1 / 28

Нейтронная дифракция при высоких давлениях

Нейтронная дифракция при высоких давлениях. Кичанов С.Е. Козленко Д.П., Лукин Е.В., Савенко Б.Н. Объединенный институт ядерный исследований Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка. Нейтронная дифракция при высоком давлении. Атомное окружение. Длина связи между атомами. Допирование

inara
Download Presentation

Нейтронная дифракция при высоких давлениях

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Нейтронная дифракция при высоких давлениях КичановС.Е. Козленко Д.П., Лукин Е.В., Савенко Б.Н. Объединенный институт ядерный исследований Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка

  2. Нейтронная дифракция при высоком давлении Атомное окружение Длина связи между атомами Допирование (химическое давление) Химическое взаимодействие, насыщение Температура Плавление, косвенный эффект… Давление !!! Метод контролированного изменения межатомных расстояний

  3. Нейтронная дифракция при высоком давлении 1 ГПa=10 кбар=10 000 атм Контролируемое изменение межатомных взаимодействий Геофизика и науки о Земле Физика конденсированных сред Физика Солнечной системы • Структурные фазовые переходы • Магнитные фазовые переходы • Изменения электронной структуры • Изменения физических свойств • Моделирование структуры и свойств конденсированных сред • Создание моделей строения Земли • Моделирование поведения вещества в земной коре • Создание моделей строения других планет • Моделирование поведения вещества в коре других планет

  4. Нейтронная дифракция при высоком давлении 1 ГПa=10 кбар=10 000 атм Дифракция на источниках синхротронного излучения Дифракция на нейтронных источниках ~1022 ~1010 • Соединения, содержащие легкие • элементы: H, Li, O, F и др. • Соединения, содержащие • изотопы • Соединения, содержащие • элементы с близкими атомными • номерами • Магнитнаяструктура • Высокая проникающая • способность Heavy atom H H D Dubrovinsky, L. et al. Implementation of micro-ball nanodiamond anvils for high-pressure studies above 6Mbar. Nat. Commun. 3:1163 doi: 10.1038/ncomms2160 (2012).

  5. Нейтронная дифракция при высоком давлении: активно развивающая методика на мировых нейтронных источниках LLB (France): G6.1 ILL (France): D20 IR-8 (Russia): DISK ISIS (UK) – Pearl PSI (Switzerland): HRPT SNS (USA):SNAP J-Parc (Japan): PLANET ИБР-2(Russia): DN-12 and DN-6 дифрактометры

  6. Нейтронография при высоком давлении V ~ 1-10см3 V ~ 1-5мм3 Камера типа поршень-цилиндр Газовая камера 7-8 ГПа P ~ 1 ГПа P ~ 2ГПa Камера “Тороид” V ~ 5-100 мм3 ИР-8, ДИСК Orphee, LLB, G6.1 ИБР-2, ДН-12 и ДН-6 10-20 ГПа

  7. Высокопоточный импульсный реактор ИБР-2

  8. Нейтронный спектрометр ДН-12для исследования микрообразцов при высоком давлении h=50 мм V=100 см3 h=0.5 мм V=1 мм3 Типичный размер образца микрообразец

  9. Нейтронный спектрометр ДН-12 1n0 нейтроны Детекторные кольца Образец

  10. Нейтронный спектрометр ДН-12для исследования микрообразцов при высоком давлении

  11. Нейтронный спектрометр ДН-12для исследования микрообразцов при высоком давлении 1. Поток нейтронов на образце (при мощности реактора 2 МВт___________________________2·106n/sm2/s. 2. Время пролетная база: замедлитель-образец________________________ 26.0 m, образец-детектор__________________________0.4 и 0.6 m. 3. Диапазон: длин волн_____________________________0.8 - 10 Å, углов рассеяния__________________________45° - 135°, dhkl_______________________________________0.6 - 13 Å. 4. Разрешение(d/d , d=2 Å): на 2=90__________________0.022, на 2=135___________________0.012. 6. Телесный угол детекторов___________________________0.125 sr. 7. Объем образца_____________________________________0.5-3 mm3 8. Достижимые давления______________________________5-10 ГПa. 9. Диапазон температур_______________________________10 - 300 К.

