und zweite Raum 50 und 60 können waagerecht
angeordnet sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können Neutronen
in Spin-up polarisierte Neutronen und die Spin-down polarisierte
Neutronen getrennt und gesammelt werden, so dass der Verlust an
Neutronen minimiert wird und die polarisierten Neutronen effektiv
erhalten werden.
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Mit
der vorliegenden Erfindung können
polarisierte Neutronen in einer einfachen Struktur ohne eine Mehrzahl
an Leitern für
polarisierte Neutronen effektiv getrennt werden, wodurch eine Vorrichtung mit
einer weniger großen
Struktur und merklich gesenkten Herstellungskosten für ein polarisierte
Neutronen trennendes und sammelndes Gerät erhalten wird.
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Ferner
wird der Verlust an Spin-up polarisierten Neutronen und Spin-down
polarisierten Neutronen minimiert, so dass die Herstellungszeit
polarisierter Neutronen bei einer Vorrichtung, wo die Neutronen
verwendet werden, reduziert wird und die Effizienz des Verfahrens
verbessert wird.
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Es
ist für
den Fachmann offensichtlich, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen
an der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können. Somit
ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen
und Änderungen
der Erfindung einschließt
unter der Voraussetzung, dass diese in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche und
ihrer Entsprechungen fallen.