Исследование незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на неидеальных межслойных границах в многослойных магнитных структурах, используемых в поляризационной нейтронной оптике тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ
|
Сыромятников, Владислав Генрихович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Гатчина
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2003
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.07
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им Б П КОНСТАНТИНОВА
УДК 539.125.5 172 На правах рукописи
СЫРОМЯТНИКОВ
Владислав Генрихович
исследование незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на неидеальных межслойных границах в многослойных магнитных структурах, используемых в поляризационной нейтронной оптике
01 04.07 - физика конденсированного состояния 01.04.01 - приборы и методы экспериментальной фиэики
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени 1 кандидата физико-математических наук
I
I
Работа выполнена в Отделении нейтронных исследований Петербургского института ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН.
Научные руководители: кандидат физико-математических
наук, старший научный сотрудник Б.П.Топерверг;
кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Ф.Щебетов.
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических . наук, профессор С.В.Малеев;
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник A.A. Набережное.
Ведущая организация:
Лаборатория нейтронной физики им. ИМФранка, ОИЯИ.
Защита диссертации состоится «_
2003 г. в
часов на заседании диссертационного совета Д 002.115.01 при Петербургском институте ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН по адресу: 188300. Ленинградская обл., Гатчина, Орлова Роща.
€ диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ПИЯФ РАН.
Автореферат разослан «
2003 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-мат. наук
И. АМигророльский
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Искусственные Многослойные Тонкопленочные Структуры (ИМТС) нашли широкое применение в различных областях науки и техники Дальнейший прогресс в технологии их изготовления и расширении области их применения связан с разработкой новых ИМТС и всесторонним изучением их свойств. Это подтверждается значительным ростом числа публикаций и проведением нескольких ежегодных международных научных конференций, посвященных проблемам физики ИМТС.
Актуальную проблему в нейтронной физике представляет решение задачи создания на прозрачных для нейтронов подложках (кремний, кварц, сапфир и др.) компактных нейтронных поляризаторов и анализаторов на основе Нейтронных Поляризующих Магнитных Многослойных Структур (НПММС), имеющих высокие поляризующую эффективность в широком спектральном диапазоне и коэффициент пропускания нейтронного потока для одной спиновой компоненты
Физические свойства реальных НПММС (коэффициент отражения и поляризующая эффективность), как, впрочем, и других ИМТС, в значительной мере зависят от степени их совершенства- однородности слоев, степени идеальности межслойных границ и т.д Одним из основных факторов, ограничивающих эффективность применения многослойных тонкопленочных структур, является шероховатость межслойных границ этих структур. Шероховатости всегда присутствуют в той или иной мере во всех многослойных структурах. Наличие шероховатостей приводит к ослаблению зеркального отражения и возникновению рассеяния в незеркальных направлениях падающего на исследованные структуры излучения Например, для пиков высоких порядков брэгговского отражения интенсивность диффузного рассеяния превышает интенсивность самих зеркальных пиков. Поэтому исследование природы шероховатостей и их корреляций между границами слоев с помощью незеркального рассеяния рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений представляет практический и фундаментальный интерес
Исследование незеркального рассеяния поднимает на качественно новый уровень исследования ИМТС, существенно дополняя информацию, полученную при изучении зеркального отражения ИМТС В некоторых случаях игнорирование незеркального рассеяния может привести к грубым ошибкам в интерпретации экспериментальных данных.
Целью диссертационной работы является детальное исследование эффекта когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ в разработанных высокоэффективных периодических и апериодических НПММС: Со/Ti, Fe/Ge и Fe/Al. Это исследование необходимо для углубления понимания фундаментальных проблем взаимодействия поляризованных нейтронов с неидеальными магнитными многослойными структурами и решения прикладных задач, включая диагностику полученных структур для совершенствования методики напыления, а также анализ особенностей использования реальных НПММС в исследовательских установках
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
1 Исследование эффекта когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ, впервые обнаруженного на нейтронном рефлектометре TOREMA II (GKSS, Германия) при исследовании образцов периодических и апериодических НПММС: Co/Ti, Fe/Ge и Fe/AI
2 Изготовление образцов периодических НПММС 60Co/Ti и 60Fe/Al (по 60 пар слоев) и исследование на этих образцах структуры квазибрэгговских полос незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на рефлектометре EROS (LLB, Франция) и на рефлектометре ADAM (ILL, Франция)
3 Количественное описание, в рамках Борновского Приближения Искаженных Волн (БПИВ), экспериментальных данных по незеркальному рассеянию поляризованных нейтронов на периодической 60Co/Ti и апериодической (суперзеркале) Fe/Al НПММС Определение параметров не идеальности данных структур.
4. Анализ проблемы создания компактных высокоэффективных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках на примере подложек кремния и кварца.
5 Разработка нейтронного поляризующего суперзеркала Fe/Al с использованием расчетов на основе матричного формализма. Изготовление на основе этого поляризующего суперзеркального покрытия на кремниевой подложке компактных нейтронных поляризаторов и анализаторов и исследование их свойств.
6 Разработка и исследование высокоэффективных нейтронных монохрошторо^-рёлрризаторов Co/Ti на стекле и на кремнии, а также высокодффектовнввс отражающих нейтронных монохроматоров Ni/Ti на
* - tb'i ■
стекле. Анализ вариантов использования двойных многослойных поляризующих и неполяризующих монохроматоров в рефлектометрии. 7. Создание на основе разработанного высокоэффективного отражающего нейтронного монохроматора Ni/Ti узла двойного монохроматора для нейтронного рефлектометра РПН-2М (ВВР-М ПИЯФ)
НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ
Данная диссертация - первое систематическое исследование процессов незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на магнитных многослойных структурах с неидеальными межслойными границами
1 Впервые обнаружен эффект когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ в магнитных периодических и апериодических многослойных структурах
2. Впервые для одной из спиновых компонент пучка наблюдены экстремумы на квазибрэгговских полосах незеркального рассеяния поляризованных нейтронов в периодических НПММС 60Fe/Al и 60Co/Ti. При этом, для образца 60Со/Т» на полосе 2-го порядка обнаружены максимумы, превышающие по интенсивности соответствующий зеркальный пик, в то время как на полосе 3-го порядка обнаружены минимумы Впервые проведен детальный анализ двумерного распределения интенсивности незеркального рассеяния поляризованных нейтронов для обеих спиновых компонент как функции углов скольжения для падающей и рассеянной нейтронных волн, или поперечной и латеральной компонент переданного импульса. Установлены условия возникновения обнаруженных экстремумов, объяснена их природа и их изменение с магнитным полем
3. Впервые, в рамках БПИВ, проведено количественное описание экспериментальных данных по незеркальному рассеянию поляризованных нейтронов на периодической 60Co/Ti и апериодической Fe/Al НПММС, определены параметры неидеальности данных структур. Впервые сделана оценка вклада в уровень фона от незеркального нейтронного рассеяния на суперзеркале при использовании его в нейтронной исследовательской установке. Даны рекомендации по снижению уровня фона в этой установке.
4 В рамках задачи создания компактных высокоэффективных суперзеркальных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках рассмотрены кремний и кварц Предложен кварцевый поляризующий суперзеркальный нейтронный микробендер на
основе поляризующего суперзеркала на кварцевой подложке, которая является прозрачной для нейтронов и света Расчетные величины пропускания для (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности микробендера высоки и превышают уровни 0.85 и О.НО, соответственно, в широком диапазоне длин волн для поляризующего суперзеркального покрытия Fe/Ge на кварце с антиотражаюшим поглощающим слоем Gd. На примере кремния и кварца показана перспективность использования суперзеркальных устройств на прозрачных для нейтронов подложках в создании квазидвумерных широкоапертурных поляризаторов и анализаторов. Так, для монохроматического пучка (А =12 5 ± J 25 А ) был рассчитан, на базе склеенных кремниевых пластин,
анализатор поляризации сечением 80x80мм2 и длиной всего 6 8мм для позиционно-чувствительного детектора нейтронного рефлектометра KWS-3 (Juelich, Германия) Средние расчетные величины (с учетом поглощения в кремнии) пропускания (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности этого анализатора высоки и составляют не менее 0.73 и 0.98, соответственно, для поляризующего суперзеркального покрытия CoFe/TiZr на кремнии с антиотражаюшим поглощающим слоем TiZrGd 5 Разработано и исследовано нейтронное поляризующее суперзеркало Fe/Al на кремнии. За счет подбора изотопов железа получена высокая поляризующая эффективность Р в широком диапазоне изменения переданного импульса О: Р > 0.8 для о ~ 0.0051 - 0 036 А 1 н Р >0.95 для О = 0 0074 - 0 036 А 1 Критический угол для этого суперзеркала fí , ( =2.9.мраО / А и коэффициент отражения на этом угле для (+) спиновой компоненты пучка /{\и ^ 0 80 На основе этого суперзеркала
изг!?тс,?.\< гш ксулактные нейтронные поляризаторы и анализаторы. Пр«< едс::и исследования их свойств Так, например, для поляризатора на бьзе плос: ,>и кремниевой сборки с суперзеркальным поляризующим токрыти-.м Fe/Al для установки "Вектор" (ВВР-М ПИЯФ, =85А)
пропускание сборки для (+) спиновой компоненты пучка (с учетом поглощения а кремнии) Г s 0 5 и поляризующая эффективность Р = 0.99. í ípi' сечснии поляризуемого пучка 10x65 мм1 длина этого поляризатора составила всего 25 мм' Компактный многоканальный поляризатор такого же типа длиной 34 мм и сечением 5x25 мм2 был использован для создания в рефлектометре EROS поляризованного коллимированного пучка холодных нейтронов, имеющего широкий диапазон длин волн нейтронов (X =3-16 А ). Пропускание (с учетом поглощения в кремнии) (+) спиновой компоненты пучка Т'(Л ) и поляризующая эффективность высоки во всем широком исгользуемом диапазоне длин волн, и не становятся ниже, чем
уровни 0.55 и 0.9, соответственно. Нейтронные поляризаторы на кремнии и на кварце составили предмет двух изобретений
6. Разработаны и исследованы высокоэффективные нейтронные многослойные монохроматоры-поляризаторы Co/Ti на стекле и на кремнии со значительно увеличенной долей вклада монохроматических нейтронов в отраженном пучке по сравнению с аналогами Компактный монохроматор-поляризатор Co/Ti на кремнии не имеет области полного отражения. Рассмотрены варианты использования поляризующих и неполяризующих двойных многослойных монохроматоров в рефлектометрии. Для одного из таких вариантов при 4-кратном отражении нейтронного пучка от монохроматора-поляризатора Co/Ti пропускание одной спиновой компоненты составило 7" =0.28, поляризационное отношение для 1-го брэгговского пика Г = 200, длина волны Л = 8 3 А, относительная спектральная ширина АЛ/Л =0.043, немонохроматические вклады в отраженном пучке практически отсутствуют.
