Konzeption und neutronenoptische Optimierung des kalten Flugzeitspektrometers am FRM-II:
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2001
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 FLUGZEITSPEKTROMETER - PRINZIP UND UEBERSICHT 3
2.1 PRINZIP DES FLUGZEITSPEKTROMETERS. 3
2.1.1 GRUNDLAGEN. 3
2.1.2 PULS-UEBERLAPP UND HOEHERE ORDNUNGEN . 5
2.1.3 INTENSITAET UND ENERGIEAUFLOESUNG. 6
2.2 VARIANTEN UND BEISPIELE . 13
2.2.1 SCHEIBENCHOPPERFLUGZEITSPEKTROMETER. 13
2.2.2 KRISTALLFLUGZEITSPEKTROMETER. 17
2.3 ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN. 20
2.3.1 MESSUNG DER DYNAMIK KONDENSIERTER MATERIE. 20
1
2.3.2 VORTEILE KALTER NEUTRONEN. 20
2.3.3 BEISPIELE. 21
2.4 DER DYNAMISCHE BEREICH. 22
3 THEORIE I - NEUTRONENSTREUUNG 27
3.1 DER WIRKUNGSQUERSCHNITT FUER NEUTRONEN . 27
3.1.1 ZUSAMMENHANG MIT DEM STREUGESETZ. 27
3.1.2 BEISPIELE FUER
S(Q, W)
. 30
3.2 NEUTRONENLEITER. 32
3.2.1 GRUNDLAGEN. 32
I
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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YY YY
11
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.2 BEISPIELE. 34
3.2.3 GEKRUEMMTE LEITER. 40
4 THEORIE II - MONTE-CARLO-SIMULATIONEN 47
4.1 GRUNDLAGEN. 47
4.1.1 PROBLEMSTELLUNG. 47
4.1.2 LOESUNG: MONTE-CARLO-SIMULATIONEN. 48
4.2 ANWENDUNG: RAYTRACING. 50
4.2.1 DER METROPOLIS-ALGORITHMUS. 50
4.2.2 FOKUSSIERUNG . 51
4.3 EINFACHSTREUUNG. 52
4.4 BEISPIELE. 54
4.4.1 QUELLEN . 54
4.4.2 NEUTRONENLEITER. 56
4.4.3 CHOPPER. 56
4.4.4 STREUUNG AN REALEN PROBEN. 57
4.5 PROGRAMME. 59
4.5.1 BEAMLINE. 59
4.5.2 EIGENENTWICKLUNGEN. 60
4.5.3 DAS MCSTAS-PROGRAMMPAKET. 60
4.5.4 VERGLEICH FUER EINEN EINFACHEN GERADEN LEITER. 61
5 ANFORDERUNGSPROFIL AN DAS FLUGZEITSPEKTROMETER 63
5.1 ANFORDERUNGEN AN DAS LEITER- UND CHOPPERSYSTEM. 63
6 OPTIMIERUNG DES LEITERSYSTEMS 65
6.1 DIE KALTE QUELLE AM FRM-II. 65
6.2 DER GEKRUEMMTE LEITER. 67
6.2.1 MODELLIERUNG. 67
6.2.2 DIE LEITERBESCHICHTUNG. 67
LI
INHALTSVERZEICHNIS
IN
6.2.3 WAHL DES LEITERQUERSCHNITTS. 69
6.2.4 DER S-FOERMIG GEKRUEMMTE LEITER. 71
6.3 OPTIMIERUNG DES DOPPELT FOKUSSIERENDEN LEITERS. 73
6.3.1 GEOMETRISCHE RANDBEDINGUNGEN AN DEN LEITER. 73
6.3.2 GENERELLE VORGEHENSWEISE BEI DER OPTIMIERUNG. 75
6.3.3 VERTIKALE FOKUSSIERUNG. 77
6.3.4 HORIZONTALE FOKUSSIERUNG. 80
6.3.5 KOMBINATION ANTITROMPETE/TROMPETE . 83
6.3.6 OPTIMIERUNG DER BESCHICHTUNG. 85
6.3.7 DARSTELLUNG DES FOKUSSIERUNGEFFEKTES. 90
6.4 DER WECHSELLEITER.- . . 93
6.4.1 RANDBEDINGUNGEN. 93
