Superespejo de neutrones

Un superespejo de neutrones es un material en capas muy pulido que se utiliza para reflejar haces de neutrones. Los superespejos son un caso especial de reflectores de neutrones multicapa con diferentes espesores de capa. ^[1]

El primer concepto de superespejo de neutrones fue propuesto por Ferenc Mezei  [hu] , ^[2] inspirado en trabajos anteriores con rayos X.

Los superespejos se producen depositando capas alternas de sustancias fuertemente contrastantes, como níquel y titanio , sobre un sustrato liso. Una sola capa de material de alto índice de refracción (por ejemplo, níquel ) exhibe una reflexión externa total en pequeños ángulos rasantes hasta un ángulo crítico . Para el níquel con abundancias isotópicas naturales, en grados es aproximadamente donde está la longitud de onda del neutrón en unidades Angstrom. ${\displaystyle \theta _{c}}$ ${\displaystyle \theta _{c}}$ ${\displaystyle 0.1\cdot \lambda }$ ${\displaystyle \lambda }$

Se puede fabricar un espejo con un ángulo crítico efectivo mayor aprovechando la difracción (con pérdidas distintas de cero) que se produce en las multicapas apiladas. ^[3] El ángulo crítico de reflexión total, en grados, es aproximadamente , donde es el "valor m" relativo al níquel natural. Los valores en el rango de 1 a 3 son comunes; en áreas específicas para alta divergencia (por ejemplo, usando ópticas de enfoque cerca de la fuente, helicópteros o áreas experimentales), m=6 está fácilmente disponible. ${\displaystyle 0.1\cdot \lambda \cdot m}$ ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle m}$

El níquel tiene una sección transversal de dispersión positiva y el titanio tiene una sección transversal de dispersión negativa, y en ambos elementos la sección transversal de absorción es pequeña, lo que convierte al Ni-Ti en la tecnología más eficiente con neutrones. El número de capas de Ni-Ti necesarias aumenta rápidamente , con un rango de 2 a 4, lo que afecta el costo. Esto tiene una gran influencia en la estrategia económica del diseño de instrumentos de neutrones. ^[4] ${\displaystyle \propto m^{z}}$ ${\displaystyle z}$

Referencias

1. Chupp, T. "Óptica de neutrones y polarización" (PDF) . Consultado el 16 de abril de 2019 .
2. Mezei, F. (1976). "Nuevos dispositivos de neutrones polarizados: superespejo y amplificador de componentes de espín" (PDF) . Comunicaciones sobre Física (Londres) . 1 (3): 81–85.
3. Hayter, JB; Mook, HA (1989). "Diseño multicapa de película delgada discreta para superespejos de rayos X y neutrones". Revista de Cristalografía Aplicada . 22 (1): 35–41. Código Bib : 1989JApCr..22...35H. doi :10.1107/S0021889888010003. S2CID  94163755.
4. Bentley, primer ministro (2020). "Optimización de costes del conjunto de instrumentos en un megaproyecto científico". Revista de Comunicaciones Físicas . 4 (4): 045014. Código bibliográfico : 2020JPhCo...4d5014B. doi : 10.1088/2399-6528/ab8a06 .