Resonant Neutron Reflectometry on a Compact Neutron Source

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper presents an approach to solving the phase problem in neutron reflectometry (including polarized neutron reflectometry) based on the effect of resonant interaction of nuclei of gadolinium isotopes 155Gd and 157Gd with thermal neutrons. This effect is used to implement the reference layer method, which allows, based on the results of three experiments, to calculate the complex reflection coefficient of the sample under study. Knowledge of the complex reflection coefficient makes it possible to model-independent analysis of the interaction potential, both nuclear and magnetic. The main application of this approach is the study of the structure of layers and interfaces, as well as the determination of the magnetic state of multilayer metal nanoheterostructures. The theoretical basis of this method is given, which consists in deposition on the sample top of a gadolinium layer with known parameters, one of which can be varied in a controlled manner. The scheme of the experiment is described in detail using model numerical calculations. An experimental result is given for a simple single-layer niobium sample, for which the modulus and phase of the reflection coefficient were calculated. Promising directions for improving the method and possible directions for further work are proposed. The requests for the characteristics of a compact neutron source, necessary for the optimal implementation of the proposed method, are formulated.

About the authors

E. S. Nikova

Miheev Institute of Metal Physics UB RAS

Author for correspondence.
Email: e.nikova@mail.ru
Russia, 620990, Ekaterinburg

Yu. A. Salamatov

Miheev Institute of Metal Physics UB RAS

Email: e.nikova@mail.ru
Russia, 620990, Ekaterinburg

E. A. Kravtsov

Miheev Institute of Metal Physics UB RAS; Ural Federal University

Email: e.nikova@mail.ru
Russia, 620990, Ekaterinburg; Russia, 620002, Ekaterinburg

References

  1. Klibanov M.V., Sacks P.E. // J. Math. Phys. 1992. V. 33. № 11. P. 3813.
  2. Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B.1995. V. 52. P. 10827.
  3. de Haan V.O., van Well A.A., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. № 15. P. 10831.
  4. Majkrzak C.F., Berk N.F. // Phys. Rev. B. 1998. V. 58. P. 15416.
  5. Majkrzak C.F., Berk N.F., Silin V. // Phys. Rev. B. 2000. V. 283. P. 248.
  6. Kirby B.J., Kienzle P.A., Maranville B.B., Berk N.F., Krycka J., Heinrich F., Majkrzak C.F. // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2012. V. 17. P. 44.
  7. Majkrzak C.F., Carpenter E., Heinrich F., Berk N.F. // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 102212.
  8. Lynn J.E., Seeger P.A. // Atomic Data Nucl. Data Tables. 1990. V. 44. Iss. 2. P. 191.
  9. Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Bodnarchuk V.I., Ustinov V.V. // Physica B. 2019. V. 552. P. 58.
  10. Павлов К.А., Коник П.И., Коваленко Н.А., Кулевой Т.В., Серебренников Д.А., Субботина В.В., Павлова А.Е., Григорьев С.В. // Кристаллография. 2022. V. 67. № 1. Р. 5.
  11. Lekner J. // Exact results. In: Theory of Reflection of Electromagnetic and Particle Waves. Developments in Electromagnetic Theory and Applications, V. 3. Springer Science Business Media Dordrecht, 1987. C. 12.
  12. de Haan V.O., van Well A.A., Sacks P.E., Adenwalla S., Felcher G.P. // Phys. Rev. B. 1996. V. 221. P. 524.
  13. Majkrzak C.F., Berk N.F., Perez-Salas U.A. // Langmuir. 2003. V. 19. P. 7796.
  14. Zimmerman K.M. Advanced Analysis Techniques for X‑ray Reflectivities: Theory and Application. Karlsruhe, 2005. 190 p.
  15. Никова Е.С, Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Макарова М.В., Проглядо В.В., Устинов В.В., Боднарчук В.И., Нагорный А.В. // Физика металлов и металловедение. 2019. V. 120. P. 913.
  16. Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Ustinov V.V., Bodnarchuk V.I., Nagorny A.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. V. 14. P. 161.
  17. Nikova E.S., Salamatov Yu.A., Kravtsov E.A., Ustinov V.V. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2021. V. 15. P. 899.
  18. Никова Е.С., Саламатов Ю.А., Кравцов Е.А., Проглядо В.В, Жакетов В.Д., Миляев М.А. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2022. № 11. C. 1. https://www.doi.org/10.31857/S1028096022110176 (в печати).
  19. Book A., Kienzle P.A. // Physica B: Condensed Matter. 2020. V. 588. P. 412181.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (46KB)
3.

Download (32KB)
4.

Download (209KB)
5.

Download (61KB)
6.

Download (67KB)

Copyright (c) 2023 Е.С. Никова, Ю.А. Саламатов, Е.А. Кравцов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».