7 На основе разработанного для поляризационного нейтронного рефлектометра РПН-2М (ВВР-М ПИЯФ) нейтронного многослойного монохроматора Ni/Ti на стекле создан узел высокоэффективного двойного монохроматора Ni/Ti с 58NiMo фильтром для обеспечения, наряду с время-пролетной, также и монохроматической моды. Параметры нейтронного пучка на выходе этого узла следующие длина волны Л si 37 Л, относительная спектральная ширина АЛ/ Л = 0 05, поляризация в пике Р =0.976
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
1 Исследование процессов зеркального и незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на НПММС Co/Ti, Fe/Ge и Fe/Ai с неидеальными межслойными границами. Детальный анализ двумерного распределения интенсивности незеркального рассеяния поляризованных ' нейтронов для обеих спиновых компонент как функции углов скольжения
для падающей и рассеянной нейтронных волн, или поперечной и 1 латеральной компонент переданного импульса
► 2. Обнаружение эффекта когерентного усиления незеркального рассеяния
поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ в магнитных периодических и апериодических многослойных структурах.
3. Обнаружение экстремумов на квазибрэгговских полосах незеркального рассеяния поляризованных нейтронов в периодических многослойных магнитных структурах 60Fe/Al и 60Co/Ti. Установление условий
возникновения этих экстремумов, объяснение их природы и их изменения с магнитным полем
4. Количественное описание в рамках ВПИВ экспериментальных данных по незеркальному рассеянию поляризованных нейтронов на многослойных магнитных тонкопленочных структурах: периодической 60Co/Ti и апериодической (сулерэеркале) Fe/Al
5. Разработка и исследование нейтронного поляризующего суперзеркала Fe/Ai на кремнии. Создание на основе этого суперзеркала компактных нейтронных поляризаторов и анализаторов. Исследование их свойств. Анализ перспективности использования суперзеркальных устройств на прозрачных для нейтронов подложках при создании квазидвумерных широкоапертурных нейтронных поляризаторов и анализаторов.
6. Разработка и исследование высокоэффективных поляризующих и нелолярнзующих нейтронных многослойных тонкопленочных монохроматоров СоЛП и Ni/Ti на стекле и на кремнии. Анализ вариантов использования двойных многослойных поляризующих и неполяризующих монохроматоров в рефлектометрии.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в 10 статьях, 2 патентах на изобретения и 2 препринтах ПИЯФ.
Результаты диссертационной работы были представлены на следующих российских и международных научных конференциях: Всероссийские совещания по использованию нейтронов для исследования ^оняенсирсвангого состояния вещества (ЛИЯФ, 1991; Зеленогорск, 1995); Межг унчрод«яя конференция "Neutron Optical Devices ancj Applications" (USA, San D»ego. 1992); Международные конференции "Surface X-ray and Neutral- Scattering" (Russia, Dubna, 1993; England, Oxford, 1997); Mi» -кдународная конференция "Advance in Neutron Optics and Related Rersarch Facilities" (Kumatori, Japan, 1996), Международные конференции " ^иготеап Conference on Neutron Scattering" (Switzerland, Interlaken, 1996; Hangar;/, Budapest, 1999); Международные конференции "Polarised Neutrons for Condensed Matter Investigations" (France, Grenoble, 1998; Russia, Gatchina, 2000).
Начатая в 1994 году работа по изучению незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на магнитных многослойных структурах успешно продолжается как в ПИЯФ, так и в других исследовательских центрах: ILL (Гренобль, Франция), IRI (Университет в Дельфте, Голландия), IFF (Юлих. Германия).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 172 страницах и включает 81 рисунок, 2 таблицы и список литературы, состоящий из 181 ссылки
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во Введении кратко обоснована актуальность темы Дается обзор литературы, посвященный исследованиям процессов зеркального отражения и незеркального рассеяния рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений на тонкопленочных структурах. Рассматривается влияние параметров неидеальности тонкопленочных структур на эти процессы. Обсуждается актуальность задачи создания компактных высокоэффективных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках. Ставится цель и формулируются задачи диссертационной работы, дается краткое содержание диссертации, характеристика научной новизны и практической ценности полученных результатов.
Первая глава посвящена вопросам, связанным с проблемой возникновения зеркального отражения и неэеркального рассеяния рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений на тонких магнитных пленках, периодических и апериодических ИМТС Показана актуальность исследования ИМТС поляризованными нейтронами Эта глава состоит из трех частей. В первой части главы рассмотрено явление полного внешнего отражения и преломления нейтронной волны на границе среды и вакуума. Во второй части главы обсуждается зеркальное отражение нейтронов от многослойной структуры произвольного вида, в т ч и от магнитных периодических ИМТС Рассмотрены многослойные тонкопленочные монохроматоры-поляризаторы. В третьей части главы рассмотрено рассеяние рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений на неидеальных межслойных границах в ИМТС. В частности, рассмотрены а) неидеальные границы раздела двух сред; б) рассеяние на границе раздела двух сред в Борновском Приближении; в) виды неидеальностей межслойных границ ИМТС; г) рассеяние на ИМТС с неидеальными межслойными границами. Глава носит, в основном, обзорный характер.
Вторая глава посвящена обсуждению экспериментальных методов исследования процессов зеркального отражения и незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на тонких магнитных пленках и ИМТС с помощью поляризационной нейтронной рефлеюгометрии. Рассмотрены
характеристики поляризационных нейтронных рефлектометров: TOREMA II, EROS, ADAM, РПН-2м. Рефлектометр на поляризованных нейтронах РПН-2М с двумя флипперами и с анализом поляризации после образца установлен на горизонтальном тепловом канале реактора ВВР-М (ПИЯФ). В этом рефлектометре реализована возможность работы в двух режимах (модах): по времени пролёта и с постоянной длиной волны. Проведены тестовые измерения зависимости коэффициентов отражения от монослоя и суперзеркала в указанных модах Из сравнения полученных результатов сделан вывод о том, что для данной геометрии рефлектометра две моды измерений отличаются по разрешению и светосиле, и выбор моды определяется решаемой физической задачей Относительная спектральная ширина пика двойного Ni/Ti зеркального монохроматора с seNiMo фильтром на длине волны \.Ъ1 А составила АЛ/Л s 0.05, при этом поляризация в пике равна 0 976. Определены эффективности переворота спина для первого флиппера </|>=0.998±0.002 и второго флиппера </2>=0 997±0 002. Для автоматизации работы на рефлектометре была создана программа UNICOM, выполненная в среде WINDOWS. Отмечено, что экспериментальные возможности рассмотренных нейтронных рефлектометров РПН-2М, EROS, TOREMA II, ADAM позволили решить задачи, поставленные в диссертационной работе.
Третья глава посвящена результатам исследований впервые обнаруженного эффекта когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на неидеальных межслойных границах периодических и апериодических ППММС Со/Ti, Fe/Ge и Fe/Al. Данные результаты получены на поляризационных нейтронных рефлектометрах TOREMA II и EROS для насыщенного состояния магнитных слоев исследуемых образцов, а на ADAM - для трех характерных величин намагничивающего поля.
На Рис. 1а,б и 2а,б в логарифмическом масштабе представлены полученные на TOREMA II контурные карты распределения интенсивности зеркально отраженного и рассеянного пучков в /оординатах входного (al) и выходного (a¡ ) углов скольжения. Рис.!а и
- ,:ля (+), а Рис 36 и 26 - для (-) спиновых компонент. На Рис.1а,б представлены результаты для периодической НПММС 20Со(75 A )/Ti(75 А), а на Рис.2а,б - для апериодической НПММС (суперзеркала) 50Fe/Al. Последняя структура имеет 50 пер слоев, толщины которых увеличиваются при удалении от подложки. Логарифмическая (/.ogh>) шкапа интенсивности показана справа от рисунков На этих
рисунках показана динамика перераспределения интенсивности, рассеянной на этих образцах между прямо прошедшим через образец.
Рис.1.
Рис.2. -40
-40-
10 20 30 5 10 15
ОС , , Мряд
Рис.1я,б;2а,б. Распределения интенсивности зеркально отраженного и рассеянного пучков на образцах периодической 20СоЛП (Рис 1а.б) и апериодической 30Ре/А1 (Рис.2а,б) НПММС для (+) (Рис. 1а,2а) и (-) (Рис. 16,26) спиновых компонент пучка в координатах входного (а,) и выходного (а ) углов скольжения.
