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Methoden und Instrumentierung Poster: Mi., 14:00–16:30 M-P80
High-Speed Chopper für Experimente mit Neutronen und Synchrotronstrahlung
Hermann Stelzer 1 , Ralf Greven 1 , Franz Janßen 1 , Marko Leyendecker 1 ,
Bernd Lindenau 1 , Stephan Polachowski 1
1 Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralabteilung Technologie, D-52425 Jülich
Extrem schnell rotierende Chopper mit Drehzahlen, die das rotierende Material auf
Grund der Fliehkraft bis zur Materialfestigkeit belasten, werden zunehmend bei der Instrumentierung
von Experimenten mit Neutronen und Synchrotronstrahlung benötigt.
Bei den Neutronenstreuexperimenten handelt es sich i.d.R. um rotierende Scheibenchopper
oder zylindrische Fermi-Chopper, die auch in Reihe hintereinander angeordnet
werden können und die gewünschten Neutronen selektieren. Im Falle der Synchrotronstrahlung
dienen so genannte Röntgenpuls-Selektoren dazu, aus rhytmisch pulsierender
Strahlung die gewünschten Anteile heraus zu filtern.
Besonders geeignet für sehr schnell rotierende Chopper sind berührungslos, reibungsfrei
und damit völlig wartungsfrei im Vakuum betreibbare Magnetlagerungen, in denen
die Chopper verschleißfrei rotieren können. Bevorzugt zum Einsatz kommen permanentmagnetische
Lagerungen, die sich durch besonders geringen Leistungsverbrauch
und geringe Wärmeentwicklung auszeichnen.
Neben der Lagerung spielt die Antriebstechnik der Chopper eine wichtige Rolle, da
die Phasenstabilität vor allem bei hintereinander angeordneten Neutronenchoppern von
erheblicher Bedeutung ist. Bei den Synchrotron-Selektoren werden Öffnungszeiten von
500 ns bei einer Phasenstabilität von ±2 ns und einer Drehzahl von 60.000 Upm erreicht.
Dies entspricht bei Verwendung von dreiseitigen Scheiben, deren Verformung auf Grund
der Fliehkraft bereits bei der Fertigung Berücksichtigung findet, Puls-Frequenzen von
3 kHz.
Vorgestellt wird die permanentmagnetische Lagertechnik an Hand von Beispielen erst
kürzlich in Betrieb gegangener bzw. noch in Bau befindlicher Neutronenchopper, z.B.
für ILL/Frankreich, PSI/Schweiz, SNS/USA und FZJ/Deutschland sowie Röntgenpuls-
Selektoren z.B. für ESRF/Frankreich, APS/USA und KEK/Japan.