DE19936898C1

DE19936898C1 - Neutronenpolarisator

Info

Publication number: DE19936898C1
Application number: DE19936898A
Authority: DE
Inventors: Thomas Krist
Original assignee: Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: FR2812118A1; FR2812118B1

Abstract

Es wird ein Neutronenpolarisator angegeben, der mindestens eine Schichtenfolge aus einer neutronenleitenden Schicht (A), Neutronen winkelselektiv reflektierenden Schichten (B1, B2) und einer neutronenabsorbierenden Schicht (C) sowie einer spinselektiv reflektierenden Schicht (D) aufweist. Die neutronenleitende Schicht (A) ist jeweils konisch ausgebildet und an deren einer Fläche, der Grundfläche eine erste winkelselektiv reflektierende Schicht (B1) angrenzt, der sich die neutronenabsorbierende Schicht (C) anschließt, an die eine weitere winkelselektiv reflektierende Schicht (B2) angrenzt. An einer zweiten Seitenfläche, die in einem kleinen Winkel zur Grundfläche verläuft, grenzt die spinselektiv reflektierende Schicht (D) an. Eine zweite, analog aufgebaute Schichtenfolge schließt sich an die erste Schichtenfolge derart an, daß nunmehr die keilförmig ausgebildete neutronenleitende Schicht (A) in umgekehrter Richtung folgt, so daß die Grundflächen der beiden Schichtenfolgen parallel verlaufen. Diese Schichtenfolgen wiederholen sich beliebig oft und sind derart angeordnet, daß jeweils die beiden an die neutronenleitenden Schichten (A) eines Schichtpakets angrenzenden Schichten (B1 und B2) durch eine diagonal zwischen ihnen angeordnete spinselektiv reflektierende Schicht (D) verbunden sind, während die beiden keilförmig ausgebildeten neutronenleitenden Schichten (A) durch diese spinselektiv reflektierende Schicht (D) voneinander getrennt sind. Somit ist gewährleistet, daß ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Neutronenpolarisator der aus einer sich wiederholenden Schichtenfolge von neutronenleitenden Schichten und neutronenbeeinflussenden Schichten besteht.

Als Neutronenpolarisatoren bezeichnet man Bauteile, die einen Neutronenstrahl mit fehlender oder unbekannter Polarisation in zwei Strahlen bekannter Polarisation ("spin up" und "spin down") aufspalten.

Ein Polarisator unter Verwendung eines Heuslerkristalls wird in A. Freund, R. Pynn, W. G. Stirling and C. M. E. Zeyen in Physica B 120 (1983) 86-90 beschrieben, wonach dieser Heuslerkristall aus einem unpolarisierten Neutronenstrahl 73% der Neutronen mit der gewünschten Spin-Komponente mit einer Polarisation von mehr als 95% reflektiert.

Eine zweite Methode beschreiben W. Heil, K. Andersen, D. Hofmann, H. Humblot, J. Kulda, E. Lelievre-Berna, O. Schärpf and F. Tasset in Physica B 241-243 (1998) 56-63, wonach mit einem ³He Spin-Filter, bei einer Transmission von 23% eine Polarisation von 95% erreicht werden kann.

Als Beispiel für eine dritte Methode ist in F. Mezei in: Neutron Optical Devices, ed. C. Majkrzak, Proc. SPIE 983, pp 10-17 das Prinzip einer polarisierenden "cavity" beschrieben, und in Th. Krist, C. Pappas, Th. Keller and F. Mezei, Physica B 213-214 (1995) 939-941, wird eine Realisierung dieses Vorschlags vorgestellt. Bei dieser Vorrichtung wird in einen an den Außenwandungen verspiegelten Neutronenleiter diagonal eine spinselektiv reflektierende Schicht eingebracht. Diese spinselektiv reflektierende Schicht transmittiert für einen bestimmten Bereich von Einfallswinkeln der Neutronen lediglich die gewünschte Spinkomponente, während die andere Spinkomponente reflektiert wird.

