Способ определения поляризационных характеристик ферромагнитных пленок на ультрахолодных нейтронах

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТ:НЫХ ПЛЕНОК НА УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНАХ , заключающийся в том, что помещгиот. пленку в постоянное магнитное поле, пропускают через нее пучок ультрахолодных нейтронов в виде единичного импульса, развора . чивают прошедший пучок в обратном -направлении, пропускают через пленку с противоположной стороны, измеряют интенсивности пучка с реверсом и без реверса его поляризации, по которым судят об интегральных харак- . теристиках пленки, от л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью определения дифференциальных поляризационных характеристик, повторяют измерения интенсивностей для другой пленки, дополнительно измеряют интенсивность , когда прямое пропускание пучка осуществляют через каждую из двух пленок, а обратное пропускание осуществляют через обе пленки одновременно, затем пленки меняют местами, повторяют измерения, связанные с обратным пропусканием пучка через обе пленки, и по всей совокупности результатов измерений СУДЯТ о дифференциальных характеристиках обеих пленок.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

4(51) G 01 Т 1 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) г ЦР..; (;) а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3480091/18-25 (22) 09.08.82 (46) 30.01.85.Бюл.Р 4 (72) Ю.В.Таран .(71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.387.486(088.8) (56) 1.Лобашов. В.М. и др. Препринт

В 37, ЛИЯФ, Л., 1973.

2. Таран Ю.В. Сообщение ОИЯИ P3-9307, Дубна, 1975 (прототип) . (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТ,:НЫХ ПЛЕНОК НА УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНАХ, заключающийся a том, что помещают. пленку в постоянное магнитное поле, пропускают через нее пучок ультрахолодных нейтронов в виде единичного импульса, развора.чивают прошедший пучок в обратном направлении, пропускают через пленку

„„SU„„A с противоположной стороны, измеряют интенсивности. пучка с реверсом и без реверса его поляризации, по которым судят об интегральных характеристиках пленки, о т л и ч -а юшийся тем, что, с целью определения дифференциальных поляризационных характеристик, повторяют измерения интенсивностей для другой пленки, дополнительно измеряют интенсивность, когда прямое пропускание пучка осуществляют через каждую из двух пленок, а обратное пропускание осуществляют через обе пленки одновременно, затем пленки меняют местами, повторяют измерения, связанные с обратным пропусканием пуч- +

O ка через обе пленки, и по всей совокупности результатов измерений судят о дифференциальных характеристиках обеих пленок.

1091724

Изобретение относится к области экспериментальной нейтронной физики и может быть использовано в исследованиях с ультрахолодными нейтронами.

Известен способ определения поляризационных характеристик ферромагнитных пленок на УХН„ заключающийся в том, что накладывают на две пленки постоянное магнитное поле, пропускают через них непрерывный пучок УХН, измеряют интенсивности прошедшего 10 пучка с реверсом и беэ реверса поляризации пучка между пленками, иэ которых определяют произведение Р«

Р „ интегральных поляризующей (Р,ц ) и анализирующей ((ea) эффективностей 15 (характеристик) первой и второй пленок соответственно (1) .

Недостатком способа является невозможность раздельно определить эти характеристики. 20

Наиболее близким по своей техни4еской сущности является способ определения поляриэационных характеристик ферромагнитных пленок на УХН, заключающийся в том, что помещают пленку 25 в постоянное магнитное поле, пропускают через нее пучок УХН в виде одиночного импульса, разворачивают прошедший пучок в обратноМ направлении, пропускают через пленку с противоположной стороны, измеряют интенсивности пучка с реверсом и без реверса его поляризации, по которым судят об интегральных характеристиках пленки (23.

Цель изобретения — определение дифференциальных поляризационных характеристик ферромагнитных пленок, Цель достигает я тем, что в способе определения поляриэационных .40 характеристик ферромагнитных пленок на ультрахолодных нейтронах, заключающемся в том, что помещают пленку в постоянное магнитное поле, пропускают через нее пучок ультрахолодных 45 нейтронов в виде единичного импульса, разворачивают прошедший пучок в обратном направлении, пропускают через пленку с противоположной стороны, измеряют интенсивности пучка с реверсом и без реверса его поляризации, по. которым судят об интегральных характеристиках пленки, повторяют измерения интенсивностей для другой пленки, дополнительно измеряют интенсивности, когда прямое пропускание пучка осуществляют через каждую иэ двух пленок, а обратное пропускание осуществляют через обе пленки одновременно, затем пленки меняют местами, повторяют измерения, 60 связанные с обратным пропусканием пучка через обе пленки, и по всей совокупности результатов измерениЯ судят о дифференциальных характеристиках обеих пленок.

Суть способа заключается в следующем.

Дифференциальные поляризационные характеристики произвольной ферромагнитной пленки для УХН представляют собой набор четырех параметров

Ъ(), описывающих вероятность нейтрону с заданной ориентацией спина ) оказаться после прохождения пленки с другой ориентацией, где индексы и ) принимают значения + или-, соответствующие направлению магнитного момента нейтрона по или против магнитного поля. Различные сочетания дифференциальнЫх характеристик образуют интегральные.характеристики.

