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Physik mit Neutronen- und Synchrotron-Strahlung Dirk Dubbers SS 2006

Physik mit Neutronen- und Synchrotron-Strahlung Dirk Dubbers SS 2006. Inhalt. Neutronenstrahlen 1. Neutronenquellen 2. Elastische Neutronenstreuung und die räumliche Struktur der Kristalle 3. Die Struktur magnetischer Materialien

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Physik mit Neutronen- und Synchrotron-Strahlung Dirk Dubbers SS 2006

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Presentation Transcript

  1. Physik mit Neutronen- und Synchrotron-StrahlungDirk DubbersSS 2006 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  2. Inhalt • Neutronenstrahlen • 1. Neutronenquellen • 2. Elastische Neutronenstreuung und die räumliche Struktur der Kristalle • 3. Die Struktur magnetischer Materialien • 4. Inelastische Neutronenstreuung und die Dynamik der Kristalle • 5. Hochauflösende Neutronenspektroskopie und die Dynamik ungeordneter Systeme • 6. Kleinwinkelstreuung und « weiche Materie » • 7. Kalte Neutronen und das Standardmodell der Teilchenphysik • 8. Jenseits des Standardmodells • 9. Neutronenoptik und Quantenphysik • 10. Praktische Anwendungen von Neutronenstrahlen • Synchrotronstrahlen • 11. Synchrotronquellen • 12. Vergleich von Neutronen- und Synchrotronstrahlen • 13. Elastische Röntgenstreuung und Molekularbiologie • 14. Inelastische Röntgenstreuung und Dynamik der Flüssigkeiten • 15. Resonante Kernstreuung • 16. Bildgebung mit Röntgenstrahlen • 17. Kohärente Röntgenstrahlung und Röntgentomographie • 18. Diverse Methoden • 19. Praktische Anwendungen von Röntgenstrahlen Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  3. A. NEUTRONENLiteratur • Low-energy neutron physics, I.I. Gurevich, L.V. Tarasov, 1968, Bibliothek • Introduction to the Theory of Thermal Neutron Scattering • von G.L. Squires, Dover Publications 1997, EUR 16,95, ab EUR 11,52, Bibliothek. • Neutron Scattering, Part A-C (Exp. Methods in the Physical Sciences Vol. 23) • von D.L. Price, Kurt Skold (Herausgeber), Academic Press 1987, Bibliothek. • Theory of Neutron Scattering from Condensed Matter Vol. 1.+2. • von S.W. Lovesey, Oxford University Press 1987, • EUR 115,90, ab EUR 43,70, Bibliothek • Neutron Optics • von V.F. Sears, Oxford University Press 1989, ab EUR 72,89, Bibliothek. • Neutron Scattering in Condensed Matter Physics • von A. Furrer, World Scientific Pub Co Inc, • noch nicht erschienen, EUR 28,90 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  4. Neutronenquellen1.1 Reaktor Neutronenquellen1.2 Spallations-Neutronenquellen1.3 Sonstige1.1 Reaktor-NeutronenquellenForschungs-Reaktor München FRM-2TU München, Garching,Start 2004, 20 MW Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  5. FRM-2: Vorderansicht Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  6. Rückansicht Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  7. Gesamtansicht Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  8. Draufsicht Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  9. Grundriss FRM-1 n-Leiter Halle Reaktor Halle n-Leiter Halle Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  10. n-Leiter Halle im Aufbau Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  11. Grundriss Reaktor Becken • Horizontaler Schnitt durch das Reaktorbecken in 300mm Höhe über der Kernmittelebene. Im Zentrum befindet sich das Brennelement. Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  12. Querschnitt Reaktor Becken H2O D2O Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  13. Innenansicht Reaktor Becken Blick in den Moderatortank und die fünf Abschaltstäbe. Bei Betrieb ist das Becken mit normalem Wasser H20 geflutet. Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  14. Brennelement Durch die Evolventenform der Brennstoffplatten haben die Kühlkanäle über die gesamte Breite eine konstante Breite. Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  15. Zusammensetzung Brennelement • Brennstoffplatten aus 235Uransilizid- und Aluminium-Pulver vorgepreßt und durch mehrmaliges Walzen kaltverschweißt, wobei die Plattenlänge auf das 10fache ansteigt und die Plattendicke auf 1,4mm abnimmt. Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  16. Schema Neutronen-Quelle Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  17. Bilanz der Kettenreaktion vor: nach n-Einfang: • Dh. bei kritischem Reaktor werden aus • 100 schnellen Spaltneutronen • im Brennelement letztendlich wieder • 22+48+30 = 100 neue • schnelle Spaltneutronen erzeugt. ← therm. Wirkungsqu., 1 barn = 10−24 cm2 Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  18. n-Fluss Verteilung Radius→ 235U H2OD2O Moderator Brenn- Element ↓Φn=8·1014cm−2s−1 Thermische Neutronen-Flussdichte Φn in Abhängigkeit υom Radius. Das Flussmaximum liegt außerhalb des Brennelements im Moderatortank. Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  19. Kühl-Kreislauf Abwärme des FRM-II: 24MW: 20MW thermische Reaktor Leistung und 4 MW Installationen. Die Temperatur des Kühlwassers erhöht sich beim Druchströmen des Brennelements von ca. 37°C auf ca. 53°C. Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  20. Reaktor Halle im Aufbau Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  21. ILL Institut Max von Laue – Paul Langevin Grenoble, Start 1972, 58 MW Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  22. Grundriss ILL Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  23. Anordnung der Strahlrohe im Reaktor Becken Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  24. ILL Source Querschnitt durch Reaktor Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  25. Kalte Neutronen-Quelle 'kalter' n-Leiter Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  26. Neutronen Leiter Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  27. n-TOF Spektren aus kaltem n-Leiter lin: log: Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  28. Neutronen-Spektrometer schematisch n-Strahl im n-Leiter Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  29. Neutronen-Spektrometer real Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  30. Blick in n-Leiter Halle Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  31. Querschnitt durch Reaktor Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  32. Aufsicht Reaktor Becken Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  33. Ultrakalte Neutronen-Quelle Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  34. Querschnitt Reaktor Halle 11. Abklingbecken 12. Wärmetauscher Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  35. Einbau Reaktor Tank Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  36. Einbau n-Strahlrohr Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  37. 1.2 Spallations-Neutronenquellen Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  38. n-Spallations-Anlage Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  39. SNS in Oak Ridge, USA Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  40. Ionenquelle und LINAC Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  41. Target Station Principle Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  42. Target Station Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  43. Experimental area Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  44. Neutronen-Intensitäten aus n-Leitern Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

  45. 1.3 Sonstige n-Quellen Neutronen- und Synchrotron-Strahlen/1. Neutronenquellen

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