In Th. Krist, S. J. Kennedy, T. J. Hicks und F. Mezei, Physica B 241-243 (1998) 82-85 ist ein Kompaktpolarisator beschrieben, bei dem als neutronenleitende Schichten Siliziumwafer verwendet werden. Auf die Siliziumwafer sind auf einer Seite eine Superspiegelschicht und auf der gegenüberliegenden Seite eine absorbierende Schicht aufgebracht. Ein Bauelement ist aus bis zu 100 beschichteten Siliziumwafern aufgebaut. Der Kompaktpolarisator weist eine Krümmung auf, die einer Auslenkung von ca. einer wafer-Dicke entspricht. Wird die Absorptionsschicht weggelassen, kann der Kompaktpolarisator als Weiche betrieben werden, der die eine Spin-Komponente reflektiert und die andere transmittiert, wodurch zwei polarisierte Neutronenstrahlen unterschiedlicher Spinkomponente und in unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung entstehen.

Den bekannten Einrichtungen nach dem bekannten Stand der Technik haften insbesondere folgende Nachteile an.

Heusler-Kristalle der erforderlichen Qualität sind am Markt nicht in ausreichender Menge erhältlich und sind sehr teuer. Polarisierende Filter weisen eine geringe Transmission auf, d. h. die Einrichtung hat zu große Verluste. Die beschriebene polarisierende "cavity" weist große Abmessungen auf. Bei dem Kompaktpolarisator wird die Flugbahn der Neutronen verändert. Soll die Richtung der Neutronen nicht verändert werden, ist ein Polarisator im sogenannten Transmissionsmodus anzuwenden, wobei der Polarisator in Verbindung mit ein oder zwei Kollimatoren verwendet wird. Durch die Verwendung mehrerer Bauelemente steigt der Verlust der Anordnung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Neutronenpolarisator vorzuschlagen, der eine hohe Polarisation erzielt, durch geringe Kanalbreiten kleine Abmessungen des Bauteils und den Einsatz bei kleinen Neutronenwellenlängen ermöglicht, geringe Verluste aufweist, die Flugbahn der zu untersuchenden Neutronen nicht störend beeinflußt und kostengünstig herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Polarisator eine Schichtenfolge aus neutronenleitenden Schichten und neutronenbeeinflussenden Schichten aufweist. Die neutronenleitende Schicht besteht aus einer keilförmig ausgebildeten Siliziumschicht, an deren erste Seitenfläche (Grundfläche) eine die Neutronen winkelselektiv reflektierende Schicht angrenzt, an die wiederum eine neutronenabsorbierende Schicht angrenzt und an die sich wiederum eine winkelselektiv reflektierende Schicht anschließt. Die andere Seitenfläche, die einen Anstellwinkel von einigen Zehntelgrad zu der ersten Seitenfläche aufweist, ist mit einer spinselektiv reflektierenden Schicht versehen. Diese spinselektiv reflektierende Schicht transmittiert die gewünschte Spinkomponente während die andere Spinkomponente bis zu einem Winkel reflektiert wird, der größer ist als der Grenzwinkel der winkelselektiv reflektierenden Schicht an der ersten Seitenfläche. Die Schichtenfolge kann sich beliebig oft wiederholen, bis das so gebildete Schichtpaket Abmessungen erreicht, die mindestens dem Strahldurchmesser entsprechen. Der Neutronenpolarisator kann aus einem Schichtpaket oder aus mehreren Schichtpaketen aufgebaut sein. Werden zwei Schichtpakete hintereinander angeordnet, so sind die jeweiligen die Neutronen beeinflussenden Schichten derart angeordnet, daß zwischen zwei benachbarten, parallel verlaufenden Grundflächen der neutronenleitenden Schichten, die mit neutronenabsorbierenden Schichten und winkelselektiv reflektierenden Schichten versehen sind, eine durchgängige diagonale Verbindung besteht, die aus einer spinselektiv reflektierenden Schicht gebildet ist, die jeweils auf den keilförmig abgeschrägten Seitenflächen der neutronenleitenden Schichten angeordnet ist.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Neutronenpolarisators sind die einzelnen Schichtpakete konisch ausgeführt, indem die benachbarten Grundflächen der neutronenleitenden Schichten nicht parallel, sondern mit einem geringen Winkel zueinander verlaufen.

