ILL 的 PF1B 仪器用先进固态中子极化器项目

在超镜 (SM) 极化器中，固态器件具有许多优势。最相关的是其长度比气隙极化器小 5-10 倍，从而可施加更强的磁场。良好的 SM 极化器的一个重要条件是衬底 SLD（散射长度密度）与自旋向下中子的 SM 涂层 SLD 相匹配。对于传统的 Si 衬底上的 Fe/Si SM，当中子从衬底进入 SM 时该 SLD 阶跃为正，这导致极化器性能在小的 Q 下显著损失。相反，我们使用单晶蓝宝石/石英衬底。后者在与 Fe 的界面处对自旋向下中子呈现负的 SLD 阶跃，从而避免了小 Q 下的全反射 regime。为优化极化器性能，我们提出了蓝宝石 V 形弯曲器的概念，对蓝宝石 V 形弯曲器进行射线追踪模拟，将结果与 Si 上传统 C 形弯曲器比较，并实验研究具有不同衬底的 V 形弯曲器原型。我们的结果表明，衬底材料、极化器几何形状以及磁化场的强度和质量具有显著影响。特别地，我们比较了施加磁场强度为 $50 mT$ 和 $300 mT$ 时极化器的性能。只有大磁场强度才使模拟与测量的极化值高度吻合。对于双碰撞配置，在 $0.3-1.2 nm$ 的中子波长波段获得了创纪录的极化率 $>0.999$，在 $2 nm$ 处仅下降 $1\%$。在没有任何准直的情况下，全出射捕获谱上平均的极化率为 $0.997$，等于先前仅在使用“交叉”(X-SM) 几何的双极化器中获得的值。这些结果被应用于 PF1B 仪器的全尺寸极化器。