Status und Perspektiven - SNI-Portal
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Andere europäische<br />
Zentren<br />
358<br />
Mittelfluss<br />
(FZJ, HMI, GKSS)<br />
919<br />
Außereuropäische Zentren<br />
57<br />
Abb. 6.2. Verteilung der Experimente an den<br />
verschiedenen Neutronenquellen.<br />
Hochfluss<br />
(ILL)<br />
554<br />
sind sie sehr wichtig für orientierende Messungen zur<br />
Optimierung der Messstrategie <strong>und</strong> Messungen mit<br />
aufwendigen Probenumgebungen, sowie in-situ Probenpräparation<br />
etc. In Europa wird ca. 60 % der Forschung<br />
mit Neutronen an Mittelfl ussquellen durchgeführt [6].<br />
Dort werden viele herausragende wissenschaftliche<br />
Ergebnisse erzielt.<br />
Mittelflussquellen<br />
Wissenschaftliche Arbeiten, wie Diplom- oder Doktorarbeiten,<br />
lassen sich nur durchführen, wenn eine<br />
gewisse kontinuierliche Versorgung an Messzeit gewährleistet<br />
wird. Die Spitzenquellen können aufgr<strong>und</strong><br />
der hohen Anfrage diese Aufgabe nur sehr beschränkt<br />
erfüllen. Die Messzeiten an den Mittelfl ussquellen sind<br />
im Allgemeinen etwas länger <strong>und</strong> erlauben ein Nachmessen,<br />
ein sehr wichtiger Aspekt für die Nachwuchsausbildung.<br />
Sehr viele methodische Entwicklungen sind<br />
an den Mittelfl ussquellen gelaufen, bevor sie auf die<br />
Hochfl ussquellen übertragen wurden. Beispiele hierfür<br />
sind die Entwicklung der Kleinwinkelstreuung <strong>und</strong><br />
der hochaufl ösenden Rückstreuspektroskopie in Jülich,<br />
der magnetischen Streuung bei extrem hohen Feldern<br />
am HMI oder von Geschwindigkeitsselektoren für die<br />
Kleinwinkelstreuung bei GKSS, die in der Folge dann<br />
vom ILL in Grenoble übernommen wurden.<br />
Während die Mittelfl ussquellen ursprünglich eher einen<br />
regionalen Einzugsbereich hatten, hat sich dieses Bild<br />
inzwischen drastisch gewandelt, insbesondere nachdem<br />
sehr wichtige ältere Quellen, wie der Reaktor in RISØ,<br />
in Studsvik <strong>und</strong> 2006 der Reaktor in Jülich, abgeschaltet<br />
wurden bzw. werden. Die Bedeutung der Forschung<br />
mit Neutronen wird inzwischen auch in den europäischen<br />
Ländern ohne eigene leistungsfähige Quelle<br />
erkannt, wie Portugal, Spanien, Italien, Polen, etc. Im<br />
Rahmen des EU Access Programms bewerben sich<br />
Nutzer aus diesen Ländern zunehmend um Messzeit<br />
an den Mittelfl ussquellen. Diese Internationalisierung<br />
führt zu einem Zufl uss von neuen Ideen zu den deutschen<br />
Quellen <strong>und</strong> zum Aufbau von internationalen<br />
Kollaborationen, die von den jeweiligen Großgeräten<br />
ausgehen. Dieser Aspekt ist extrem wichtig für die<br />
Lebendigkeit der Erforschung kondensierter Materie in<br />
Deutschland.<br />
HMI<br />
Der Forschungsreaktor BER II des HMI, der 1973 in<br />
Betrieb gegangen war, wurde 1985 still gelegt <strong>und</strong> in<br />
den folgenden sechs Jahren vollständig erneuert. Seit<br />
1992 steht nun ein moderner Mittelfl ussreaktor (Neutronenfl<br />
ussdichte: 1,2 ∙ 10 14 n cm -2 s -1 ) mit thermischen<br />
Strahlrohren, kalter Quelle <strong>und</strong> bis vor kurzem einer,<br />
jetzt zwei Neutronenleiterhallen der nationalen <strong>und</strong><br />
internationalen Neutronenstreugemeinde zur Verfügung.<br />
Zur Instrumentierung am neuen Reaktor <strong>und</strong> zur<br />
Organisation des Nutzerbetriebes wurde das Berliner<br />
Neutronenstreuzentrum BENSC am HMI eingerichtet.<br />
BENSC verfügt über ein nahezu komplettes Spektrum<br />
an Neutronenstreuinstrumenten. 14 Geräte werden<br />
