Project

neutron; magnetism; detector; diffraction; crystallography

Lead
Die Spallationsneutronenquelle SINQ am Paul Scherrer Institut ist ein führendes Zentrum für Forschung mit Neutronen. Jedes Jahr werden die Instrumente an der SINQ von hunderten von Forschern aus der ganzen Welt für aktuelle und spezialisierte Forschung verwendet. Instrumentenentwicklung ist unverzichtbar, um auch weiterhin Forschung auf höchstem Niveau zu ermöglichen. Dabei ist die Entwicklung von neuartigen Neutronendetektoren entscheidend für die Verbesserung von Auflösung, Empfindlichkeit und Leistung von modernen Neutronendiffraktometern.
Lay summary
Inhalt und Ziel des Forschungsprojektes Wir konstruieren einen neuartigen hochempfindlichen zweidimensionalen Neutronendetektor für das Neutronendiffraktometer DMC an der SINQ. Die Entwicklung verwendet modernste Techniken aus dem Gebiet der Gasdetektoren und zeichnet sich durch hohe Zählraten mittels hohen Detektorgasdruck, grossen abgedeckten Raumwinkel sowohl inner- als auch ausserhalb der Streuebene und vor allem durch zweidimensionale Detektion der durch die Probe gestreuten Neutronen aus. Dies führt zu einem dramatischen Intensitätsgewinn, verglichen mit dem gegenwärtig verwendeten Detektor, von mehr als einer Grössenordnung bei vergleichbarer Auflösungsfunktion. Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojektes Durch den neuen modernen Hochleistungsdetektor werden neuartige Experimente sowohl in der Grundlagenforschung als auch angewandter Forschung ermöglicht, die bisher nicht realisierbar waren. Dazu gehören in-situ Messungen von chemischen Prozessen, Messung von kleinsten Probenmengen von neuen Verbindungen, Detektion von magnetischen Ordnungsprozessen und Wechselwirkungen mit bisher nicht möglichen Empfindlichkeiten.

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Last update: 06.09.2017

Number	Title	Start	Funding scheme

Neutron diffraction is an unmatched microscopic tool to study the structure of condensed matter and is widely used in the fields of condensed matter physics, material science, chemistry and crystallography. It has unique advantages for allocating light elements, and it is essential for studying complex magnetic systems and short- and long-range magnetic correlations. Also, neutron diffraction is essential for investigating phase transitions driven by temperature, pressure or magnetic field as well as investigating novel ground-states at extreme conditions. Neutron detection technologies have been highly advanced in the last decades and modern neutron diffractometers address the only weakness - intensity.We propose a new high-performance detector for the cold neutron diffractometer DMC at the Swiss spallation neutron source SINQ of the Paul Scherrer Institut. The proposed detector solution is based on our experience of operating a cold neutron diffractometer for twenty years as well as the present and perspective needs of the user community, in particular the strong Swiss user community. With the new high efficiency detector DMC - and diffraction at SINQ in general - will strengthen its position for research in the fields of solid state physics, crystallography, material science and especially magnetism on national and international level.The new detector will be a modern curved gas detector with two-dimensional mapping. This is a major improvement in terms of efficiency with an intensity gain of well above an order of magnitude as well as a major improvement in terms of data quality and applications due to the two-dimensional detection. The new detector will allow to date unfeasible experiments like fast in-situ measurements and detection of weak effects like small ordered magnetic moments. In addition, the compact design and the use of non-magnetic materials is particularly suited for studies using extreme sample environments such as pressure cells and high magnetic field magnets. We will use the new high efficiency detector for a number of already funded research projects. They cover divers research fields from applied research on fuel cell materials as well as a new class of permanent magnets to fundamental research on magnetism and superconductivity.