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Development of a non-depolarizing neutron guide for PERC

Rebrova, Nataliya

German Title: Entwicklung eines nicht-depolarisierenden Neutronenleiter für PERC

PDF, English
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The cold neutron beam station PERC (Proton Electron Radiation Channel)[1] is developed for measurements of angular correlation coefficients in beta-decay of free polarized neutrons with a precision of 10^{-4}. Inside PERC the neutron beam is confined laterally by the guide equipped with a supermirror. The neutron guide within PERC (where the ''active decay volume'' lies) has to be non-depolarizing at the same precision level of 10^{-4}. The depolarization may take place during reflection of neutrons from the guide walls with supermirror magnetic coatings placed in a strong magnetic field. In this thesis the feasibility of using supermirrors based on diamagnetic Cu and paramagnetic Ti instead of the traditionally used non-ferromagnetic Ni(Mo) or Ni(V) alloys and Ti is investigated. Development and production of the Cu/Ti supermirror coating are performed at Heidelberg University and described in this thesis.

The first depolarization test of the Cu/Ti multilayer covering, m=1.2, was done at the reflectometer of polarized neutrons at a reactor of the Institute Laue-Langevin, France. The reflectometer was based on the Opaque Test Bench [2], a tool for investigation neutron depolarization with high accuracy. The second depolarization test of the Cu/Ti multilayer samples, m=1.55 and m=1.7, and Ni(Mo)/Ti sample, m=1.5, was performed at the research reactor Munich II, Germany. The special reflectometer of polarized neutrons was built and optimized for the measurement of small neutron depolarization. The accuracy of this measurement was limited to 5*10^{-3} at the region of our interest. We suffer from the neutron depolarization caused by the specificity of used polarizer and analyzer in geometry of the experiment. No depolarization effect was observed in both experiments at the level of precision of the measurements.

Translation of abstract (German)

Das Instrument PERC (Proton Electron Radiation Channel)[1] wurde entwickelt, um in Messungen die Winkel-Korrelations-Koeffizienten des beta-Zerfalls von kalten freien polarisierten Neutronen mit einer Präzision von 10^{-4} zu bestimmen. In PERC wird der Neutronenstrahl lateral durch einen Leiter begrenzt, der mit Superspiegeln beschichtet ist. Damit diese Genauigkeit erreicht werden kann, darf der Neutronenleiter die Polarisation der Neutronen auf demselben Niveau von 10^{-4} nicht ändern. Eine solche Depolarisation könnte durch Reflexion der Neutronen an magnetischen Superspiegelschichten in einem starken Magnetfeld verursacht werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Anwendbarkeit von Superspiegeln, die aus diamagnetischem Kupfer (Cu) und paramagnetischem Titan (Ti) anstelle von herkömmlichen nicht ferromagnetischen Ni(Mo) oder Ni(V) Legierungen und Titan bestehen, untersucht. An der Universität Heidelberg wurden die Cu/Ti Superspiegelbeschichtungen entwickelt und produziert. Der erste Depolarisationstest an Cu/Ti, m=1.2 Vielschichten wurde mithilfe eines Reflektometers am Institut Laue-Langevin in Frankreich durchgeführt. Diese ``Opaque Test Bench" ist ein Instrument, um die Depolarisation von Neutronen mit hoher Genauigkeit zu analysieren [2]. Der zweite Test an Cu/Ti, m=1.55 und m=1.7 und an Ni(Mo)/Ti, m=1.5 Vielfachschichten wurde am Forschungsreaktor München II in Deutschland durchgeführt. Ein Reflektometer wurde speziell für diese Messung kleiner Neutrondepolarisation gebaut und optimiert. Die Genauigkeit dieser Messungen war auf 5*10^{-3} beschränkt. Beobachtete Depolarisationseffekte sind auf die speziellen Eigenschaften von Polarisator und Analysator in dieser Geometrie zurückzuführen. Im Rahmen beider Experimente wurden auf dem Beobachtungsniveau keine Depolarisationseffekte gemessen, die auf die Beschichtungen zurück- zuführen sind.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schmidt, Priv. Doz. Dr. Ulrich
Date of thesis defense: 28 May 2014
Date Deposited: 13 Jun 2014 10:42
Date: 2014
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: non-depolarizing neutron guide
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