зеркально отраженным от него и рассеянным в незеркальном направлении пучками при изменении а1 в широком диапазоне Каждая вертикальная
линия, параллельная оси ординат а,, - срез, который представляет собой
картину распределения интенсивности на позиционно-чувствительном детекторе для соответствующих углов а как функцию угла а, Широкая
полоса №1, пересекающая нижние половины всех контурных карт под углом -45 градусов относительно линии а, = 0, соответствует пучку,
прошедшему через структуру и вышедшему из торца подложки Для этой полосы справедливо соотношение а, = -аг Полоса №2, идущая под углом
^45 градусов относительно линии а, = 0, в верхних половинах всех
контурных карт представляет собой интенсивность зеркально отраженного пучка Для этой полосы справедливо соотношение а1 На Рис 1а
полоса №3 (перпендикулярная полосе №2) есть квазибрэгговская полоса 1-го порядка, полностью обусловленная незеркальным рассеянием Для этой полосы справедливо соотношение а, +а, =2ош, где а10 ~ угол
скольжения, при котором происходит брэгговское отражение 1 -го порядка Появление полосы №3 обусловлено эффектом когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ в магнитных периодических многослойных структурах, когда шероховатости межслойных границ полностью или частично скоррелированы в направлении, перпендикулярном плоскостям слоев, и когда удовлетворяется условие Брэгга для нормальной к плоскостям слоев компоненты переданного импульса. Это первое наблюдение такого ->фф".ктг поняргпованных нейтронах. На Рис.1б представлена контурная карт? для (-) спиновой компоненты. Здесь видны только две полосы №1 -прямо прошедшая и №2 - зеркально отраженная. На Рис.2а зеркальный «хребет» при а, = а/ имеет плато на углах меньше угла полного отражения суперзеркала при а; - а ~ '2 7 мрад для (+) спиновой компоненты Две
значительные особенности замечены на Рис.2а: вертикальные и горизонтальные полосы, которые, в отличие от квазибрэгговских полос для периодических структур, распространяются здесь вдоль линий а, ~ а чи и а, ~ а М) Эти полосы соответствуют супер-Ионеда рассеянию,
которое, гтз природе, отличается от классического эффекта Ионеда на одиночной неидеальной поверхности. Полосы супер-Ионеда появляются вследствие конформности шероховатости на множестве межслойных граним апериодической многослойной структуры. Эти полосы
обнаружены впервые в этой работе. Появление данных полос является также проявлением вышерассмотренного эффекта для магнитных апериодических многослойных структур. Рассеяние супер-Ионеда не замечено для (-) спиновой компоненты (Рис.2б), для которой отражение от суперзеркала существенно меньше, чем для (+) спиновой компоненты. Вместо этого зеркальный «хребет» имеет плато, которое простирается до угла, соответствующего критическому углу стеклянной подложки acg!a!, при а, - Ocgiass = 5 мрац. Истинное рассеяние Ионеда в этом случае довольно слабо. При af< 0 преломленный пучок проходит через структуру и подложку и выходит из торца подложки. На Рис.2а,б он представлен «хребтом», простирающимся вдоль направления а, ~ -at . Из анализа Рис 2а были сделаны оценки вклада в уровень фона от незеркального рассеяния (+) спиновой компоненты пучка на суперзеркале 50Fe/Al при использовании его в нейтронно-физической установке Даны рекомендации по снижению уровня фона в этом приборе.
При дальнейших исследованиях незеркального рассеяния на образцах 60Co/Ti и 60Fe/AI (образцы имеют по 60 пар слоев) на рефлектометре EROS на контурных картах распределения зеркальной и незеркальной интенсивностей, построенных в координатах переданного импульса Ох и 0:, наблюдались квазибрэгговские полосы 1-го, 2-го и 3-го порядков для (+) спиновой компоненты пучка. Причем, на квазибрэгговской полосе 2-го порядка были обнаружены пики-сателлиты, расположенные симметрично относительно зеркального пика 2-го порядка и по величине превышающие коэффициент отражения этого пика Для (-) спиновой компоненты пучка никаких особенностей не наблюдалось, за исключением пика 2-го порядка для образца 60Co/Ti, который более чем в 2 раза превышал соответствующий пик для (+) спиновой компоненты пучка. Это объясняется наличием магнитно "мертвых" слоев на межслойных границах данной структуры, образованных вследствие взаимной диффузии кобальта и титана
Измерения на ADAM (Л =4.41 А ) на образце 60Co/Ti не только подтвердили существование мощных пиков-сателлитов на квазибрэгговской полосе 2-го порядка, но и обнаружились новые особенности - заметные провалы на квазибрэгговской полосе 3-го порядка, расположенные также симметрично относительно зеркального пика. При изменении магнитного поля, приложенного к образцу, наблюдалось изменение амплитуд пиков и провалов. На основании измерений на EROS и ADAM определены условия возникновения особенностей (пики и провалы) к а квазчбрэгговских полосах. Наблюденные особенности возни'сают, когда одновременно для падающей и рассеянной волн выполняются усло.ш1 брэтовского отражения, ко д)»я разных его порядков. В этой главе кратко рассмотрена теория незеркального рассеяшал
поляризованных нейтронов на реальных магнитных ИМТС, разработанная в рамках БПИВ. Количественное описание по теоретической модели было проведено с учетом разрешения экспериментальных кривых качания, полученных на образце 60Co/Ti на ADAM для квазибрэгговских полос первых трех порядков при насыщающем значении поля. Модель хорошо описывает экспериментальные данные, пики и провалы хорошо воспроизводятся в модельных расчетах. В результате расчетов были получены параметры как структуры образца, так и ее неидеальности: плотности длин рассеяния Nb (в 10*А 2): М>"(Со) = 648,'А?Г (Со) = -1.94, М» (П) = -1.94; толщины слоев: а (Со) = 94 Â, a (Ti) = 91À, r.m.s. шероховатость а = 20 А , экспонента шероховатости h ^ 0.5. В вычислениях было принято, что шероховатости конформно коррелированы на всех межслойных границах. Используя выражение для дифференциального сечения диффузного рассеяния поляризованных нейтронов и свертывая результаты расчетов с экспериментальным разрешением была построена контурная карта распределения зеркальной и незеркальной интенсивностей для (+) спиновой компоненты нейтронного пучка, рассеянного на образце 60Co/Ti, для насыщенного состояния слоев кобальта Это распределение
Рис.3. Расчетное распределение зеркальной и незеркальной интенсивностей для (+) спиновой компоненты нейтронного пучка. рассеянного на периодической НПММС 6ОС0/Т1 с учетом экспериментального разрешения. л - параллельная и перпендикулярная компоненты переданного импульса, соответственно. Точечными линиями отмечены кривые, при которых а, или ос/- равны нулю.
представлено на Рнс.З (А-4.41 А). Вертикальными пунктирными линиями отмечены, в пределах квазибрэгговских полос 1-3 порядков, линии с Q- = 0.035; 0.068; 0.102А'1 , вдоль которых были сняты на образце 60Co/Ti экспериментальные кривые качания и произведено моделирование. Хорошо видны пики на квазибрэгговской полосе 2-го порядка на Ох = ±0.8 х 10'ъ А и на квазибрэгговской полосе 3-го порядка провалы на Qx = ± 2.4х Ю'1 А Как следует из используемой теории, все значительные особенности в картине незеркального рассеяния определяются свойствами волновых функций для идеальной многослойной структуры. Наблюденное на ADAM изменение амплитуды пиков и провалов в зависимости от приложенного к образцу магнитного поля обусловлено изменением нейтронио-оптического потенциала магнитных слоев структуры. Вычисленная в Б ПИВ контурная карта интенсивности (-t) спиновой компоненты нейтронного пучка, рассеянного на суперзеркале 50Fe/Al, описанном выше, хорошо воспроизводит данные в верхней части Рис 2а даже без принятых во внимание эффектов разрешения Параметры неидеальности, усредненные по всей структуре, полученные при моделировании и используемые в вычислениях, следующие: г.т.s. шероховатость а = 40 А , латеральная корреляционная длина / - 500Л , глубина конформности = 150Л , экспонента шероховатости h ~ 0.5.