Vorteilhafterweise werden für die spinselektiv reflektierende Schicht polarisierende Superspiegel verwendet, die beispielsweise aus einem Schichtsystem aus FeCo-Si bestehen. Die winkelselektiv reflektierende Schicht besteht beispielsweise aus Nickel und die absorbierende Schicht aus Gadolinium.

Der Polarisator kann sehr kompakt aufgebaut und durch die relativ geringen Kanalbreiten mit kurzen Baulängen realisiert werden, wodurch sich auch die Absorptionsverluste reduzieren. Je nach Wahl des Winkels zwischen den beiden beschichteten Flächen können bei einer Baulänge von ca. 5 cm Neutronen mit Wellenlängen ab ca. 0.1 nm polarisiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsvarianten des Neutronenpolarisators können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Anordnung der Schichtenfolge bei einem Schichtaufbau (Schnitt);

Fig. 2 Anordnung der Einzelschichten zu einem Schichtpaket;

Fig. 3 Anordnung von zwei Schichtpaketen mit gegenseitiger Verzahnung;

Fig. 4 Anordnung von zwei Schichtpaketen mit Fortsetzung der neutronenbeeinflussenden Schichten;

Fig. 5 Anordnung von zwei Schichtpaketen mit spiegelbildlich und versetzt angeordnetem zweitem Schichtpaket.

In Fig. 1 ist die Anordnung der Schichtenfolge zum Aufbau eines Neutronenpolarisators in einer Draufsicht dargestellt. Die neutronenleitende Schicht A, die aus Silizium besteht, ist keilförmig ausgebildet. Auf ihrer einen Seitenfläche, der Grundfläche, die parallel zur mittleren Flugrichtung der Neutronen angeordnet ist, ist sie mit einer bis zu einem bestimmten Winkel reflektierenden Schicht B1 versehen. Auf dieser winkelselektiv reflektierenden Schicht B1 ist eine absorbierende Schicht C angeordnet, der wiederum eine winkelselektiv reflektierende Schicht B2 folgt. Die zweite Seitenfläche, die zur Grundfläche mit einem geringen Winkel geneigt verläuft, ist mit einer spinselektiv reflektierenden Schicht D beschichtet.

Eine zweite, analog aufgebaute Schichtenfolge schließt sich an die erste Schichtenfolge derart an, daß nunmehr die keilförmig ausgebildete neutronenleitende Schicht A in umgekehrter Richtung folgt, so daß die Grundflächen der beiden Schichtenfolgen parallel verlaufen.

