«Программа развития «Программа развития техники поляризованных техники поляризованных

нейтронов в Гатчине: нейтронов в Гатчине: установки реактора ВВР-установки реактора ВВР-

М.» М.»

Схема расположения Схема расположения нейтронных установок на нейтронных установок на реакторе ВВР-М реакторе ВВР-М ((19901990 г.) г.)

!

!

!

!

Схема расположения Схема расположения нейтронных установок на нейтронных установок на реакторе ВВР-М реакторе ВВР-М (2014 (2014 г.)г.)

!

! !

!

!!

Порошковые дифрактометры 2

Монокристальные дифрактометры 2

Рефлектометры 3

Установки малоугловогорассеяния 2

Спин-эхо установки 2

Установка трехмерногоанализа поляризации 1

Всего 12, с поляризо-ванными нейтронами - 6

Направление 1 – Дифракция Направление 1 – Дифракция поляризованных нейтроновполяризованных нейтронов

длядля изучения магнитных структур

• «Монокристальная дифракция «Монокристальная дифракция поляризованных нейтронов в поляризованных нейтронов в мульферроиках.»мульферроиках.»

Отв. И.А. Зобкало.Отв. И.А. Зобкало.• «Малоугловая дифракция поляризованных «Малоугловая дифракция поляризованных

нейтронов на спиральных магнитных нейтронов на спиральных магнитных системах без центра инверсии.»системах без центра инверсии.»

Отв. С.В. ГригорьевОтв. С.В. Григорьев

Chirality in MnChirality in Mn1-x1-xFeFexxGe compounds: Ge compounds: when the left and the right are fighting, who wins?when the left and the right are fighting, who wins?

0 50 100 150 200 250 300 3500

2

4

6

8

(cm

3 /mol

)

x = 0.00 x = 0.25 x = 0.50 x = 0.75 x = 1.00

T (K)Susceptibility measurements

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.010-2

10-1

100

k S (nm

-1)

x

Mn1-xFexGe

Positionsensitivedetector

MnFeGepowder

kS

Small angle neutron powder diffraction was used to study magnetic structure Mn1-xFexGe compounds

When wavevector k = 0 ( TC = 240 K!!!) then system transforms to ferromagnet!

We show that the concentration xc corresponds to the transition from the negative to the positive sign of the Dzyaloshinsky-Moriya interaction in the system.

The sign of the DM interaction is determined by the transition metal element: Mn (negative), Fe (positive).

FeGec =+1 m = -1

MnGec =+1 m =+1

Направление 2 - Малоугловое Направление 2 - Малоугловое рассеяние поляризованных рассеяние поляризованных

нейтроновнейтронов для изучения для изучения магнитных наносистем и магнитных наносистем и

наноструктурнаноструктур• «Исследование гетерогенных магнитных «Исследование гетерогенных магнитных

систем.» систем.» Отв. В.В. РуновОтв. В.В. Рунов• ““Фазовые состояния в магнитных сплавах”Фазовые состояния в магнитных сплавах” Отв. Г.П. Гордеев, Л.А. Аксельрод, В.Н. Отв. Г.П. Гордеев, Л.А. Аксельрод, В.Н.

ЗабенкинЗабенкин• «Малоугловая дифракция поляризованных «Малоугловая дифракция поляризованных

нейтронов на искуственных магнитных нейтронов на искуственных магнитных наноструктурах.»наноструктурах.»

Отв. С.В. ГригорьевОтв. С.В. Григорьев

The ``ice-rule'' and magnetization in the inverse opal-like structure

IOLS

polarizer

flipperMagnetic field

Z

X

Y

detector[111]

The small angle neutron diffraction was used to study magnetic structure of IOLS

The applicability of the “ice-rule” concept to this nanoscale system results firstly in the change of the macroscopic properties of the magnetic network of the IOLS: A magnetization component perpendicular to the applied magnetic field should appear, which is comparable to the component parallel to the field.

Magnetic-field dependence of the amplitude (AB) of the magnetic component I(q,m(H)) normalized by the nuclear contribution at reflections 202 (a) and 022 (b)

a b

Направление 3 - Направление 3 - Рефлектометрия Рефлектометрия

поляризованных нейтронов поляризованных нейтронов для изучения слоистых и для изучения слоистых и

многослойных наносистеммногослойных наносистем• ««Нарушение киральной симметрии в магнитных Нарушение киральной симметрии в магнитных

спиральных многослойных системах».спиральных многослойных системах». Отв. С.В. ГригорьевОтв. С.В. Григорьев• ««Структура и свойства неоднородных слоистых Структура и свойства неоднородных слоистых

и многослойных систем»и многослойных систем» Отв. С.В. ГригорьевОтв. С.В. Григорьев

Induced chirality in magnetic myltilayersDy (Dysprosium), Ho (Holmium)

ferromagnetic order in ab plane;magnetic spiral along с axis

The order parameter components:•staggered magnetization <S>; •chirality <C>=<S1×S2>

Multilayer structures

The samples was grown by molecular-beam-epitaxy.