Четвертая глава посвящена результатам разработок и исследований неГпронно-оптических поляризующих и неполяризующих многослойных периодических (монохроматоры) и апериодических (суперзеркала) структур, предназначенных для использования в современном нейтронно-физическом эксперименте. Рассмотрен предложенный нейтронный многослойный монохроматор-поляризатор, состоящий из чередующихся слоев Со и Ti, приготовленный методом теплового вакуумного напыления на стеклянной и кремниевой подложках. В монохроматоре Co/Ti hi стеклянной подложке расстояние между первым брэгговским пиком ч краем плато полного отражения значительно увеличено по сравнению с аналогами, а для монохроматора Co/Ti на кремниевой подложке область полного отражения отсутствует при отражении пучка из кремния. При 4-крагтном отражении пучка холодных нейтронов от монохроматора-поляризатора Co/Ti на стеклянной подложке пропускание одной спиновой компоненты составило Т+ s 0.28, флип-отношеиие для 1-го брэгговского пика г = 200, Л ~ S.3À, АЛ/Л ~ 0.043, немонохроматические вклады практически отсутствуют. Предложен вариант использования в поляризационном нейтронном рефлектометре конкретной конструкции двойного высокоэффективного многослойного монохроматора при 4-кратьом отражении в нем нейтронного пупса с целью развертки по /»ликам аолн для спектрального анзлша
Разработано и исследовано нейтронное поляризующее суперзеркало Fe/Al на кремнии За счет подбора изотопов железа получена высокая поляризующая эффективность в широком диапазоне используемых длин волн. Представлены экспериментальные данные коэффициента отражения и поляризующей эффективности для нейтронного поляризующего Fe/Al суперзеркала на кремниевой кристаллической подложке с антиотражающим слоем кадмия. Поляризующая эффективность этого суперзеркала Р >0.8 для диапазона изменения переданного импульса Q =0 0051 -0.036 А 1 и Р>0.95 для 0 = 0 0074-0.036,4' Критический угол для этого суперзеркала С?сЯ/ s 2.9мрас) / А и коэффициент отражения на этом угле для (+) спиновой компоненты пучка R*a[ = 0.80. На основе этого суперзеркала изготовлены компактные
нейтронные поляризаторы и анализаторы Так, например, для установки "Вектор" (ВВР-М ПИЯФ, ¿ = 8.5 Л ) были изготовлены два одинаковых
поляризатора на базе плоской кремниевой сборки с суперзеркальным поляризующим покрытием Fe/Al для использования их в спин-резонансном монохроматоре поляризованных холодных нейтронов Данный поляризатор представлял собой набор плотно сжатых (без воздушных промежутков) плоских кремниевых пластин с суперзеркальным покрытием на одной стороне пластины и слоем кадмия сверху, помещенных в зазор постоянного магнита. Толщина каждой пластины а 0 5 мм, длина L 25 мм, высота h - 65 мм, количество пластин N 20 Таким образом, при сечении поляризуемого пучка 10x65 мм2 длина поляризатора составила всего 25 мм i При этом могут эффективно отражаться нейтроны, начиная с Л = 7 А На пучке сформированном первым поляризатором был исследован второй такой же поляризатор. В результате измерений получено, что пропускание такой сборки для (+) спиновой компоненты пучка (с учетом поглощения в кремнии) 7" = 0.5 и поляризующая эффективность Р = 0.99 Компактный многоканальный поляризатор такого же типа на базе сборки из плоских кремниевых пластин был использован для поляризации в рефлектометре EROS коллимированного пучка (расходимость пучка Ав~1 мрад) холодных нейтронов, имеющего широкий диапазон длин волн нейтронов Л =3-16 л. В данном поляризаторе пучок отклоняется в вертикальной плоскости, т.к. расположение образца горизонтальное. Геометрический фактор пропускания kg = 0 99, сечение пучка S 5x25 мм1, длина
пластин поляризатора L 34 мм. Измерения поляризующей эффективности проводились с анализатором, представляющим собой копию данного поляризатора. На «белом» пучке великолепные поляризационные свойства данного поляризатора проявились в полной мере поляризующая
эффективность близка к 1 и однородна во всем широком, используемом диапазоне длин волн, и не становится ниже, чем 0.9 Пропускание (с учетом поглощения в кремнии) (+) спиновой компоненты пучка Т*(Л) также высоко и составляет величину порядка 0.55 в суперзеркальной области поляризатора (Л =3.5-5.5Л ) и незначительно понижается от 0.7 до 0.65 в области полного отражения (Л =6-16,1).
В рамках задачи создания компактных высокоэффективных суперзеркальных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках рассмотрен также кварц. Он меньше поглощает нейтроны, чем кремний и более пластичен. Предложен кварцевый поляризующий суперзеркальный нейтронный микробендер на основе поляризующего суперзеркала на кварцевой подложке, которая является прозрачной для нейтронов и света. Рассчитанные пропускание для (-+) спиновой компоненты пучка и поляризующая эффекшвность микробендера высоки и превышают уровни 0.85 и 0.80, соответственно, в широком диапазоне длин волн для поляризующего суперзеркального покрытия Fe/Ge на кварце с антиотражающим поглощающим слоем гадолиния. На примере кремния и кварца показана перспективность использования суперзеркальных устройств на прозрачных для нейтронов подложках в создании квазидвумерных широкоапертурных поляризаторов и анализаторов Так, для монохроматического пучка (Л-12.5± 1.25А) был рассчитан, на базе прямых склеенных кремниевых пластин, анализатор
поляризации сечением 80x80 мм и длиной всего 6.8 мм для позиционно-чувствительного дегектора нейтронного рефлектометра KWS-3 (Juelich, Германия). На кремниевые пластины толщиной 0.2 мм, шириной 80 мм и длиной (по направлению образец-детектор) всего 6.8 мм, было предложено нанести известное и широко используемое поляризующее суперзеркальное покрытие CoFe/TiZr (m = 2) с антиотражающим поглощающим слоем TiZrGd. Данное поляризующее покрытие и антиотражающий поглощающий слой оптимизированы для отражения из вакуума и не оптимальны по поляризующим свойствам для кремния, т.к. для нейтронов (-) спиновой компоненты имеется потенциальная яма на границе «кремний-поляризующее покрытие», что приведет к возрастанию коэффициента отражения и, соответственно, к уменьшению величины поляризующей эффективности Р. Но для данной геометрии эксперимента и использованию монохроматического пучка нейтронов это уменьшение Р совершенно незначительно. Расчет дает, что значение средней величины поляризующей эффективности Р, усредненной по всем каналам анализатора высоко и составляет величину не менее 0.98 (фл лп-отношение ~ 99). При этал Т* -пропускание (+) спчноаой компоненты пучкз для реального коэффициента
отражения от суперзеркала CoFe/TiZr (от 2) и с учетом поглощения в кремнии, составило величину порядка 0 73.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. Впервые обнаружен эффект когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ в магнитных периодических и апериодических многослойных структурах.
2. Впервые для одной из спиновых компонент пучка наблюдены экстремумы на квазибрэгговских полосах незеркального рассеяния поляризованных нейтронов в периодических НПММС 60Fe/AI и 60Co/Ti При этом для образца бОСо/Ti на полосе 2-го порядка обнаружены максимумы, превышающие по интенсивности соответствующий зеркальный пик, в то время как на полосе 3-го порядка обнаружены минимумы. Установлены условия возникновения этих экстремумов, объяснена их природа и их изменение с магнитным полем
3. Впервые в рамках БПИВ проведено количественное описание экспериментальных данных по незеркальному рассеянию поляризованных нейтронов на периодической 60Co/Ti и апериодйческой 50Fe/Al структурах. Определены параметры неидеальности данных структур. Впервые сделаны оценки вклада в уровень фона от незеркального рассеяния на суперзеркале Fe/Al при использовании его в нейтронно-физической установке. Даны рекомендации по снижению уровня фона в этом приборе.
4. В рамках задачи создания компактных высокоэффективных суперзеркальных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках рассмотрены кремний и кварц Предложен кварцевый поляризующий суперзеркальный нейтронный микробендер на основе поляризующего суперзеркала на кварцевой подложке, которая является прозрачной для нейтронов и света Расчетные величины пропускания для (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности микробендера высоки и превышают уровни 0.85 и 0.80, соответственно, в широком диапазоне длин волн для поляризующего суперзеркального покрытия Fe/Ge на кварце с антиотражающим поглощающим слоем Gd. На примере кремния и кварца показана перспективность использования суперзеркальных устройств на прозрачных для нейтронов подложках в создании квазидвумерных широкоапертурных поляризаторов и анализаторов. Так, для монохроматического пучка (Л =12.5± 1.25А) был рассчитан, на базе склеенных кремниевых пластин.
анализатор поляризации сечением 80x80 мм2 и длиной всего 6.8 мм для позиционно-чувствительного детектора нейтронного рефлектометра KWS-3 (Juelich, Германия). Средние расчетные величины (с учетом поглощения в кремнии) для пропускания (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности этого анализатора высоки и превышают уровни 0.73 и 0.98, соответственно, для поляризующего суперзеркального покрытия CoFe/TiZr на кремнии с антиотражающим поглощающим слоем TiZrGd
5 Разработано и исследовано нейтронное поляризующее суперзеркало Fe/Al на кремнии. За счет подбора изотопов железа получена высокая поляризующая эффективность Р в широком диапазоне изменения переданного импульса О Р >0.8 для о = 0.0051 - 0 036 А~' и Р > 0.95 для О - 0 0074 - 0.036 А '■ Критический угол для этого суперзеркала 9М ~ 2.9мрад /А и коэффициент отражении на этом угле для (+) спиновой компоненты пучка /?" , = 0.80 На основе этого суперзеркала
изготовлены компактные нейтронные поляризаторы и анализаторы. Проведены исследования их свойств. Так, например, для поляризатора на базе плоской кремниевой сборки с суперзеркальным поляризующим покрытием Fe/ Al для установки "Вектор" (ВВР-М ПИЯФ, Л^ = 8.5 А)
пропускание сборки для (+) спиновой компоненты пучка (с учетом поглощения в кремнии) Т~ = 0.5 и поляризующая эффективность Р = 0.99.
При сечении поляризуемого пучка 10x65 мм2 длина этого поляризатора составила всего 25 мм! Компактный многоканальный поляризатор такого же типа длиной 34 мм и сечением 5x25 мм2 был использован для создания в рефлектометре EROS поляризованного коллимированнсго пучка холодных нейтронов, имеющего широкий диапазон длин волн нейтронов (Л -3-16А ) Пропускание (с учетом поглощения в кремнии) (+) спиновой компоненты пучка Г' (Л) и поляризующая эффективность высоки во всем широком, используемом диапазоне длин волн, и не становятся ниже, чем уровни 0.55 и 0.9, соответственно.