6.4.2 AUSLEGUNG DES WECHSELLEITERS. 93
6.4.3 SIMULATION DES WECHSELLEITERS. 95
6.4.4 VERBESSERUNG DER ^-AUFLOESUNG. 96
6.5 DIE ENDGUELTIGE GEOMETRIE. 99
7 DIE PROBENKAMMER UND DAS SEKUNDAERSPEKTROMETER 101
7.1 PROBENBLENDE.102
7.2 DER RADIALKOLLIMATOR . . . 104
7.3 VOLLSTAENDIGE SIMULATION DER LEITERKAMMER.106
7.4 GASSTREUUNG.109
8 DAS CHOPPERSYSTEM / 111
8.1 ZIEL: VERBESSERUNG DER ENERGIEAUFLOESUNG.111
8.1.1 CHOPPERENTWICKLUNG.111
8.1.2 GEGENLAEUFIG ROTIERENDE CHOPPERSCHEIBEN.112
8.2 TRANSMISSION EINES SCHEIBENCHOPPERSYSTEMS .114
8.2.1 FORMELN ZUR INTENSITAETSBERECHNUNG.114
M
IV
INHALTSVERZEICHNIS
8.2.2 FESTLEGUNG DER ABSTAENDE
LPM, LMS LSD.116
8.2.3 PARAMETER: FENSTERBREITE.119
8.2.4 STELLUNG DER ORDER-REMOVAL(OR)-CHOPPER.121
8.2.5 DEPHASIERUNG UND AUFWEITUNG.128
8.3 MONTE-CARLO-SIMULATIONEN DES CHOPPERSYSTEMS .134
8.3.1 RAUMZEITLICHES RAYTRACING.134
8.3.2 KONTROLLE DER STELLUNG DER OR-CHOPPER.134
8.3.3 ENTKOPPLUNG FRAME-OVERLAP(FO)- UND OR-CHOPPER
. 136
8.3.4 UNTERSETZUNGSVERHAELTNIS DES FO-CHOPPERS.136
8.3.5 EINFLUSS DER FLUGWEGVERLAENGERUNG.138
8.4 ENERGIEAUFLOESUNG TOF-TOF.139
8.4.1 VERGLEICH INIT NEAT/DCS/IN5/IN5-CRC.144
8.4.2 VERGLEICH DER SIMULIERTEN ENERGIEAUFLOESUNG MIT VANADIUM
MESSUNGEN .144
8.4.3 ABSTAND PI - P2 UND ENERGIEAUFLOESUNG.147
8.5 INTENSITAETSABSCHAETZUNGEN.148
8.5.1 BERECHNUNG DER ABSOLUTEN INTENSITAET AM IN5.152
9 EXPERIMENTE AN FLUGZEITSPEKTROMETERN 155
9.1 NEUTRONENSTREUUNG AN GLASBILDNERN.155
9.1.1 MODENKOPPLUNGSTHEORIE .155
9.1.2 PROPYLENCARBONAT.158
9.1.3 METALLISCHE GLASBILDNER.160
9.2 NEUTRONENSTREUUNG AN FLUESSIGEM HELIUM .164
9.2.1 ZIELSETZUNG: DATENENTFALTUNG BEI
FIW # 0.164
9.2.2 FLUESSIGES HELIUM.165
9.2.3 ERGEBNISSE.167
9.2.4 VERGLEICH MESSUNG - SIMULATION.168
9.2.5 UEBERPRUEFUNG DER SIMULATIONEN.171
IV
INHALTSVERZEICHNIS
V
10 SCHLUSSFOLGERUNG UND AUSBLICK 175
11 ABSTRACT 177
A VERWENDETE PROGRAMME 179
A.L BEAMLINE.179
A.2 DAS MCSTAS-PROGRAMMPAKET.182
A.3 EIGENENTWICKLUNGEN.183
A.3.1 BERECHNUNG DER AUFLOESUNGSFUNKTIONEN.183
A.3.2 BESTIMMUNG DER POSITIONEN DER OR-CHOPPER.184
A.3.3 UNTERSETZUNGSVERHAELTNIS DES FO-CHOPPERS.184
A.3.4 VISUALISIERUNG VON NEUTRONENTRAJEKTORIEN.184
B HERLEITUNG DER REFLEKTIVITAET EINER BILAGENSTRUKTUR 185
C AUTOCAD-ZEICHNUNG DER PROBENKAMMER 189
D BILD DES PROTOTYPEN 191
E CAD-ANSICHT DES TOF-TOF 193
F UEBERSICHTSPLAN LEITER HALLE 195
G SYMBOLVERZEICHNIS 197
DANKSAGUNG 215
PUBLIKATIONEN 219
LEBENSLAUF
221 |
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