Wird beispielsweise ein derartiger Neutronenpolarisator durch schichtweises Aufbringen der Einzelschichten auf ein entsprechendes (hier nicht dargestelltes) Substrat hergestellt, wird zuerst eine winkelselektiv reflektierende Schicht B2 auf dieses Substrat aufgebracht, der eine neutronenabsorbierende Schicht C und eine weitere winkelselektiv reflektierende Schicht B1 folgen. Auf diese erste Schichtenfolge wird die neutronenleitende Schicht A mit unterschiedlicher Stärke aufgebracht, wobei die maximale Schichtdicke am rechten Ende der Schicht erreicht wird und am linken Ende die Schichtdicke auf Null abfällt. Auf diese so erzeugte abgeschrägte zweite Seitenfläche der neutronenleitende Schicht A wird eine spinselektiv reflektierende Schicht D aufgebracht. Somit entsteht eine erste keilförmige Schichtstruktur des Neutronenpolarisators. Nun wird eine zweite keilförmige neutronenleitende Schicht A aufgebracht, jetzt in entgegengesetzter Richtung verjüngt, d. h. die maximale Schichtdicke wird am linken Ende der Schicht erreicht, am rechten Ende wird eine Schichtdicke von Null erreicht. Anschließend wird eine winkelselektiv reflektierende Schicht B2 aufgebracht, der eine neutronenabsorbierende Schicht C folgt, auf die wiederum eine winkelselektiv reflektierende Schicht B1 aufgebracht wird. Damit ist eine rechteckförmige Schichtenfolge entstanden, bei der die beiden Grundflächen der neutronenleitenden Schichten A, mit den sich anschließenden winkelselektiv reflektierenden Schichten B1 und B2 sowie den neutronenabsorbierenden Schichten C, parallel verlaufen. Die beiden an die neutronenleitenden Schichten A eines Schichtpakets angrenzenden Schichten B1 und B2 sind durch eine diagonal zwischen ihnen angeordnete spinselektiv reflektierende Schicht D verbunden, während die beiden keilförmig ausgebildeten neutronenleitenden Schichten A durch diese spinselektiv reflektierende Schicht D voneinander getrennt sind. Diese so entstandene Schichtenfolge wiederholt sich vielfach bis zu einer Gesamtstärke, die etwa dem Durchmesser des auftreffenden Neutronenstrahls entspricht. Vorteilhafterweise wird man dieses Schichtpaket einschließlich Substrat derart dimensionieren, daß es im Strahlengang angeordnet werden kann. Damit alle Neutronen auf den Polarisator treffen, sind in diesem Falle zwei Schichtpakete derart hintereinander anzuordnen, daß jeweils dem Substrat des einen Pakets die aktive Schichtenfolge des anderen Pakets vor- bzw. nachgeordnet ist.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsvariante des Neutronenpolarisators dargestellt. In diesem Falle ist jede keilförmige Einzelschichtenfolge, die analog zum ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist, separat hergestellt worden. Bei dieser Einzelschichtenfolge ist auf der einen Seite, der Grundfläche der neutronenleitenden Schicht A zuerst eine erste winkelselektiv reflektierende Schicht B1 angeordnet auf der dann die neutronenabsorbierende Schicht C angeordnet ist und dann nochmals eine winkelselektiv reflektierende Schicht B2 folgt. Auf der anderen Seite, der abgeschrägten Seite der neutronenleitenden Schicht A ist die spinselektiv reflektierende Schicht D angeordnet. Diese Einzelschichtenfolgen lassen sich übereinander angeordnet zu einem Schichtpaket fügen, wobei alle Grundflächen der neutronenleitenden Schichten A, mit den sich anschließenden winkelselektiv reflektierenden Schichten B1, B2 und den neutronenabsorbierenden Schichten C parallel zueinander verlaufen, ebenso wie auch die keilförmig abgeschrägten Seitenflächen mit den spinselektiv reflektierenden Schichten D jeweils parallel zueinander verlaufen.

In der Fig. 3 wird eine dritte Ausführungsvariante des Neutronenpolarisators dargestellt. Als neutronenleitende Schicht A wird in diesem Fall ein keilförmiges Siliziumstück verwendet. Da sich das aus einem Wafer gefertigte Siliziumstück aus technologischen Gründen auf der einen Seite nicht auf die Stärke Null verjüngen läßt, werden zwei gleichartige Schichtpakete in Strahlrichtung hintereinander angeordnet. Die einzelnen Siliziumstücke werden auf der einen Seite, nach bekannten Verfahren (z. B. schleifen) auf beispielsweise ein Drittel der Ausgangsstärke verjüngt, so daß ein keilförmiges Siliziumstück entsteht, das auf der einen Seitenfläche (Grundfläche) mit der ersten winkelselektiv reflektierenden Schicht B1 sowie der neutronenabsorbierenden Schicht C versehen ist, der eine weitere winkelselektiv reflektierende Schicht B2 folgt. Auf der keilförmig abgeschrägten Seitenfläche des Siliziumstücks wird die spinselektiv reflektierende Schicht D angeordnet.