В частности, определяемая в прототипе поляриэующая эффективность Р выражается через дифференциальные характеристики следующим обРазом: где Т - пропускание пленки, являющейся другой ее интегральной характеристикой:

Эти интегральные характеристики пленки связаны с измеряемыми интен-. сивносгями пучка УХН: 3, т о где индексы Т, и Р, показывают,что измерения проведены с первой пленкой;

3© — интенсивность пучка УХН в от-. сутствие пленки; - интенсивность, когда пучок пропускают через пленку только через одну сторону (Т не зависит от направления пропускания пучка) 1

g,и 3 „ - интенсивность без реверса и с реверсом поляризации пучка, когда пу:чок пропускают через пленку s прямом и обрат,ном направления.

Проводя с второй пленкой и нерения., аналогичные измерениям 3:: и

»ч

3к», получим ее .поляризующую эффективносты

1091724

1 Р, Р2

2Ю 212- 2 2 5 Ь2а 212- P< Р2 где

6,+Ъ, б(! ) т, 20

Ъ, -6-+

Р P -— т, ВНИИПИ Заказ 139/4 Тираж 748 Подписное с

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Далее проводят измерения интенсивностей пучка, когда при обратном пропускании стоят обе пленки, а при прямом или первая (2 н + ) или вторая (3< ) . Эти интенсивности выражаются через P u P так: являются двумя другими интегральными характеристиками первой пленки. 25 так как Р и Р2 определены прямо из результатов измерений по уравнениям (4) и (5):, то их значения мож- . но подставить в уравнения (б) и (7) .

В этом случае получится система из 30 двух уравнений (6) и (7) с двумя неизвестными 5, и P,, решение которой одназначно. Ввиду громоздкости получаемых выражений для 6 и

° Р, мы их не выписываем. Таким обра- 35 эом, непосредственно из результатов измерений можно определить четыре интегральные характеристики одной пленки, в данном случае — первой, а именно, Р, „ P, 5, и t<, которые 40 являются независимыми линейными комбинациями четырех параметров 6l) согласно уравнениям (1), (2), (8) и (9).

Эти выражения образуют систему из четырех линейных уравнений с четырьмя45 неизвестными Ь(), имеющую однозначное. решение. Тем самым достигнута цель способа — определение дифференциальных поляризационных характеристик ферромагнитной пленки. Для опре.деления характеристик другой пленки надо поменять их местами и измерить интенсивность 32, 1 <2< и 3 2, » !

На чертеже изображено устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ.

Устройство содержит нейтроновод

1, заслонки 2-4, ферромагнитные пленки 5 и 6, магнит 7 для намагничивания пленок, спинозой флиппер 8 для реверса поляризации УХН, накопи- 60 тельная ловушка 9, детектор 10 УХН.

Устройство работает циклически.

Стартовое положение: заслонки 2 и 3 закрыты заслонка 4 открыта, флиппер

4 выключен. При измерении нормировочной.интенсивности 1О пленки 5 и б убирают из нейтроновода 1, оставляя их в зазоре магнита 7. Открывают на некоторый интервал времени at заслонку 3. УХН от источника, не показанного на чертеже, по нейтроноводу .1 направляют в ловушку 9. .Затем заслонки 3 и 4 закрывают и от- крывают заслонку 2. Выпускают УХН из,нейтроновода 1 на детектор 10 и регистрируют их. Счет этих УХН может быть использован в качестве мониторного. Однако основной смысл этой операции состоит в очистке нейтроновода от УХН. Затем открывают заслонку 4, выпускают,УХН иэ ловушки 9 на детектор 10. и регистрируют их. Этот счет и есть 1О . Затем приводят устройство в исходное состояние и повторяют перечисленные операции, вдвигая и выдвигая в раз ные моменты времени пленки 5 и б,а также включая и выключая флиппер 8.

Так, для измерения интенсивности

J< ) „(или 32, 1 2 ) пленку б (или

5) устанавливают в нейтроновод 1.

При изменении интенсивности1,<„(или

12,2, ) пленку б (или 5) оставляют в нейтроноводе, а пленку 5 (или б) вводят в него только при выпуске УХНиз ловушки 9 (обратное пропускание).

Варьируя интервал времени а1, изменяют длительность импульса интенсивности УХЧ, что позволяет исследо-. вать систематические ошибки в опре-. делении поляризационных характеристик.

Техническое преимущество предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в осуществлении трехкратного пропускания УХН через Ферромагнитных пленок, что дает качественно новую информацию, позволяющую в конечном счете расширить набор определяемых поляризационных характеристик пленок. Отметим важность определения дифференциаль ых характеристик для научных и практических целей. Действительно, каждая из четырех характеристик Ь ) в свою очередь описывается набором иэ четырех параметров моделей, Феноменологически описывающих конкретные физические механизмы прохождения

УХН через Ферромагнитные пленки. Определив вклады этих механизмов, мож° но целенаправленно совершенствовать технологию изготовления пленок для практических приложений в экспериментальной нейтронной физике.