Polarized neutron scattering in helimagnets::

(q) = [r S F(q)/2]2{(1+(qm)2 + 2(qP0)(qm))q+QhNR++(1+(qm)2 - 2(qP0)(qm))q –Qh NL}

m= <C>/S2 - direction of the magnet spiral wave vector, where <C>=(NR-NL)/(NR+NL)

Σ(q)=((q,P0)+ (q,-P0))= (q,P=0)Σ(q)-polarization-independent partΣ (q= Qh)~ S2

(q,P0 )=((q,P0)- (q,-P0)) (q,P0 )- polarization-dependent part (q=Qh,P0,(NR-NL))~<C>P0

In magnetically ordered phase (T < TN), averaged chirality <C> can be defined from polarization-dependent part of the magnetic reflection intensity, if unequal population (nR - nL) of left and right domains is created by any means.

or just= f(0;С)

The external force must be induced into these helimagnets in order to break the chiral degeneracy. It was observed, that magnetic field, applied in the plane of the sample upon cooling below TN is able to repopulate the otherwise equal population numbers for the left- and right-handed helixes.

[001

] c a

xis

Experimental details:

The chirality parameter γ=(I+- I-)/(I+ + I-) was measured and directly related to the imbalance between the left- and right-handed spiral, where I+/- is the integrated intensity of the helical peak with polarizations up (+) and down (-) of the incident neutron beam.

Направление - Методика Направление - Методика экспериментов с экспериментов с

поляризованными нейтронами поляризованными нейтронами для совершенствования для совершенствования приборной базы ПИЯФприборной базы ПИЯФ

• 1) Совершенствование поляризующей оптики. 1) Совершенствование поляризующей оптики. Отв. Н.К. Плешанов, В.Г. СыромятниковОтв. Н.К. Плешанов, В.Г. Сыромятников

• 2)2) Развитие Спин-эхо малоуглового рассеяния Развитие Спин-эхо малоуглового рассеяния нейтронов. нейтронов.

Отв. Е.В. Величко, Л.А.Аксельрод, В.Н.ЗабенкинОтв. Е.В. Величко, Л.А.Аксельрод, В.Н.Забенкин• 3) Развитие нейтронной резонансной интерферометрии. 3) Развитие нейтронной резонансной интерферометрии. Отв. С.В. ГригорьевОтв. С.В. Григорьев• 4) Техническая разработка приборов для управления 4) Техническая разработка приборов для управления

поляризацией нейтронных пучков (флипперы, поляризацией нейтронных пучков (флипперы, вращатели, прерыватели, модуляторы, монохроматоры) вращатели, прерыватели, модуляторы, монохроматоры)

Отв. В.Н. Забенкин, Л.А. АксельродОтв. В.Н. Забенкин, Л.А. Аксельрод

Расчеты демонстрируют потенциал метода подавления отражения от барьеров: нанопрослойки (1.2 нм) из Ti (VTi < 0) на каждой из межслойных границ суперзеркала могут почти на 2 порядка уменьшить отражение от барьеров на межслойных границах (ср. кривые 1 и 5). Вклад прочих факторов (кривые 2,3,4) может быть уменьшен.

Новый метод улучшения поляризующих Новый метод улучшения поляризующих нейтронных покрытийнейтронных покрытий

Ti

Vd

. . .V

dTiTi Ti Ti Ti Ti TiTi Ti

TiZr

CoFe

TiZr

TiZr

CoFe

CoFe

V

-5 neV. . .

V . . .Va

Vd VoxVs. . .

V

-5 neVdoxVa

dox

Vox. . .V

Зависимости коэффициентов отражения от q

►

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.610-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

R

R

1

5

24

3

[nm]

R

q

interfacial regions

surface oxide layer

absorbing underlayer

mismatch of the layer potentials

Ti nanolayers added

N 14 Установка Спин-Эхо МалоУглового Рассеяния Нейтронов СЭМУРН:

0 50 100 150 200 250 300 350 4000.600.650.700.750.800.850.900.951.00

P / P0

SE-1 SE-2 SE-3

(nm)

Аттестационные измеренияна сферах SiO2: июнь 2011

Спин-Эхо Малоугловое Рассеяние Спин-Эхо Малоугловое Рассеяние Нейтронов.Нейтронов.

ЗаключениеЗаключение• Дифракция поляризованных нейтроновДифракция поляризованных нейтронов

длядля изучения магнитных структур• Малоугловое рассеяние поляризованных Малоугловое рассеяние поляризованных

нейтроновнейтронов для изучения магнитных для изучения магнитных наносистем и наноструктурнаносистем и наноструктур

• Рефлектометрия поляризованных Рефлектометрия поляризованных нейтронов для изучения слоистых и нейтронов для изучения слоистых и многослойных наносистеммногослойных наносистем

• Методика экспериментов с Методика экспериментов с поляризованными нейтронами для поляризованными нейтронами для совершенствования приборной базы ПИЯФсовершенствования приборной базы ПИЯФ

Схема расположения Схема расположения нейтронных установок на нейтронных установок на реакторе ВВР-М реакторе ВВР-М (2014 (2014 г.)г.)

!

! !

!

!!

Порошковые дифрактометры 2

Монокристальные дифрактометры 2

Рефлектометры 3

Установки малоугловогорассеяния 2

Спин-эхо установки 2

Установка трехмерногоанализа поляризации 1

Всего 12, с поляризо-ванными нейтронами - 6