Способ определения дифференциальных поляризационных характеристик ферромагнитной пленки на ультрахолодных нейтронах

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТЖ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПЛЕНКИ НА УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНАХ, включакиций , измерения эффектов однократного и двукратного пропускания ультрахолодных нейтронов пленкой,по которым судят о дифференциальных поляризационных -характеристиках пленки на пропускание нейтронов, отличающийся тем, что, с целью определения поляризационных характеристик пленки на пропускание и отражение нейтронов и повьшение точности определения поляризационных хар теристик пленки на пропускание нейтронов ,, дополнительно на исследуемой пленке проводят измерения эффектов двукратного пропускания с первым и вторым прохождением нейтронов в направлении от первой стороны пленки к второй, с первым прохождением от второй стороны пленки к первой и. с 3 вторым прохождением от первой стороны пленки к второй, трехкратного отражения от первой и второй сторон пленки отдельно, перед кахос ым отдельньм прохождением и отражением поток нейтронов изотропизируют в ловушке и по измеренным эффектам пропусканий и отражений, нейтронов судят о дифференщ1альных поляризационных характеристиках .пленки.

А. 09) (И1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

y g G 01 Т 1/32

ОГ)ИСАНИЕ ЙЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3551316/18-25 (22) 11.02.83 (46) 30.06.85. Вюл. И. 24 (72) Ю.В.Никитенко (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.387.426 (088.8) (56) 1. Лобашов В.И. и др. Препринт

Ф 37, ЛИЯФ, AH СССР, Ленинград, 1973.

2. Таран Ю.В. Сообщение ОИЯИ, р. 3-9307, Дубна 1975.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3480091, кл. G 01 Т 1/32, 1982 (прототнп) . (54)(57) СПОСОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПЛЕНКИ НА

УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНАХ, включающий измерения эффектов однократного и двукратного пропускания ультрахолодных нейтронов пленкой, ° по которым судят о дифференциальных поляризационных.характеристиках пленки на пропускание нейтронов, о т л и ч а— ю щ и и .с я тем, что, с целью определения поляриэационнык характеристик пленки на пропускание и отражение нейтронов и повышение точности определения поляризационных характеристик пленки на пропускание нейтронов, дополнительно на исследуемой пленке проводят измерения эффектов двукратного пропускания с первым и вторым прохождением нейтронов в направлении от первой стороны пленки к второй, с первым прохождением от второй стороны пленки к первой и. с вторым прохождением от первой сторо- I ны пленки к второй, трехкратного отражения от первой и второй сторон пленки отдельно,.перед каждым отдельным прохождением и отражением поток нейтронов изотропизнруют в ло- и

° Ю вушке и по измеренным эффектам пропусканий и отражений. нейтронов судят о дифференциальных попяриэационных характеристиках, пленки.

1101010

Изобретение относится к экспериментальной физике и может быть использовано в физике ультрахолодных нейтронов (УХН).

Известен способ определения средней по двум ферромагнитным пленкам поляризующей эффективности пленки, включающей измерение эффекта пропускания УХН через две пленки при осуществлении переворота спина УХН между пленками и без него. Способ определяет, так называемую, интегральную характеристику пленки, зависящую от поляризационных дифференциальных характеристик пленки на пропускание УХН (1) .

Известен способ определения средней по направлениям потоков УХН на пленку поляризующей эффективности пленки, включающий измерение эффекта двукратного пропускания УХН пленкой, в котором первое прохождение УХН осуществляется в направлении от первой стороны пленки к второй, а второе прохождение УХН осуществляется от второй стороны пленки к первой. Способ также определяет интегральную характеристику пленки (2) .

Оба способа не позволяют определить поляриэационных дифференциаль- 30 ных характеристик пленки на пропускание УХН.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения дифференциальных поляризационных характерис- gg тик ферромагнитной пленки на УХН, включающий измерения эффектов однократного и двукратного пропускания

УХН пленкой, по которой судят о дифференциальных поляризационных ха- 4п .рактеристиках пленки на пропускание нейтронов )3) .

Известный способ определения поляризационных дифференциальных характеристик пленки на пропускание 45

УХН, включает измерение эффектов однократного и двукратного пропускания каждой из двух используемых пленок с реверсом спина УХН и без него и эффектов трехкратного пропусканин на двух пленках вместе

Способ не позволяет одновременно определить поляризационные дифференциальные характеристики пленки на пропускание и отражение УХН. Способ недостаточно точно определяет поляризационные дифференциальные характеристики пленки на пропускание УХН, Действительно, эффект пропускания

УХН, а значит и поляризацнонные характеристики пленки на пропускание, определяются видом углового распределения потока УХН и распределением плотности потока УХН в сечении пленки. В способе поток падает на пленки как слева, так и справа, поэтому должны быть одинаковыми условия формирования потоков слева и справа.