Derartige beschichtete Einzelstücke werden zu einem Schichtpaket aufgebaut, so daß die Grundflächen und die abgeschrägten Seitenflächen jeweils parallel zueinander verlaufen. Ein zweites, gleichermaßen aufgebautes Schichtpaket ist um 180° gedreht und derart hinter dem ersten Schichtpaket angeordnet, daß die verjüngten Enden der Siliziumstücken jeweils in die entsprechenden Lücken des ersten Schichtpakets eingreifen. Somit überlappen sich die an die abgeschrägten Seitenflächen anschließenden spinselektiv reflektierenden Schichten D sowie die sich an die Grundflächen anschließenden winkelselektiv reflektierenden Schichten B und die absorbierenden Schichten C der beiden Schichtpakete auf einer gewissen Länge. Dabei liegen die entsprechenden Schichten D sowie die Schichten B1 und B2 auf dieser Länge aneinander an. Es entsteht auch bei dieser Anordnung eine durchgängige diagonale spinselektiv reflektierende Schicht D zwischen den sich an die Grundflächen anschließenden winkelselektiv reflektierenden Schichten B1, B2 der beiden Schichtpakete.

In der Fig. 4 wird eine vierte Ausführungsform dargestellt, die der zuvor beschriebenen Ausführung sehr ähnelt. Der Unterschied besteht darin, daß die Siliziumstücken auf der einen Seite nur auf die Hälfte der Ausgangsstärke verjüngt werden, das bei den geringen Waferdicken technologisch besser zu realisieren ist. Da die Siliziumstücken auf die Hälfte der Ausgangsstärke verjüngt wurden, ist eine Überlappung der beiden Schichtpakete nicht möglich. Die beiden Schichtpakete werden analog der Ausführung nach Fig. 3 derart hintereinander angeordnet, daß sich die einzelnen winkelselektiv reflektierenden Schichten B1, B2 und die absorbierenden Schichten C sowie die spinselektiv reflektierenden Schichten D vom ersten Schichtpaket sich jeweils im zweiten Schichtpaket fortsetzen. Somit befindet sich auch bei dieser Anordnung eine durchgängige diagonale spinselektiv reflektierende Schicht D zwischen den sich an die Grundflächen anschließenden winkelselektiv reflektierenden Schichten B1, B2 der beiden Schichtpakete.

Eine weitere Ausführungsform des Neutronenpolarisators ist in Fig. 5 dargestellt. Auch bei dieser Ausführungsform werden keilförmige Siliziumstücke verwendet, die auf die Hälfte der Ausgangsstärke verjüngt sind, wobei ein erstes Schichtpaket analog zur Ausführung gem. Fig. 4 aufgebaut ist. Ein baugleiches zweites Schichtpaket wird spiegelbildlich und derart versetzt hinter dem ersten Schichtpaket angeordnet, daß an der Berührungsfläche (Spiegelfläche) zwischen den beiden Schichtpaketen die Endflächen der spinselektiv reflektierenden Schichten D des ersten Schichtpakets jeweils mit den Endflächen der winkelselektiv reflektierenden Schichten B2 des zweiten Schichtpakets und die Endflächen der winkelselektiv reflektierenden Schichten B2 des ersten Schichtpakets jeweils mit den Endflächen der spinselektiv reflektierenden Schichten D des zweiten Schichtpakets übereinstimmen. Durch die versetzte Anordnung der spinselektiv reflektierenden Schichten D in den beiden hintereinander angeordneten Schichtpaketen ist gewährleistet, daß jedes auf der Seite S1 in eine neutronenleitende Schicht A des Neutronenpolarisators eintretende Neutron mindestens einmal auf eine spinselektiv reflektierende Schicht D trifft, sofern es nicht bereits vorher, wegen des zu großen Auftreffwinkels auf die erste winkelselektiv reflektierende Schicht B1 durch diese transmittiert und in der dahinter liegenden absorbierednen Schicht C absorbiert wird.

Die einzelnen Schichtenpakete können auch konisch ausgeführt werden. Das kann dadurch erreicht werden, daß die Einzelschichten zueinander angekippt werden oder die keilförmigen neutronenleitenden Schichten A mit unterschiedlicher Schichtstärke ausgeführt werden. Bei dieser Art der Ausführung, bei der die Schichtenfolge unverändert ist, kann erreicht werden, daß der Spinzustand der von einer Probe gestreuten Neutronen in einem größeren Winkelbereich analysiert werden kann, da die Grundflächen der neutronenleitenden Schichten A in diesem Fall jeweils radial auf die Probe ausgerichtet sind. Die Eintrittsfläche S1 ist hier kleiner als die Austrittsfläche S2.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Neutronenpolarisators anhand der Fig. 3 beschrieben. Diese Beschreibung gilt entsprechend für alle dargestellten Ausführungsformen.