6 Разработаны и исследованы высокоэффективные нейтронные многослойные монохроматоры-поляризаторы Co/Ti на стекле и на кремнии со значительно увеличенной степенью монохрома гизации нейтронов в отраженном ги чке по сравнению с аналогами. Компактный монохроматор-поляризатор Co/Ti ка кремнии не имеет области полного отражения. Рассмотрены варианты использования поляризующих и кеполяризующих двойных многослойны -. монохромаго[ эв ч рефлектометрки Для одного из таких вариантов при 4-кратном отражении не£гро';члго пучка от монохроматора-пол»риг;тарз Co/Ti пропускание о тной спиновой
компоненты составило Т~ =0.28, поляризационное отношение для 1-го брэгговского пика Г = 200,' длина волны Л н 8.3 Л, относительная спектральная ширина АХ IX = 0.043, немонохроматические вклады в отраженном пучке практически отсутствуют.
7. На основе разработанного нейтронного многослойного монохроматора Ni/Ti на стекле, для поляризационного нейтронного рефлектометра РПН-2М (ВВР-М ПИЯФ) создан узел высокоэффективного двойного монохроматора Ni/Ti' с 58NiMo фильтром на кремнии для обеспечения, наряду с время-пролетной, также и монохроматической моды. Параметры нейтронного пучка на выходе этого узла следующие: длина волны X ~ 1.37/1, относительная спектральная ширина AXJX = 0.05, поляризация в пике Р = 0.976.
Основные научные результаты работы получены впервые и при определяющем вкладе автора.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Syromyatnikov V.G., Schebetov A.F., Soroko Z.N. Fe/AJ neutron polarizing supermirror on a Si crystal substrate with antireflecting Cd layer. - Nucl. Instr. and Meth A, 1993, v.324, pp.401-403; Proceedings oflnternational Conference SPIE "Neutron Optical Devices and Applications" (Editors C. Majkrzak and J. Wood), 1992, v.1738, pp.481-488.
2. Syromyatnikov V.G., Schebetov A.F., Soroko Z.N. Neutron polarizing Fe/Al supermirror on Si crystal substrate and its applications for thermal and cold neutrons. - Physica B, 1994, v 198, pp 224-227.
3. Syromyatnikov V., Toperverg В., Schebetov A., Ebel Т., Bittorf C., Kampmann R., Wagner R Effect of coherent enhancement of nonspecular polarized neutron scattering from rough interfaces in periodic multiiayered magnetic structures. - Preprint PNPI № 2006,Gat china (1994), p. 37.
4. Сыромятников В.Г., Щебетов А.Ф., Сороко З.Н. Патент РФ № 2022381 на изобретение "Поляризатор Нейтронов" с приоритетом от 30.01 1992 Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 30.10.1994.
5. Schebetov A.F., Pleshanov N.K., Syromyatnikov VG., Pusenkov V.M., Peskov B.G., Shmelev G.E., Soroko Z.N., Ul'yanov V.A. Multichannel Neutron Polarisers produced in PNPI. - J.Phys Soc. Japan, 1996, v 65, Suppl A, pp 195198; preprint PNPI № 2103,Gatchina (1996) p. 10
6. Syromyatnikov V., Toperverg В., Deriglazov V, Schebetov A, Ebel T, Kampmann R., Wagner R. Non-specular polarized neutron scattering from rough interfaces in periodic multiiayered magnetic structures - Physica B, 1997, v.234-236, pp.475-476.
7 Сыромятников В Г., Алексеев B.JI Патент РФ №2086025 на изобретение "Поляризатор Нейтронов" с приоритетом от 2 июня 1994 года Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 27 июля 1997 г.
8. Касман Я А., Колхидашвили М.Р., Плешанов Н.К., Пусенков В.М., Слюсарь В Н., Сумбатян А.А., Сыромятников В.Г., Ульянов В.А., Хахалин С.И., Щебетов А.Ф. Двухмодовый рефлектометр на поляризованных нейтронах с анализом поляризации после образца. - Препринт ПИЯФ № 2213, Гатчина (1997) с.36.
9. Syromyatnikov V.G., Menelle А, Soroko Z.N., Schebetov A.F. Neutron double multilayer monochromator-polarizer Co/Ti. - Physica B, 1998, v.248, №1-4, pp.355-357.
10. Syromyatnikov V.G. About using double multilayer monochromators in reflectometry - Physica B, 1998, v.248, № 1-4, pp.377-380.
11. Syromyatnikov V.G, Menelle A, Toperverg BP., Soroko Z.N., Schebetov A.F Gff-specular polarised neutron scattering from rough interfaces in Co/Ti and Fc/A! mnltilayered structures. - Physica B, 1999, v.267-268, pp 190-193.
12 Syromyatnikov VG, Toperverg BP., Siebrecht R, MeneDe A, Pleshanov NIC, Pusenkov V.M, Schebetov AF„ Soroko Z.N, Ul'yanov V.A Observation of peculiarities in magnetic off-specular polarised neutron scattering from rough interfaces in Co/Ti periodic multilayer. - Physica B, 2000, v.276-278, pp.700701, Preprint PNPI № 231 l.Gatchina (1999), p.13.
13. Syromyatnikov V.G., Toperverg B P., Kentzinger E., Deriglazov V.V., Kampmann R., Pleshanov N.K, Pusenkov V.M., Schebetov A F., Siebrecht R, Ul'yanov V.A. Off-specular polarized neutron scattering from periodic Co/Ti and aperiodic Fe/Al magnetic multilayers. - Physica B, 2001, v.297/1-4, pp. 175179
14. Syromyatnikov V.G., Alexeev V.L Polarizing supermirror microbender on quartz. - Physica B, 2001, v. 297/1-4, pp. 148-151.
Отпечатано в типографии ПИЯф РАН 188300, Гатчина Ленинградской обл., Орлова роща Ззк. 301,тир 100, уч.-изд. л. 1,3; 16.09.2003г.
П Ü8 44
Введение.
Глава I. Зеркальное отражение и незеркальное рассеяние нейтронов, синхротронного и рентгеновского излучения на искусственных многослойных тонкопленочных структурах.
1.1. Полное внешнее отражение и преломление нейтронов на границе среды и вакуума.
1.2. Отражение нейтронов от многослойной тонкопленочной структуры.
1.3. Рассеяние нейтронного, рентгеновского и синхротронного излучений на неидеальных межслойных границах в многослойных тонкопленочных структурах.
Глава II. Использование поляризационной нейтронной рефлектометрии для исследования магнитных многослойных структур.
2.1. Поляризационная нейтронная рефлектометрия.
2.2. РПН-2М - двухмодовый рефлектометр на поляризованных нейтронах с анализом поляризации после образца.
2.2.1. Общая схема установки.
2.2.2. Разрешение рефлектометра и первичная обработка данных.
2.2.3. Двойной зеркальный монохроматор.
2.2.4. Сравнение двух режимов (мод) работы рефлектометра РПН-2М.
2.2.5. Автоматизация управления рефлектометром РПН-2М.
2.3. Рефлектометр EROS.
2.4. Рефлектометр TOREMA И.
2.5. Рефлектометр ADAM.
2.6. Приготовление образцов.
2.7. Выводы.
Глава III. Исследование незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на неидеальных межслойных границах в многослойных магнитных структурах.
3.1. Исследования на TOREMA II.
3.2. Исследования на EROS.
3.3. Исследования на ADAM.
3.4. Теория незеркального рассеяния поляризованных нейтронов.
3.5. Обсуждение экспериментальных результатов.
3.6. Выводы.
Глава IV. Нейтронные поляризующие и неполяризующие многослойные структуры на стеклянной и прозрачной для нейтронов подложках.
4.1. Нейтронные поляризующие и неполяризующие многослойные периодические структуры на стеклянной и прозрачной для нейтронов подложках.
4.1.1. Поляризационный нейтронный рефлектометр с использованием двойных многослойных монохроматоров.
4.2. Нейтронные поляризующие апериодические многослойные структуры (суперзеркала) на стеклянных подложках и их применение.
4.3. Нейтронное поляризующее суперзеркало Fe/Al на кремниевой кристаллической подложке.
4.3.1. Применения нейтронного поляризующего суперзеркала Fe/Al на кремниевой кристаллической подложке.
4.4. Нейтронные поляризаторы на прозрачных для нейтронов и света подложках.
4.4.1. Нейтронное поляризующее суперзеркало Fe/Ge на кварце.
4.5. Выводы.
Искусственные Многослойные Тонкопленочные Структуры (ИМТС) нашли широкое применение в различных областях науки и техники. Дальнейший прогресс в технологии их изготовления и расширения области их применения связан с разработкой новых ИМТС и всесторонним изучением их свойств. Это подтверждается значительным ростом числа публикаций и проведением нескольких ежегодных международных научных конференций, посвященных проблемам физики ИМТС.
В нейтронной физике ИМТС используются в виде нейтронных монохроматоров (периодическая структура ИМТС) и суперзеркал (апериодическая структура ИМТС) в разнообразных нейтронно-оптических устройствах, без которых немыслим современный нейтронно-физический эксперимент. Особую роль в такого рода экспериментах играют поляризованные нейтроны, с помощью которых можно проводить исследования магнитной структуры образца, используя уникальное свойство нейтрона - наличие у него магнитного момента.
Нейтронные пучки тепловых и холодных нейтронов поляризуют, в основном, методом зеркального отражения [1,2] под малыми углами от специальных Нейтронных Поляризующих Магнитных Многослойных Структур (НПММС), например, таких как суперзеркала СоЯ1 [3], CoFeWTiZr [4], Со 48 Fe 50 V 2 /TiN, [5].
