Ideas preliminares para el diseño conceptual de un reflectómetro de neutrones polarizados para el Laboratorio Argentino de Haces de Neutrones

PAULIN, M.; AURELIO, G.; SANTISTEBAN, J.

Congreso; RAFA 102; 2017

AFA

La reflectometrı́a de neutrones es una técnica avanzada que permite obtener información sobre perfiles deconcentración, composición y magnetización de las interfaces en estructuras laminares. La misma resulta partic-ularmente útil para analizar la composición en función de la profundidad ası́ como para ganar acceso a interfacesenterradas dentro de un material, gracias a la alta penetración de los neutrones. La técnica consiste en incidir conun haz de neutrones sobre una superficie plana y analizar la intensidad del haz reflejado, la cual presenta efectosde interferencia debido a los cambios del ı́ndice de refracción en función de la profundidad. Además, el uso deneutrones polarizados en espı́n permite estudiar la distribución de la magnetización a través del espesor de un film.Existen en el mundo alrededor de cincuenta reflectómetros de neutrones en pleno funcionamiento. Sus diseñosse dividen básicamente en dos tipos: los reflectómetros monocromáticos y los de tiempo de vuelo. Los primerosutilizan un cristal monocromador para definir una longitud de onda (λ) y mapean la intensidad reflejada por lamuestra en un cierto rango de Q (el vector de scattering, Q= (4π)/λ)) sen θ) variando el ángulo de incidenciasobre la muestra (θ). Los reflectómetros de tiempo de vuelo, en cambio, utilizan un sistema de discos (choppers)para generar un pulso policromático a partir del haz generado por la fuente frı́a del reactor, los cuales inciden conun ángulo fijo sobre la muestra. En este caso, la dependencia en Q se determina midiendo el tiempo de llegada aldetector de los neutrones con diferente λ) reflejados por la muestra. El proyecto LAHN (Laboratorio Argentino deHaces de Neutrones) convocó a la comunidad cientı́fica a presentar contribuciones para la confección de un casocientı́fico para la construcción de un posible reflectómetro de neutrones. La comunidad local mostró un fuerteinterés en el uso de la técnica de reflectometrı́a con neutrones polarizados para el el estudio de films magnéticos,ası́ como la necesidad de un reflectómetro con geometrı́a de muestra horizontal para el estudio de superficies libres(lı́quido/aire) en materia blanda y biologı́a. En este trabajo presentamos un conjunto de consideraciones inicialesque conformarán la base de diseño para un reflectómetro de neutrones en el LAHN. En base al mencionado rele-vamiento de las necesidades de la comunidad cientı́fica nacional, se estudiaron los instrumentos de reflectometrı́adisponibles en las distintas fuentes de neutrones a nivel mundial, y se realizó una matriz de ventajas y desventajasde las diferentes opciones básicas de diseño a través de la evaluación de un amplio conjunto de parámetros.