im regulären Gästebetrieb angeboten, wobei 70 % der<br />
Messzeit an externe Nutzer über ein international besetztes<br />
Auswahlgremium vergeben wird. Weitere sechs<br />
Geräte stehen externen Nutzern auf spezielle Anfrage<br />
zur Verfügung. Hinzu kommen Messplätze für die<br />
Neutronenaktivierungsanalyse <strong>und</strong> mehrere Bestrahlungsplätze.<br />
Eine Station für Neutronentomographie ist<br />
zurzeit im Aufbau. Mit dieser Ausstattung <strong>und</strong> seiner<br />
Spezialisierung auf Hochfeldprobenumgebung entwickelte<br />
sich BENSC zu einem international beachteten<br />
Neutronenstreuzentrum mit dominant hohem Anteil an<br />
ausländischen Messgästen.<br />
Methoden- <strong>und</strong> Geräteentwicklung<br />
Eine besondere Stärke von BENSC liegt in der Entwicklung<br />
<strong>und</strong> Bereitstellung von extremer Probenumgebung<br />
für höchste Magnetfelder (bis zu 17 T) <strong>und</strong> tiefste<br />
Temperaturen (routinemäßig bis herab zu 30 mK).<br />
Weitere Stärken liegen in der Entwicklung innovativer<br />
neutronenoptischer Systeme für Strahlextraktion,<br />
Strahlführung <strong>und</strong> Neutronenpolarisation sowie in<br />
der Entwicklung neuer Instrumentkonzepte für kontinuierliche<br />
<strong>und</strong> gepulste Quellen. Beispiele dafür sind<br />
das neuartige Multispektral-Extraktionssystem für die<br />
zweite Neutronenleiterhalle, das gleichzeitig thermische<br />
<strong>und</strong> kalte Neutronen in einen Leiter einkoppelt, sowie<br />
die Weiterentwicklung der Spinecho-Methode (Weitwinkel-Spinechogerät<br />
SPAN) <strong>und</strong> der TOF-Technik<br />
für kontinuierliche Quellen („TOF-Monochromator“,<br />
Multiplexing-Choppersysteme). Insbesondere für die<br />
Instrumentoptimierung an gepulsten Quellen wurde die<br />
Simulationssoftware VITESSE entwickelt.<br />
Forschungsschwerpunkte<br />
Schwerpunkte der Forschung bei BENSC liegen auf<br />
dem Gebiet des Magnetismus <strong>und</strong> der Materialwissenschaften<br />
sowie in zunehmendem Maße auf dem Gebiet<br />
der weichen Materie, für das zur Zeit eine zusätzliche<br />
Abteilung eingerichtet wird. Durch komplementäre Nutzung<br />
der Synchrotronstrahlung an eigenen Beamlines<br />
bei der Berliner Synchrotronanlage BESSY werden diese<br />
Forschungsrichtungen weiter gestärkt. Zusätzlich beteiligt<br />
sich das HMI am FRM-II mit einem Instrument<br />
für industrienahe Eigenspannungs- <strong>und</strong> Texturanalyse<br />
(STRESSPEC). Nutzung der vorhandenen Anlagen<br />
durch die Industrie wird besonders unterstützt.<br />
Die Zukunft<br />
Für künftige Aufgaben als zweites nationales Zentrum<br />
neben dem FRM-II rüstete sich das HMI durch den<br />
Bau einer zweiten Leiterhalle. Damit kann die führende<br />
Stellung von BENSC auf dem Gebiet der Hochfeldexperimente<br />
weiter ausgebaut werden: Ein 25 T Kryomagnet<br />
in Kombination mit einem neuen Flugzeitdiffraktometer<br />
(EXED) ermöglicht Neutronenstreuung bei höchsten<br />
Magnetfeldern. EXED wird durch das neu entwickelte<br />
Multispektral-Extraktionssystem mit einem Neutronenstrahl<br />
hoher Intensität <strong>und</strong> besonders breitem Wellenlängenband<br />
versorgt. Es eröffnet bisher unerreichte<br />
Möglichkeiten in der hochaufl ösenden Neutronendiffraktion.<br />
Von der Strahlqualität eines ballistischen<br />
Leiters wird das weltweit einzigartige Weitwinkel-Spinechogerät<br />
(SPAN) profi tieren. Die Instrumentierung in<br />
der neuen Halle wird komplettiert durch eine neuartige<br />
hochaufl ösende Kleinwinkelstreuanlage (VSANS).<br />
72 HMI<br />
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