В способе же прототипа поток с одной стороны подходит прямо из канала УХН, а с второй стороны он подходит после разворачивания прошедшего потока. Возникающая при этом неопределенность из-за различия по " токов слева и справа даже при пропусканиях через одну пленку может, в зависимости от исследуемой пленки, привести к 1007 и более ошибке в определении поляризационных характеристик пленки.

При осуществлении трехкратных пропусканий на двух пленках изменяется угловое распределение и распределение плотности потока УХН. После прохождения первой пленки, что также создает условия неравенства потоков слева и справа для второй пленки.

Ошибка в определении характеристик пленок определяется характеристиками первой пленки и может быть также 100Х.

Наличие двух пленок. приводит к переотражению УХН между пленками, в итоге эффект пропускания будет на самом деле содержать и эффекты многократных отражений, что также.занижает точность определения поляризационных характеристик на пропускание..

Из-за отсутствия 1007 эффективности дополнительной операции реверса спинов УХН также возникает неопределенная ошибка в определении поляризационных характеристик.

Цель изобретения — определение ифференциальных поляризационных хаактеристик пленки на пропускание и отражение УХН и повышение точности определения дифференциальных поляриэационных характеристик пленки на пропускание УХН.

Эта цель достигается тем, что в способе определения дифференциальных поляризационных характеристик ферромагнитной пленки на ультрахолодных нейтронах, включающем измерение эффектов однократного и двукратного пропускания ультрахолодных нейтронов

1101010 4 пленкой, по которым судят- о дифферен- циальных полярнзационных характеристиках пленки .на пропускание нейтро-, нов, дополнительно на исследуемой " пленке проводят измерения эффектов 5 двукратных пропусканий УХН с первым прохождением в направлении от первой стороны пленки к второй и с. вторым прохождением в направлении от второй стороны пленки к первой, с первым и вторым прохождением от первой стороны пленки к второй, с первым прохождением от второй стороны пленки к первой и с вторым прохождением от первой стороны пленки к второй, трехкратных отражений от первой .и второй сторон пленки отдельно, перед каждым отдельным прохождением и отражением поток нейтронов изотропизируют в ловушке и по изме- Ю ренным эффектам пропусканий и отражений нейтронов судят о дифференциальных,поляризационных характеристиках пленки.

Сущность способа состоит в следующем. В общем случае характеристиками пленки на пропускание УХН являются элементы матриц пропускания слева и справа от пленки

30 а„а +

Т= .0 a= определяющие вероятность нейтрону перейти из одного "+(-)" спинового состояния в другое спиновое состояние "+(.-)" при прохождении пленки.

Аналогично, характеристиками пленки на отражение УХН являются элементы матриц отражения

b, Ъ

Для исключения ошибок в определении поляризационных характеристик пленки угловые распределения УХН, падающих на исследуемую пленку слева и справа должны быть одинаковыми и повторяемыми при каждом прохождении УХН через пленку и отражении от нее. Это достигается легко реализуе- «;0 мой операцией изотропизации потока

УХН в ловушках. В этом случае для элементов матриц пропускания и отражения имеют место. дополнительные десять соотношений, упрощающих. спо- у

: соб определения поляризационных ха: рактеристик с использованием только исследуемой пленки I а; =а",,Ъ, =Ъ+,Ь,+ -Ъ+ =1-(a„ a )И: «1 + + + + Ъ =1-(ai а +)

Для определеййя,шестнадцати поляризационных характеристик. пленки на отражение и пропускание УХН производится измерение шести эффектов: однократного пропускания, трех двукратных пропусканий и двух трехкратных отражений УХН, из которых составляются недостающие шесть уравнений.

Способ использует только исследуе= мую пленку, что позволяет создать одинаковые условия формирования потока УХН слева и справа от места установления. пленки и исключить неточности определения поляризационных характеристик, присущие способупрототипу, который. использует две пленки. Способ позволяет. исключить операцию реверса спина УХН и связанную с ней ошибку в определении поляризационных характеристик.

«Способ реализуется устройством, показанным на чертеже, где канал.