Актуальную проблему представляет решение задачи создания на прозрачных для нейтронов подложках (кремний, кварц, сапфир и др.) компактных нейтронных поляризаторов и анализаторов на основе НПММС, имеющих высокие поляризующую эффективность в широком спектральном диапазоне и коэффициент пропускания нейтронного потока для одной спиновой компоненты. Особенно это актуально для работы с тепловыми нейтронами, где, например, длина одноканальных нейтроноводов-поляризаторов при ширине пучка в несколько миллиметров составляет обычно величину порядка нескольких метров [6].
Физические свойства реальных НПММС (коэффициент отражения и поляризующая эффективность), как, впрочем, и других ИМТС, в значительной мере зависят от степени их совершенства: однородности слоев, степени идеальности межслойных границ и т.д. Одним из основных факторов, ограничивающих эффективность применения многослойных тонкопленочных структур является шероховатость межслойных границ этих структур. Шероховатости всегда присутствуют в той или иной мере во всех многослойных структурах. Наличие шероховатостей приводит к ослаблению зеркального отражения и возникновению рассеяния в незеркальных направлениях, падающего на исследованные структуры излучения. Например, для пиков высоких порядков брэгговского отражения интенсивность диффузного рассеяния может превышать интенсивность самих зеркальных пиков. Поэтому исследование природы шероховатостей и их корреляций между границами слоев с помощью незеркального рассеяния рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений представляют практический и фундаментальный интерес.
Из богатого спектра экспериментальных методик, используемых для изучения монослоев и ИМТС, особый интерес представляет использование процессов зеркального отражения и незеркального рассеяния рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений, которые обеспечивают возможность детального изучения структуры в ее глубину без разрушения.
При этом рефлектометрия поляризованных нейтронов широко используется для того, чтобы характеризовать зависимость от глубины магнитную и ядерную плотности тонких пленок и ИМТС. Однако, данных по зеркальной рефлектометрии недостаточно для получения полной информации о латеральных характеристиках слоев (флуктуации плотности, состава, намагниченности и т.п.) и межслойных границ (корреляции шероховатостей, ступеньки роста и т.п.)- Такая информация абсолютно необходима для понимания физики процессов формирования поверхностей и межслойных границ, развития флуктуаций в слоистых структурах при фазовых переходах, электронных и магнитных свойств искусственных сверхструктур и т.д., а также при использовании и совершенствовании ИМТС.
Исследования процесса незеркального рассеяния рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений весьма актуальны, т.к. позволяют получить необходимую информацию и определить фундаментальные характеристики состояния поверхностей монослоев и межслойных границ ИМТС (среднеквадратичная величина шероховатости, корреляционные параметры, степень конформности и диффузного размытия), их зависимости от внешних параметров и процедуры приготовления.
Известен ряд работ, посвященных этой теме (см., например, [7-21]). Однако, основная масса работ посвящена исследованиям с использованием рентгеновского и синхротронного изучений. Это связано, в основном, с существенно меньшей интенсивностью нейтронных пучков по сравнению с рентгеновскими и тем более с синхротронными пучками. Тем не менее, исследования с нейтронами, в особенности с поляризованными, позволяют получить дополнительную информацию как о магнитной структуре образца, так и о степени её корреляций со структурой ядерной подсистемы.
Особый интерес представляет исследование так называемых динамических эффектов рассеяния поляризованных нейтронов на ИМТС, которые приводят к различным интерференционным явлениям, наблюдаемым при резонансном усилении квазибрэгговского рассеяния. Это совершенно не изученная с помощью поляризованных нейтронов область. Динамические эффекты приводят к появлению богатой тонкой структуры в распределении диффузного рассеяния, которая чувствительна к особенностям неидеального образца.
Изучение незеркального рассеяния представляет большой интерес как с точки зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения методической при использовании нейтронно-оптических элементов. Знание картины распределения интенсивности незеркального (диффузного) рассеяния нейтронного пучка на реальных многослойных структурах, используемых в нейтронно-физических установках в качестве нейтронно-оптических элементов позволит, в частности, оценить распределение этой интенсивности, являющейся фоновой интенсивностью в данной установке и провести комплекс мероприятий по уменьшению уровня фона на основе знания этого распределения.
Исследование незеркального рассеяния поднимает на качественно новый уровень исследования ИМТС существенно дополняя информацию, полученную при изучении зеркального отражения ИМТС. В некоторых случаях игнорирование незеркального рассеяния может привести к грубым ошибкам в интерпретации экспериментальных данных.
Цель диссертационной работы
Целью диссертационной работы является детальное исследование эффекта когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ в разработанных высокоэффективных периодических и апериодических НПММС: Co/Ti, Fe/Ge и Fe/Al. Это исследование необходимо для углубления понимания фундаментальных проблем взаимодействия поляризованных нейтронов с неидеальными магнитными многослойными структурами и решения прикладных задач, включая диагностику полученных структур для совершенствования методики напыления, а также анализ особенностей использования реальных НПММС в исследовательских установках.
Способы достижения цели диссертационной работы или задачи диссертационной работы.
1. Исследование эффекта когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ, впервые обнаруженного на нейтронном рефлектометре TOREMA П (GK.SS, Германия) при исследовании образцов периодических и апериодических НПММС: Co/Ti, Fe/Ge и Fe/Al.
2. Изготовление образцов периодических НПММС 60Co/Ti и 60Fe/Al (по 60 пар слоев) и исследование на этих образцах структуры квазибрэгговских полос незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на рефлектометре EROS (LLB, Франция) и на рефлектометре ADAM (ILL, Франция).
3. Количественное описание, в рамках Борновского Приближения Искаженных Волн (БПИВ), экспериментальных данных по незеркальному рассеянию поляризованных нейтронов на периодической 60Co/Ti и апериодической (суперзеркале) Fe/Al НПММС. Определение параметров неидеальности данных структур.
4. Анализ проблемы создания компактных высокоэффективных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках на примере подложек кремния и кварца.
5. Разработка нейтронного поляризующего суперзеркала Fe/Al с использованием расчетов на основе матричного формализма. Изготовление на основе этого поляризующего суперзеркального покрытия на кремниевой подложке компактных нейтронных поляризаторов и анализаторов и исследование их свойств.
6. Разработка и исследование высокоэффективных нейтронных монохроматоров-поляризаторов Co/Ti на стекле и на кремнии, а также высокоэффективных отражающих нейтронных монохроматоров Ni/Ti на стекле. Анализ вариантов использования двойных многослойных поляризующих и неполяризующих монохроматоров в рефлектометрии.
7. Создание на основе разработанного высокоэффективного отражающего нейтронного монохроматора Ni/Ti узла двойного монохроматора для нейтронного рефлектометра РПН-2М (ВВР-М ПИЯФ).
В результате проделанной работы удалось решить поставленные задачи. Данная диссертация - первое систематическое исследование процессов незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на магнитных многослойных структурах с неидеальными межслойными границами.
Краткое содержание диссертации.
В первой главе, состоящей из трех частей, рассмотрены вопросы, связанные с проблемой возникновения зеркального отражения и незеркального рассеяния рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений на тонких магнитных пленках, периодических и апериодических ИМТС. Показана актуальность исследований ИМТС с поляризованными нейтронами. В первой части главы рассмотрено явление полного внешнего отражения и преломления нейтронной волны на границе среды и вакуума. Во второй части главы обсуждается зеркальное отражение нейтронов от многослойной структуры произвольного вида, в т.ч. и от магнитных периодических ИМТС. Рассмотрены многослойные монохроматоры-лоляризаторы. В третьей части главы рассмотрено рассеяние рентгеновского, синхротронного и нейтронного излучений на неидеальных межслойных границах в ИМТС. В частности, рассмотрены: а) неидеальные границы раздела двух сред; б) рассеяние на границе раздела двух сред в Борновском Приближении; в) виды неидеальностей межслойных границ ИМТС; г) рассеяние на ИМТС с неидеальными межслойными границами.
Глава носит, в основном, обзорный характер.
Во второй главе обсуждаются экспериментальные методы исследования процессов зеркального отражения и незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на тонких магнитных пленках и ИМТС с помощью поляризационной нейтронной рефлектометрии. Рассмотрены характеристики современных поляризационных нейтронных рефлектометров: TOREMA II, EROS, ADAM, РПН-2М. В рефлектометре на поляризованных нейтронах РПН-2М с двумя спин-флипперами и с анализом поляризации после образца реализована возможность работы в двух режимах (модах): по времени пролёта и с постоянной длиной волны. Приводятся результаты тестовых измерений зависимости коэффицентов отражения от монослоя и суперзеркала в указанных модах. Из сравнения полученных результатов сделан вывод о том, что для данной геометрии рефлектометра две моды измерений отличаются по разрешению и светосиле, и выбор моды определяется решаемой физической задачей. Относительная спектральная ширина пика двойного Ni/Ti зеркального монохроматора с 58NiMo фильтром на длине волны 1.37 А составила ДА/А = 0.05, при этом поляризация в пике равна 0.976. Определены эффективности переворота спина для первого спин-флиппера </]>=0.998±0.002 и второго спин-флиппера </г>=0.997±0.002. Для автоматизации работы на рефлектометре была создана программа UNICOM, выполненная в среде WINDOWS. Отмечено, что экспериментальные возможности, рассмотренных нейтронных рефлектометров РПН-2М, EROS, TOREMA П, ADAM позволили решить задачи, поставленные в диссертационной работе.
