1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 7, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 7, стр. 102-107

Резонансная нейтронная рефлектометрия на компактном источнике нейтронов

Е. С. Никова a, *, Ю. А. Саламатов a, Е. А. Кравцов a, b

a Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
620990 Екатеринбург, Россия

b Уральский Федеральный университет
620002 Екатеринбург, Россия

* E-mail: e.nikova@mail.ru

Поступила в редакцию 25.12.2022
После доработки 21.02.2023
Принята к публикации 21.02.2023

Аннотация

В статье представлен подход для решения фазовой проблемы в нейтронной рефлектометрии (в том числе в рефлектометрии поляризованных нейтронов), основанный на эффекте резонансного взаимодействия ядер изотопов гадолиния 155Gd и 157Gd с тепловыми нейтронами. Этот эффект используют для реализации метода опорного слоя, который позволяет по результатам трех экспериментов восстановить комплексный коэффициент отражения исследуемого образца. Знание комплексного коэффициента отражения дает возможность модельно-независимого анализа потенциала взаимодействия, как ядерного, так и магнитного. Основное применение данного подхода – изучение строения слоев и межслойных границ, а также определение магнитного состояния многослойных металлических наногетероструктур. Приведена теоретическая основа метода, заключающаяся в нанесении на исследуемый образец слоя гадолиния с известными параметрами, один из которых можно контролируемо варьировать. Подробно описана схема проведения эксперимента на примере модельных численных расчетов. Приведен наглядный экспериментальный результат для простого однослойного образца ниобия, для которого были рассчитаны модуль и фаза коэффициента отражения. Предложены перспективные направления усовершенствования метода и возможные направления дальнейшей работы. Сформулированы пожелания к характеристикам компактного источника нейтронов, необходимым для оптимальной реализации предлагаемого метода.

Ключевые слова: поляризованные нейтроны, резонансная нейтронная рефлектометрия, многослойные наноструктуры, опорный слой, комплексный коэффициент отражения, компактный источник нейтронов, фазовая проблема.

Список литературы

  1. Klibanov M.V., Sacks P.E. // J. Math. Phys. 1992. V. 33. № 11. P. 3813.

  2. Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B.1995. V. 52. P. 10827.

  3. de Haan V.O., van Well A.A., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. № 15. P. 10831.

  4. Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B. 1998. V. 58. P. 15416.

  5. Majkrzak C.F., Berk N.F., Silin V. // Phys. Rev. B. 2000. V. 283. P. 248.

  6. Kirby B.J., Kienzle P.A., Maranville B.B., Berk N.F., Krycka J., Heinrich F., Majkrzak C.F. // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2012. V. 17. P. 44.

  7. Majkrzak C.F., Carpenter E., Heinrich F., Berk N.F. // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 102212.

  8. Lynn J.E., Seeger P.A. // Atomic Data Nucl. Data Tables. 1990. V. 44. Iss. 2. P. 191.

  9. Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Bodnarchuk V.I., Ustinov V.V. // Physica B. 2019. V. 552. P. 58.

  10. Павлов К.А., Коник П.И., Коваленко Н.А., Кулевой Т.В., Серебренников Д.А., Субботина В.В., Павлова А.Е., Григорьев С.В. // Кристаллография. 2022. V. 67. № 1. Р. 5.

  11. Lekner J. // Exact results. In: Theory of Reflection of Electromagnetic and Particle Waves. Developments in Electromagnetic Theory and Applications, V. 3. Springer Science Business Media Dordrecht, 1987. C. 12.

  12. de Haan V.O., van Well A.A., Sacks P.E., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1996. V. 221. P. 524.

  13. Majkrzak C.F., Berk N.F., Perez-Salas U.A. // Langmuir. 2003. V. 19. P. 7796.

  14. Zimmerman K.M. Advanced Analysis Techniques for X‑ray Reflectivities: Theory and Application. Karlsruhe, 2005. 190 p.

  15. Никова Е.С, Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Макарова М.В., Проглядо В.В., Устинов В.В., Боднарчук В.И., Нагорный А.В. // Физика металлов и металловедение. 2019. V. 120. P. 913.

  16. Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Ustinov V.V., Bodnarchuk V.I., Nagorny A.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. V. 14. P. 161.

  17. Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Ustinov V.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2021. V. 15. P. 899.

  18. Никова Е.С., Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Проглядо В.В, Жакетов В.Д., Миляев М.А. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2022. № 11. C. 1. https://www.doi.org/10.31857/S1028096022110176 (в печати).

  19. Book A., Kienzle P.A. // Physica B: Condensed Matter. 2020. V. 588. P. 412181.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал