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MEPHISTO

Strahlplatz für Kern- und Teilchenphysik mit kalten Neutronen

MEPHISTO MEPHISTO

Am FRM II gibt es seit dem Start des Userbetriebs einen kalten weißen Neutronenstrahl für Langzeitexperimente aus dem Bereich der Kern- und Teilchenphysik.

Diese Experimente werden normalerweise von externen Forschungsgruppen geplant und aufgebaut. Der FRM II unterstützt diese Gruppen beim Aufbau und bei der Kommisionierung des Experiments vor Ort, dies setzt eine enge Zusammenarbeit mit dem lokalen Instrumentverantwortlichen voraus. Die angestrebte Präzission der Ergebnisse erfordert unter anderem eine Messdauer von mehreren Reaktorzyklen.

Der Strahlplatz MEPHISTO (measurement facility for particle physics with cold neutrons) ist hauptsächlich Experimenten der Kern- und Teilchenphysik gewidmet. Aktuell zieht der Strahlplatz von der Neutronenleiterhalle West in die Neutronenleiterhalle Ost um. Der neu erstellte Neutronenstrahl SR4b soll diesen Strahlplatz exklusiv mit einem weißen kalten Neutronenstrahl versorgen. Ein optional einfahrbarer 11 % Neutronen Geschwindigkeitselektor befindet sich am Ende der Beamline.

Die Monte-Carlo Simulationen für diesen Strahl mit einer Querschnittsfläche von 60 × 106 mm² zeigen eine mittlere Wellenlänge von 4.5 Å und einen „gold capture flux“ von ungefähr 2 · 1010 n cm-1s-1. Die Grundfläche für Experimente beträgt 5 × 25 m2, und liegt diagonal im nördlichen Teil der Neutronenleiterhalle Ost.

Es ist geplant das Experiment PERC1 in den ersten Jahren am Strahlplatz MEPHISTO aufzubauen. Das Experiment ist eine hochgenaue, strahlende und intensive Quelle für Protonen und Elektronen aus dem freien Neutronenzerfall. PERC steht dann wiederum selbst für externe Nutzergruppen mit ihren Spektrometern zur Verfügung um diese Protonen und Elektronen zu messen.

[1] D.Dubbers et al.,Nucl.Instr.Meth. A.596, 238-247,(2008)

Typische Anwendungen

Die Experimente am MEPHISTO konzentrieren sich auf die Forschungsfelder im Bereich Freier Neutronen Zerfall und durch Neutronen induzierte nukleare Reaktionen.

Einige Experimente durchgeführt am MEPHISTO:

  • Freier Neutronenzerfall und Spektroskopie der Zerfallsprodukte
  • Spektroskopie der Fragmente bei Neutronen induzierter Spaltung
  • Produktion ultrakalter Neutronen durch flüssiges Helium
  • Produktion ultrakalter Neutronen an ausgefrorenen Gasen
Infrastruktur

Ein Neutronenselektor ist am Ende des Leiters eingebaut, dieser kann motorisiert gegen ein Leiterstück ausgetauscht werden. Die minimale Wellenlänge beträgt 4.5 Å. Die Auflösung beträgt 11 %. Der Selektor kann gedreht werden um die Auflösung zu verändern.
Ein Datenaufnahmesystem auf Basis des VME-Standards (ADC, peak ADC, QDC, TDC) ist vorhanden. Für das „signal forming“ existieren mehrere NIM Einschübe, eine aktuelle Liste dieser Einschübe kann vom Instrumentbetreuer verschickt werden.
Außerdem sind Verstärker und Hochspannungsquellen für Detektoren vorhanden.

Technische Daten

Neutronenstrahl

  • Endständig an dem kalten Neutronenstrahl SR4b (m = 2.5)
  • Strahlquerschnitt: 60 × 106 mm2
  • Thermal capture flux (Simulationsrechnung): 2 · 1010 n cm-1s-1
  • Mittlere Wellenlänge (Simulationsrechnung): 4.5 Å
  • Strahlhöhe: ~1300 mm
  • Experimentfläche: 5 × 25 m2

Abschwächer
geometrische Abschwächer, feste Reduzierung auf 20 %, 4 % und 2 % der Intensität

Polarisation
Ein (vertikaler) Bender ist verfügbar zur Polarisation des gesamten Strahlquerschnitts.

Instrumentverantwortlicher

Dr. Jens Klenke
Telefon: +49 (0)89 289-14771
E-Mail:

Betreiber

TUM

Publikationen

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu MEPHISTO in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

impulse.mlz-garching.de

Zitierung Instrument

Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). MEPHISTO: Facility for particle physics with cold neutrons. Journal of large-scale research facilities, 1, A21. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-48

Zitat bitte stets einschließlich DOI.

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Neutronenspektrum
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