  12. Нейтронный спектрометр ДН-12: камеры высокого давления с сапфировыми наковальнями Максимальное давление 7 ГПа = 70 000 атмосфер

  13. Нейтронный спектрометр ДН-12: техника сапфировых наковален

  14. Нейтронный спектрометр ДН-12: основные направления исследований • Кристаллическая и магнитная структура материалов при высоком давлении • Структурные и магнитные фазовые переходы • P-T фазовые диаграммы материалов • Изменения в магнитной структуре материалов при давлении Исследования атомной динамики материалов при высоком давлении методом неупругого рассеяния нейтронов • Исследования кристаллической и магнитной структуры материалов малого объема • Трудносинтезированные образцы • HP-HT синтез sample ~80 публикаций в российских и зарубежных журналах

  15. Нейтронный спектрометр ДН-12: исследование фазовых диаграмм органических кристаллов Ориентационно-разупорядоченная фаза II (пр. гр. Pm-3m) Ориентационно-упорядоченная фаза IV (пр. гр. P-43m)

  16. Нейтронный спектрометр ДН-12: магнитные фазовые переходы в манганитах FM AFM A-TYPE 7.5ГПа 0 ГПа La0.67Ca0.33MnO3 Pr0.7Ca0.3Mn0.9Fe0.1O3 Pr0.7Ca0.3MnO3 Pr0.8Na0.2MnO3 Pr0.15Sr0.85MnO3 Pr0.7Ba0.3MnO3 …. AFM PSEUDO CE-TYPE FM Анизотропное сжатие кислородного октаэдра AFM A-TYPE

  17. Исследования атомной динамики материалов с помощью неупругого рассеяния нейтронов Гидравлический пресс типа «Торроид» с максимальными давлениями до 10 Gpa. Объем образца -100 mm3 Барические поведения частот либронной(L) ипоперечной оптической (TO) мод Энергия нейтронов: 4 meV Диапазон энергий: 3-200 meV Разрешение: E/E ~ 0.15 Плотность вибрационных состоянийNH4I приP = 10 ГПа

  18. Сравнительная таблица европейских нейтронных экспериментальных станций для исследования при высоких давлениях ТРЕБУЕТСЯ УВЕЛИЧЕНИЕ ТЕЛЕСНОГО УГЛА ДЕТЕКТОРА ИЛИ ПОТОКА НЕЙТРОНОВ НА ОБРАЗЦЕ

  19. Новый светосильный нейтронный дифрактометр ДН-6 Итоговый коэффициент увеличения светосилы DN-6 по сравнению с ДН-12 ~12

  20. Новый светосильный нейтронный дифрактометр ДН-6 Детекторная система Изогнутая часть нейтроновода Головная часть нейтроновода Фоновый прерыватель

  21. Новый светосильный нейтронный дифрактометр ДН-6: детекторная система 96детекторных элементов 6детекторных колец Детекторная электроника Специальное программное обеспечение для контроля за экспериментом и первоначального анализа данных

  22. Нейтронный дифрактометр ДН-6: один из первых результатов Структурный фазовый переход в антисегнетоэлектрике двойном перовските PbMg1/2W1/2O3 КубическаяFm3mпараэлектрическая ОрторомбическаяPnmaантисегнетоэлектрическая 10 точек по давлению: DN-12 – 200 часов DN-6 - 30 часов

  23. Нейтронный дифрактометр ДН-6: один из первых результатов Кристаллическая структура мультиферроика DyMnO3при высоком давлении Сложная магнитная структура Сечение поглощения диспрозия 900 barn

  24. Нейтронный дифрактометр ДН-6: эксперименты с камерами высокого давления с алмазными наковальнями Ожидаемые давления – до 40 ГПа Уже достигнутые давления – 12,8 ГПа (сапфир)

  25. Нейтронная дифракция при высоких давлениях: коллаборация с НИЦ «Курчатовский институт» Реактор ИР-8 Мультидетекторный дифрактометр ДИСК

  26. Нейтронная дифракция при высоких давлениях: коллаборация с НИЦ «Курчатовский институт» Рентгеновская дифракция Источник синхротронного излучения «Сибирь-2»

  27. Нейтронная дифракция при высоких давлениях: коллаборация с НИЦ «Курчатовский институт» Зеркальный нейтроновод для дифрактометра ДН-6: Булкин А.П. и команда

  28. Спасибо за внимание

More Related