Zur Veranschaulichung sind einige Flugbahnen von Neutronen dargestellt. Die Neutronen 1 und 2, weisen die nicht gewünschte Spin-Komponente und die Neutronen 3 und 4 weisen die gewünschte Spin-Komponente auf. Die Neutronen treffen an der Seitenfläche S1 auf die neutronenleitende Schicht A des Polarisators.

Das Neutron 1 trifft nach dem Eintritt in die neutronenleitende Schicht A auf die winkelselektiv reflektierende Schicht B1, wird dort infolge des großen Auftreffwinkels transmittiert und trifft danach auf die absorbierende Schicht C und wird absorbiert. Ist der Auftreffwinkel eines Neutrons auf die winkelselektiv reflektierende Schicht B1 kleiner als der Grenzwinkel, wird das Neutron reflektiert und trifft anschließend auf die spinselektiv reflektierende Schicht D und wird auch dort reflektiert, da es nicht die gewünschte Spinkomponente hat. Danach trifft es dann wieder, diesmal mit einem größeren Auftreffwinkel auf eine winkelselektiv reflektierende Schicht B1 bzw. B2. Ist nun der Auftreffwinkel größer als der Grenzwinkel, wird das Neutron transmittiert und trifft danach auf die absorbierende Schicht C und wird absorbiert. Ist der Auftreffwinkel immer noch kleiner als der Grenzwinkel, wiederholt sich dieser Vorgang bis der Auftreffwinkel des Neutrons auf eine winkelselektiv reflektierende Schicht B1 bzw. B2 größer als der Grenzwinkel ist und das Neutron durch die winkelselektiv reflektierende Schicht B1 bzw. B2 transmittiert wird und in der dahinterliegenden absorbierenden Schicht C absorbiert wird.

Das Neutron 2 trifft nach seinem Eintritt in die neutronenleitende Schicht A auf die spinselektiv reflektierende Schicht D, wird dort reflektiert, da es die entsprechende, nicht gewünschte Spinkomponente hat und trifft auf die winkelselektiv reflektierende Schicht B2. In Abhängigkeit vom Auftreffwinkel wird das Neutron transmittiert und trifft danach auf die absorbierende Schicht C und wird absorbiert oder es wird reflektiert. Es gilt das gleiche, wie es zuvor für das Neutron 1 dargestellt wurde.

Das Neutron 3 trifft nach seinem Eintritt in die neutronenleitende Schicht A auf die spinselektiv reflektierende Schicht D, wird dort, da es die entsprechende, die gewünschte Spinkomponente hat, transmittiert und verläßt an der zweiten Seitenfläche S2 den Neutronenpolarisator ohne auf eine weitere die Neutronen beeinflussende Schicht zu treffen.

Das Neutron 4 trifft nach seinem Eintritt in die neutronenleitende Schicht A auf die winkelselektiv reflektierende Schicht B1, wird dort reflektiert, da der Auftreffwinkel geringer als der Grenzwinkel ist und trifft danach auf die spinselektiv reflektierende Schicht D und wird dort transmittiert, da es die entsprechende, die gewünschte Spin-Komponente hat und verläßt an der zweiten Seitenfläche S2 das Bauelement.

So wird erreicht, daß an der zweiten Seitenfläche S2 nur Neutronen mit der gewünschten Spinkomponente austreten. An Hand dieser Figur wird auch deutlich, daß diese transmittierten Neutronen, auch nach einer Reflexion, ihren Winkel relativ zur mittleren Flugrichtung beibehalten.

Aufgrund der realisierbaren geringen Kanalbreiten ist die erforderliche Baulänge des Neutronenpolarisators für gleiche Wellenlängen etwa zehn bis einhundertmal kleiner als bei einer vergleichbaren cavity-Anordnung nach dem Stand der Technik.

