Факт и комментарий

По сравнению с длительными, очень сложными и дорогостоящими работами по модернизации реактора ИБР-2 более скромно выглядит модернизация спектрометров. В 2002 году завершено создание одного из них - рефлектометра РЕМУР. Но значение этой работы можно измерить неизведанными просторами, открывающимися перед пользователями реактора с превращением спектрометра СПН в рефлектометр РЕМУР. Основные участники проекта модернизации рефлектометра - В.Л.Аксенов (ОИЯИ), Х.Лаутер (Германия), В.Лаутер (Германия, ОИЯИ), Ю.В.Никитенко, А.В.Петренко (ОИЯИ). Наш корреспондент Ольга Тарантина побеседовала с Валерией и Хансом Лаутерами, которые уже проверили в работе новое оборудование.

Почему возникла идея модернизации рефлектометра СПН?

Спектрометр СПН существовал с момента пуска реактора ИБР-2, то есть с 1984 года. Изначально он был создан как спектрометр поляризованных нейтронов. На нем проводились эксперименты по деполяризационному анализу. Последние десять лет в мире наблюдается колоссальный интерес к квазидвумерным системам (ультратонкие пленки, магнитные, немагнитные полимерные структуры, биологические мембраны), возник настоящий бум.

Физика тонких пленок - это отдельная область физики. Сегодня каждый нейтронный центр обладает одним-двумя специально построенными для этих целей рефлектометрами. Поэтому и возникла идея проекта модернизации СПН. В Германии она нашла заинтересованную поддержку. Сразу же под проект было выделено 300 тысяч немецких марок, и финансирование работ продолжалось ежегодно. Спектрометр был полностью перестроен. Его основные элементы - поляризатор и анализатор. Поляризаторы были созданы в Институте Лауэ - Ланжевена в Гренобле на основе суперзеркал очень высокого качества, анализатор построен в ПИЯФ РАН (Гатчина). Они позволяют осуществлять поляризационный анализ в широкой области переданных импульсов и диффузного (незеркального) рассеяния. Второй важный элемент - разонансные спин-флипперы - также разработаны в Гатчине. Неотъемлемый элемент современной рефлектометрии - позиционно-чувствительный детектор, сейчас создается двумерный детектор.

Все элементы этой установки новые - автоматические диафрагмы, лазерная установка для юстировки образца и т.д. "Окружение" образца также современное. Это криостат, который работает при очень низких (2oК) и очень высоких (573oК) температурах, в этом же криостате можно работать с магнитным полем в 1,5 Тл. Есть электромагнит, вакуумная печка для отжига образцов, галогенная печка, которая может работать во время эксперимента. Заменена вся электроника. Сейчас установка готова к работе на физический эксперимент. Параллельно ведется подготовка режима работы с малоугловым рассеянием, что собственно и составило название установки - рефлектометр малоуглового рассеяния РЕМУР.

Какая физика составляет область исследований на новом рефлектометре?

Все, что можно изучать в объемных материалах, является объектом и для тонких пленок, но возникают и особые задачи, диктуемые условиями уменьшенного размера. Например, вихревая решетка трехмерного сверхпроводника имеет некую специфику при переходе в двумерные тонкие пленки. То же касается магнетизма - при переходе к тонким пленкам меняются известные свойства, появляются новые - гигантское магнитное сопротивление, обменное взаимодействие между слоями. Так же изучаются физика наноструктур, квантовые точки, создание новых композитных наноматериалов на основе полимеров и наночастиц. Актуальной задачей сейчас является исследование биологических объектов с помощью рефлектометрии и анализ диффузного или незеркального рассеяния, который содержит очень много информации, но ее надо уметь анализировать, то есть необходимо создавать программы для анализа.

Сейчас на РЕМУР проводятся эксперименты по разработке методов, чувствительных к фазе нейтронной волны в рефлектометрии. Это новое направление, являющееся частью большого Европейского проекта, в который входят Франция, Германия, Голландия и Россия - в качестве наблюдателя (поскольку она не член Евросоюза), представленная Дубной и Гатчиной. Это направление - "новое дыхание" в рефлектометрии, оно как бы добавляет новое пространственное измерение.

Кто уже стал или станет пользователем новой установки?

Пользователи - из уже сложившихся коллабораций, но появились и новые - особый интерес к нейтронной физике и, в частности, к рефлектометрии, проявляет Венгрия. Специалисты из этой страны уже провели ряд успешных экспериментов на новой установке. Физики из Университета города Упсала (Швеция), МГУ, Технического университета Мюнхена (Германия), Университета Бохума (Германия), Института физики металлов УрО РАН (Екатеринбург).

Сейчас с немецкой стороной обсуждаются планы модернизации еще одного рефлектометра на реакторе ИБР-2 - РЕФЛЕКС, рефлектометра поляризованных нейтронов.

Фото Юрия ТУМАНОВА