Третья глава посвящена результатам исследований, впервые обнаруженного автором эффекта незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на неидеальных межслойных границах периодических и апериодических НПММС Co/Ti, Fe/Ge и Fe/Al. Данные результаты получены на поляризационных нейтронных рефлектометрах: TOREMA И и EROS для насыщенного состояния магнитных слоев исследуемых образцов и на ADAM для трех характерных величин намагничивающего поля. Описывается квазибрэгговское диффузное рассеяние поляризованных нейтронов, обнаруженное на исследуемых образцах и обсуждаются резонансные пики и провалы, наблюденные в квазибрэгговских полосах этого диффузного рассеяния. Кратко рассмотрена теория незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на реальных магнитных ИМТС. Обсуждение результатов экспериментов проводится в рамках этой теории, разработанной в рамках БПИВ. Сделаны оценки вклада в уровень фона от незеркального рассеяния нейтронного пучка на суперзеркале Fe/Al при его использовании в нейтронно-физической установке. Даны рекомендации по снижению уровня фона в этом приборе.
В четвертой главе приводятся результаты разработок и исследований высокоэффективных нейтронных многослойных монохроматоров-поляризаторов Co/Ti на стекле и на кремнии со значительно увеличенной долей вклада монохроматических нейтронов в отраженном пучке по сравнению с аналогами. Отмечается, что компактный монохроматор-поляризатор Co/Ti на кремнии не имеет области полного отражения. Рассмотрены варианты использования поляризующих и неполяризующих двойных многослойных монохроматоров в рефлектометрии и в экспериментах по малоугловому рассеянию. В рамках задачи создания компактных высокоэффективных суперзеркальных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках рассмотрены кремний и кварц. Приводятся результаты разработок и исследований нейтронного поляризующего суперзеркала Fe/Al на кремнии. Отмечается, что за счет подбора изотопов железа получена высокая поляризующая эффективность в широком диапазоне длин волн нейтронов. Приводятся результаты исследований свойств компактных нейтронных поляризаторов и анализаторов, изготовленных на основе суперзеркала Fe/Al на кремниевой подложке. Показана перспективность использования суперзеркальных устройств на прозрачных для нейтронов подложках при создании квазидвумерных широкоапертурных поляризаторов и анализаторов.
Выносимые на защиту результаты содержатся в Заключении, а основное содержание диссертации изложено в работах [4, 22-34].
4.5. Выводы.
Разработаны и исследованы высокоэффективные нейтронные многослойные монохроматоры-поляризаторы Co/Ti на стекле и на кремнии со значительно увеличенной долей вклада монохроматических нейтронов в отраженном пучке по сравнению с аналогами. Компактный монохроматор-поляризатор Co/Ti на кремнии не имеет области полного отражения. Рассмотрены варианты использования поляризующих и неполяризующих двойных многослойных монохроматоров в рефлектометрии. Так, для одного из таких вариантов при 4-х кратном отражении нейтронного пучка от монохроматора-поляризатора Co/Ti на стекле пропускание одной спиновой компоненты составило Т+ s0.28, поляризационное отношение для 1-го брэгговского пика г = 200, длина волны X = 8.3 Л, относительная спектральная ширина ДА 0.043, немонохроматические вклады в отраженном пучке практически отсутствуют. На основе этого монохроматора-поляризатора Co/Ti на стекле и многослойного монохроматора Ni/Ti также на стекле в 4-модовом формирователе пучка, созданном для нейтронного рефлектометра РПН-2М (ПИЯФ), организованы две высокоэффективные монохроматические моды. Предложен вариант использования конкретной конструкции двойного многослойного монохроматора в поляризационном нейтронном рефлектометре.
В рамках задачи создания компактных высокоэффективных суперзеркальных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках рассмотрены кремний и кварц. Предложен кварцевый поляризующий суперзеркальный нейтронный микробендер на основе поляризующего суперзеркала на кварцевой подложке, которая является прозрачной для нейтронов и света. Расчетные величины пропускания для (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности микробендера высоки и превышают уровни 0.85 и 0.80, соответственно, в широком диапазоне длин волн для поляризующего суперзеркального покрытия Fe/Ge на кварце с антиотражающим поглощающим слоем Gd.
На примере кремния и кварца показана перспективность использования суперзеркальных устройств на прозрачных для нейтронов подложках в создании квазидвумерных широкоапертурных поляризаторов и анализаторов. Так, для монохроматического пучка (А =12.5± 1.25 А) был рассчитан, на базе склеенных кремниевых пластин, анализатор поляризации сечением 80х80мм2и длиной всего 6.8мм для позиционно-чувствительного детектора нейтронного рефлектометра KWS-3 (Juelich, Германия). Средние расчетные величины (с учетом поглощения в кремнии) для пропускания (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности этого анализатора высоки и составляют не менее 0.73 и 0.98, соответственно, для поляризующего суперзеркального покрытия CoFe/TiZr на кремнии с антиотражающим поглощающим слоем TiZrGd.
Разработано и исследовано нейтронное поляризующее суперзеркало Fe/Al на кремнии. За счет подбора изотопов железа получена высокая поляризующая эффективность Р в широком диапазоне изменения переданного импульса Q: Р > 0.8 для Q = 0.0051 -0.036 А"1 и Р >0.95 для Q = 0.0074 -0.036 А"1. Критический угол для этого суперзеркала всМ = 2.9мрад 1А и коэффициент отражения на этом угле для (+) спиновой компоненты пучка R*SM = 0.80 . На основе этого суперзеркала изготовлены компактные нейтронные поляризаторы и анализаторы. Проведены исследования их свойств. Так, например, для поляризатора на базе плоской кремниевой сборки с суперзеркальным поляризующим покрытием Fe/Al для установки "Вектор" (ВВР-М ПИЯФ, Атал = 8.5 А ) пропускание сборки для (+) спиновой компоненты пучка (с учетом поглощения в кремнии) Т+ = 0.5 и поляризующая эффективность Р = 0.99. При сечении поляризуемого пучка 10x65мм2 длина этого поляризатора составила всего 25мм! Компактный многоканальный поляризатор такого же типа длиной 34мм и сечением 5x25мм3 был использован для создания в рефлектометре EROS поляризованного коллимированного пучка холодных нейтронов, имеющего широкий диапазон длин волн нейтронов (А=3-16А). Пропускание (с учетом поглощения в кремнии) (+) спиновой компоненты пучка Г+(А) и поляризующая эффективность высоки во всем широком, используемом диапазоне длин волн, и не становятся ниже, чем уровни 0.55 и 0.9, соответственно.
V. Заключение по результатам диссертационной работы.
1. Впервые обнаружен эффект когерентного усиления незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на конформно коррелированных шероховатостях межслойных границ в магнитных периодических и апериодических многослойных структурах.
2. Впервые для одной из спиновых компонент пучка наблюдены экстремумы на квазибрэгтовских полосах незеркального рассеяния поляризованных нейтронов в периодических НПММС 60Fe/Al и 60Co/Ti. При этом для образца 60Co/Ti на полосе 2-го порядка обнаружены максимумы, превышающие по интенсивности соответствующий зеркальный пик, в то время как на полосе 3-го порядка обнаружены минимумы. Установлены условия возникновения этих экстремумов, объяснена их природа и их изменение с магнитным полем.
3. Впервые в рамках БПИВ проведено количественное описание экспериментальных данных по незеркальному рассеянию поляризованных нейтронов на периодической 60Co/Ti и апериодической 50Fe/Al структурах. Определены параметры неидеальности данных структур. Впервые сделаны оценки вклада в уровень фона от незеркального рассеяния на суперзеркале Fe/Al при использовании его в нейтронно-физической установке. Даны рекомендации по снижению уровня фона в этом приборе.
4. В рамках задачи создания компактных высокоэффективных суперзеркальных поляризаторов и анализаторов на прозрачных для нейтронов подложках рассмотрены кремний и кварц. Предложен кварцевый поляризующий суперзеркальный нейтронный микробендер на основе поляризующего суперзеркала на кварцевой подложке, которая является прозрачной для нейтронов и света. Расчетные величины пропускания для (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности микробендера высоки и превышают уровни 0.85 и 0.80, соответственно, в широком диапазоне длин волн для поляризующего суперзеркального покрытия Fe/Ge на кварце с антиотражающим поглощающим слоем Gd. На примере кремния и кварца показана перспективность использования суперзеркальных устройств на прозрачных для нейтронов подложках в создании квазидвумерных широкоапертурных поляризаторов и анализаторов. Так, для монохроматического пучка (Л.=12.5± 1.25 А) был рассчитан, на базе склеенных кремниевых пластин, анализатор поляризации сечением 80x80 мм2 и длиной всего 6.8 мм для позиционно-чувствительного детектора нейтронного рефлектометра KWS-3 (Juelich, Германия). Средние расчетные величины (с учетом поглощения в кремнии) для пропускания (+) спиновой компоненты пучка и поляризующей эффективности этого анализатора высоки и составляют не менее 0.73 и 0.98, соответственно, для поляризующего суперзеркального покрытия CoFe/TiZr на кремнии с антиотражающим поглощающим слоем TiZrGd.
5. Разработано и исследовано нейтронное поляризующее суперзеркало Fe/Al на кремнии. За счет подбора изотопов железа получена высокая поляризующая эффективность Р в широком диапазоне изменения переданного импульса Q: Р>0.8 для <2 = 0.0051 -0.036 А'1 и Р >0.95 для Q = 0.0074 - 0.036 А. Критический угол для этого суперзеркала вс5м = IS)мрад / А и коэффициент отражения на этом угле для (+) спиновой компоненты пучка R*SM = 0.80 . На основе этого суперзеркала изготовлены компактные нейтронные поляризаторы и анализаторы. Проведены исследования их свойств. Так, например, для поляризатора на базе плоской кремниевой сборки с суперзеркальным поляризующим покрытием Fe/Al для установки "Вектор" (ВВР-М ПИЯФ, Ятах = 8.5 А ) пропускание сборки для (+) спиновой компоненты пучка (с учетом поглощения в кремнии) Т+ = 0.5 и поляризующая эффективность Р = 0.99. При сечении поляризуемого пучка 10x65 мм2 длина этого поляризатора составила всего 25 мм! Компактный многоканальный поляризатор такого же типа длиной 34 мм и сечением 5x25 мм2 был использован для создания в рефлектометре EROS поляризованного коллимированного пучка холодных нейтронов, имеющего широкий диапазон длин волн нейтронов (Я =3-16Л). Пропускание (с учетом поглощения в кремнии) (+) спиновой компоненты пучка Т+(Я) и поляризующая эффективность высоки во всем широком, используемом диапазоне длин волн, и не становятся ниже, чем уровни 0.55 и 0.9, соответственно.