Im Vergleich zum Kompaktpolarisator im Transmissionsmodus wird eine wesentlich höhere Ausbeute erzielt, da hier keine zusätzlichen Kollimatoren benötigt werden und die mehrfache Transmission durch die Superspiegel entfällt, die eine nicht vernachlässigbare Absorption aufweisen.

Claims

1. Neutronenpolarisator, aufweisend eine Schichtenfolge aus neutronenleitenden Schichten (A), Neutronen winkelselektiv reflektierenden Schichten (B1, B2), Neutronen spinselektiv reflektierenden Schichten (D) und neutronenabsorbierenden (C) Schichten, wobei

1. 1.1 die neutronenleitenden Schichten (A) eine geringe Absorption für die Neutronen aufweisen,
- 1. 1.1.1 die neutronenleitenden Schichten (A) jeweils keilförmig ausgebildet sind,
- 2. 1.1.2 der Neigungswinkel der keilförmig abgeschrägten Seitenflächen der neutronenleitenden Schichten (A) zur Grundfläche der neutronenleitenden Schichten (A) einige Zehntel Grad beträgt,
2. 1.2 die Grundfläche der neutronenleitenden Schicht (A) mit einer ersten winkelselektiv reflektierenden Schicht (B1) versehen ist,
- 1. 1.2.1 an die sich eine absorbierende Schicht (C) anschließt
- 2. 1.2.2 und an die sich eine zweite winkelselektiv reflektierenden Schicht (B2) anschließt,
- 3. 1.2.3 die Grundflächen der neutronenleitenden Schichten (A) jeweils nahezu parallel zur mittleren Flugrichtung der Neutronen angeordnet sind,
3. 1.3 die keilförmig abgeschrägten anderen Seitenflächen der neutronenleitenden Schichten (A) mit einer spinselektiv reflektierenden Schicht (D) versehen sind,
4. 1.4 sich diese Schichtenfolge beliebig oft wiederholt.

2. Neutronenpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen der neutronenleitenden Schichten (A) parallel zueinander angeordnet sind.

3. Neutronenpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen der neutronenleitenden Schichten (A) mit einem geringen Anstellwinkel zueinander angeordnet sind.

4. Neutronenpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmig abgeschrägten Seitenflächen der neutronenleitenden Schichten (A) parallel zueinander angeordnet sind.

5. Neutronenpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spinselektiv reflektierenden Schichten (D) aneinander anliegen.

6. Neutronenpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich beliebig oft wiederholende Schichtenfolge als ein Schichtpaket ausgebildet ist.

7. Neutronenpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Schichtpakete derart in Strahlrichtung hintereinander angeordnet sind, daß die jeweiligen die Neutronen beeinflussenden Schichten (B1, B2, C, D) des ersten Schichtpakets sich im zweiten Schichtpaket fortsetzen.

8. Neutronenpolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Schichtpakete derart in Strahlrichtung hintereinander angeordnet sind, daß das zweite Schichtpaket spiegelbildlich zum ersten Schichtpaket angeordnet, aber derart versetzt ist, daß an der Berührungsfläche, die der gemeinsamen Spiegelfläche entspricht, zwischen den beiden Schichtpaketen jeweils die spinselektiv reflektierende Schicht (D) des ersten Schichtpakets mit jeweils der zweiten neutronenabsorbierenden Schicht (B2) des zweiten Schichtpakets und jeweils die zweite neutronenabsorbierende Schicht (B2) des ersten Schichtpakets mit der spinselektiv reflektierenden Schicht (D) des zweiten Schichtpakets auf gleicher Höhe angeordnet ist.

9. Neutronenpolarisator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Schichtpakete konisch ausgebildet sind.

10. Neutronenpolarisator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die neutronenleitende Schicht aus Silizium gebildet ist.

11. Neutronenpolarisator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Neutronen spinselektiv reflektierende Schicht (D) als Superspiegel, beispielsweise bestehend aus einem Schichtensystem aus FeCo-Si, ausgebildet und die die Neutronen absorbierende Schicht (C) aus Gd gebildet ist.

12. Neutronenpolarisator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Neutronen spinselektiv reflektierende Schicht (D) als Einzelschicht aus beispielsweise Fe gebildet ist.