УХН 1, заслонка канала 2, первая вдовушка 3, заслонка- первой ловушки

4, вторая ловушка-5, первая заслонка второй ловушки 6„ вторая заслонка второй ловушки 7., устройство поворота, ввода и вывода пленки иэ канала 8, отражатель УХН 9, устройство ввода и вывода отражателя из ка нала 10, детектор УХН 11, заслонка детектора 12 °

Устройство имеет две ловушки 3 и 5, в которых производится иэотропизация потока УХН после.прохождения УХН через. пленку в канале 1 или отражения от нее. Возможность эапирания УХН.в ловушках обеспечивает в конечном итоге реализацию способа определения поляризационных дифференциальных характеристик пленки на пропускание и отражение УХН с использованием только исследуемой пленки. Симметрия устройства относительно места установки пленки.или отражателя. 9 в канал обеспечивает формирование одинаковых;потоков УХН слева и справа от пленки в канале.

Для исключения диффузного отражения

УХН, эаннжающего точность определения поляризационных характеристик, канал выполнен зеркальным.

Устройство работает циклически без обеспечения статистической точности. Каждый цикл работы устройст»ohio!o

30 ва позволяет определить все шестнадцать поляризационных характеристик и состоит из восьми различных под.циклов. В каждом подцикле производится соответствующий ему измериTBJlbHblA l. 8 H MOHHTOPHbIA 3„1- jî8 счета УХН детектором 11. Подциклы имеют свой набор операций, но одно общее начальное состояние (заслонки 2,4,7,12 закрыты, заслонка 6 открыта, пленка по каналу 8 и отражатель 9 по каналу.10 выведены из канала !) и одну общую первую. операцию (напуск УХН иэ 1.в ловушку 3 с помощью заслонки 2).

Пять первых подциклов осуществляют калибровочное, однократное и двукратное пронускания УХН через пленку путем перепуска УХН из ловушки

3 в ловушку 5 (перепуск первый 1), затем перепуска УХН из ловушки 5 в ловушку 3 (перепуск второй 2) и выпуска УХН из ловушки 3 на детектор

11. Различие между подциклами первым и пятым состоит в операциях с пленкой с помощью устройства 8: подцикл первый пленка выведена иэ канала при обоих перепусках, подцикл второй пленка перед первым.перепуском вводится в канал, а перед вторым перепуском выводится из канала, подцикл третий - пленка перед первым перепуском вводится в канал и первой стороной обращена к ловушке 3, подцикл четвертый как подцикл третий,35 .но пленка второй стороной обращена к ловущке 3, подцикл пятый — пленка перед первым перепуском вводится в канал первой стороной к 3, а перед вторым перепуском пленка поворачи- 40 о вается на 180, так что обращена второй стороной к ловушке 3. После первого перепуска закрываются заслонки 4 и 6 и открывается заслонка 12 и производится мониторный счет 45 ()„;Зщ) детектором 11, после чего открывается ловушка 4 и выводится пленка и УХН, запертые между ловушками, вытекают на детектор, опорожняя канал 1. В поддикле 6 УХН 3 раза 50 вытекают из ловушки 3 с помощью заслонки. 4. на отражатель 9, установленный в канале и 3 раза запирают отраженные УХН в ловушке 3, после чеrom выпускают на детектор. Счет Ы этого подцикла J< является калибровочным для измерения эффектов трехкратных отражений и учитывает пропускание канала в геометрии,отражения, подобно тому, как счет 3 учи- тывает пропускание .канала в геометрии пропускания. В подцикле седьмом осуществляется трехкратное отражение от первой стороны пленки, а в подцикле восьмом от второй стороны пленки, для чего производится операция, как в подцикле шестом, но с установленной в канале, пленкой с первой (второй) стороной к ловушке

3. Мониторные счеты3 -. производят .06 08 за время движения УХН от ловушки 3 и обратно. Между последовательными отражениями после эапирания УХН в ловушке 3 производят опорожнение канала между ловушками, для чего выводят отражатель (пленку) из кана-. ла и открывают заслонку 6 и 7. Из измеренных счетов составляются эффект однократного пропускания !! =3 /Д

1 2 эффекту двукратных пропусканий < 2> 1

Я =), (Д.,К =,Н = — и эффектытрехкрат.ных отражений ц !1 = ., где

"z г 8

5=, > 2=

z . 8 ь .7-8

23о 8 23

Эффекты пропускании и отражении выражаются через определяемые дифференциальные поляризационные характе ристики на пропускание и отражение УХН.

Преимущество предложенного спосоГ ба заключается и следующем.. Способ определяет весь набор лоляризационных характеристик пленки как ! на пропускание, так и на отражение .

УХН. Знание этих характеристик позволяет выбирать необходимые пленки к экспериментам как в геометрии про:пускания, так и в геометрии отражения. При контроле процесса изготовления пленки появляется возможность направлять процесс так, чтобы получить пленку с нужными параметрами.

Способ определяет характериетики несимметричной пленки, что является необходимым из-за отсутствия технологии получения симметричной пленки для УХН.