6. Разработаны и исследованы высокоэффективные нейтронные многослойные монохроматоры-поляризаторы Co/Ti на стекле и на кремнии со значительно увеличенной степенью монохроматизации нейтронов в отраженном пучке по сравнению с аналогами. Компактный монохроматор-поляризатор Co/Ti на кремнии не имеет области полного отражения. Рассмотрены варианты использования поляризующих и неполяризующих двойных многослойных монохроматоров в рефлектометрии. Для одного из таких вариантов при 4-кратном отражении нейтронного пучка от монохроматора-поляризатора Co/Ti пропускание одной спиновой компоненты составило Т+ =0.28, поляризационное отношение для 1-го брэгговского пика г = 200, длина волны Я = 8.3А, относительная спектральная ширина ДЯ/Я= 0.043, немонохроматические вклады в отраженном пучке практически отсутствуют.
7. На основе разработанного нейтронного многослойного монохроматора Ni/Ti на стекле, для поляризационного нейтронного рефлектометра РПН-2М (ВВР-М ПИЯФ) создан узел со высокоэффективного двойного монохроматора Ni/Ti с NiMo фильтром для обеспечения, наряду с время-пролетной, также и монохроматической моды. Параметры нейтронного пучка на выходе этого узла следующие: длина волны Я = 1.37А, относительная спектральная ширина ЛЯ/А = 0.05, поляризация в пике Р = 0.976.
Основные научные результаты работы получены впервые при определяющем вкладе автора.
Результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в 10 статьях, 2 патентах на изобретения и 2 препринтах ПИЯФ. Они докладывались на общеинститутском семинаре по физике конденсированного состояния вещества и на семинарах отдела исследования конденсированного состояния вещества ОНИ.
Результаты диссертационной работы были представлены на следующих российских и международных научных конференциях: Всероссийские совещания по использованию нейтронов для исследования конденсированного состояния вещества (ЛИЯФ, 1991; Зеленогорск, 1995); Международная конференция "Neutron Optical Devices and Applications" (USA, San Diego, 1992); Международные конференции "Surface X-ray and Neutron Scattering" (Russia, Dubna, 1993; England, Oxford, 1997); Международная конференция "Advance in Neutron Optics and Related Research Facilities" (Kumatori, Japan, 1996); Международные конференции " European Conference on Neutron Scattering" (Switzerland, Interlaken, 1996; Hungary, Budapest, 1999); Международные конференции "Polarised Neutrons for Condensed Matter Investigations" (France, Grenoble, 1998; Russia, Gatchina, 2000).
Начатая в 1994 году работа по изучению незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на магнитных многослойных структурах успешно продолжается как в ПИЯФ, так и в других исследовательских центрах: ILL (Гренобль, Франция), IRI (Университет в Дельфте, Голландия), IFF (Юлих, Германия).
Работы «Fe-Al neutron polarizing supermirror on a Si crystal substrate with antireflecting Cd layer», "Neutron polarizing Fe-Al supermirror on Si crystal substrate and its applications for thermal and cold neutrons» и «Multichannel Neutron Polarisers produced in PNPI» вошли в цикл работ «Многоканальные нейтронные зеркальные поляризаторы», представленный на конкурсе лучших работ ПИЯФ за 1995 г. Этот цикл был удостоен 1-ой премии в области прикладных исследований.
Работы «Effect of coherent enhancement of nonspecular polarized neutron scattering from rough interfaces in periodic multilayered magnetic structures», «Non-specular polarized neutron scattering from rough interfaces in periodic multilayered magnetic structures», «Off-specular polarised neutron scattering from rough interfaces in Co/Ti and Fe/Al multilayered structures", «Observation of peculiarities in magnetic off-specular polarised neutron scattering from rough interfaces in Co/Ti periodic multilayer» и «Off-specular polarized neutron scattering from periodic Co/Ti and aperiodic Fe/Al magnetic multilayers» вошли в цикл работ «Исследование незеркального рассеяния поляризованных нейтронов на магнитных многослойных тонкопленочных структурах», представленный на конкурсе лучших работ ПИЯФ за 2001 г. Этот цикл был удостоен 2-ой премии в области методических исследований.
В заключение автор выражает благодарность своим научным руководителям Б.П.Топервергу и А.Ф.Щебетову за интерес и помощь в работе. Автор благодарен своему соавтору IB.Л.Алексееву! за помощь и моральную поддержку. Автор также благодарен своим соавторам и коллегам по работе В.М.Пусенкову, З.Н.Сороко, В.В.Дериглазову, Н.К.Плешанову, Б.Г.Пескову, В.А.Ульянову, В.Ю.Сухареву, И.Н.Малковой, а также сотрудникам других отделов института: Е.В.Сибер, В.А.Посланскому, Я.А.Касману, М.Р.Колхидашвили, В.Н.Слюсарю, А.А.Сумбатяну и С.И.Хахалину за практическую помощь. Автор выражает признательность РФФИ (проект № 96-02-18767) за частичную поддержку работы. Автор считает своим долгом выразить благодарность за плодотворное сотрудничество и полезные дискуссии своим соавторам из других институтов: Райнхарду Кампманну и Томасу Эбелю (GKSS, Geestacht, Германия), Алану Менелю (LLB, Saclay, Франция), Ральфу Зибрехту (ILL, Grenoble, Франция), Эммануэлю Кенцингеру (IFF, Juelich, Германия).
1. Абов Ю.Г., Гулько А.Д., Крупчицкий П.А. Поляризованные медленные нейтроны. -М.: Атомиздат, 1966. 268 с.
2. Гуревич И.И., Тарасов JI.B. Физика нейтронов низких энергий. М.: Наука, 1965. -607 с.
3. Schaerpf О. Comparison of theoretical and experimental behavior of supermirrors and discussion of limitations. Physica B, 1989, v.156-157, pp.631-638. Properties of beam bender type neutron polarizers using supermirrors. - там же, pp.639-646.
4. Boeni P. Polarizing supermirrors. J. Neutron Research, v.5 (1996), pp.63-70.
5. Bulkin A.P., Kezerashvili V.Ya., Kudryashev V.A., Pirozhkov A.N., Syromyatnikov V.G., Kharchenkov V.P., Schebetov A.F. The five-meter polarizing neutron guide LINP. -Nucl.Instrum. Meth., v.178 (1980) pp.105-108; Препринт ЛИЯФ №505 Гатчина (1979) c.21.
6. Sinha S.K., Sirota E.B., Garoff S., Stanley H.B. X-ray and neutron scattering from rough interfaces. Phys.Rev.B, 1988, v.38, №4, pp.2297-2311.
7. Sinha S.K Reflectivity using neutrons or X-rays ? A critical comparison. Physica B, 1991, v.173, pp.2534.
8. Sinha S.K. X-ray diffuse scattering as a probe for thin film and interface structure. -J.Phys.III France, 1994, v.4, pp. 1543-1557.
9. Sinha S.K. Surface roughness by x-ray and neutron scattering methods. Acta Physica Polonica A v.89, N2 (1996), pp.219-234.
10. Pynn R. Neutron scattering by rough surfaces at grazing incidence. Phys.Rev. В, 1992-П, v.45, №2, pp.602-612.
11. Dosch H. Critical phenomena at surfaces and interfaces. Springer Tracts in Modem Physics, v. 126, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1992, p. 145.
12. Holy V., Kubena J., Ohlidal I., Lischka K., Plotz W. X-ray reflection from rough layered systems. Phys. Rev. B, 1993-1, v.47, № 23, pp.15896-15903.
13. Holy V., Baumbach T. Nonspecular X-ray reflection from rough multilayers. Phys.Rev. B, 1994-1, v.49, №15, pp.10668-10675.
14. Kopecky M. Diffuse scattering of X-rays from nonideal layered structures. J.Appl. Phys. v.77(6) (1995), pp.2380-2387.
15. Dietrich S. and Haase A. Scattering of x-rays and neutrons at interfaces. Physics Reports v.260 (1995), pp.1-138.
16. Toperverg Boris P., Schaerpf Otto and Anderson Ian S. Optical theorem for scattering from thin filmswith rough boundaries. Preprint PNPI № 2209 Gatchina (1997), p. 12.
17. Toperverg B.P. Specular reflection and off-specular scattering of polarized neutrons. -Physica B, 2001, v.297, N1-4, pp. 160-168.
18. De Boer D.K.G. X-ray scattering and x-ray fluorescence from materials with rough interfaces. Phys. Rev. В v.53, N10 (1996-11), pp.6048-6064.
19. De Boer D.K.G., Leenaers Ann J.G. Probing interface roughness by x-ray scattering. -Physica B, 1996, v.221, pp. 18-26.
20. Syromyatnikov V.G., Schebetov A.F., Soroko Z.N. Neutron polarizing Fe-Al supermirror on Si crystal substrate and its applications for thermal and cold neutrons. Physica B, 1994, v.198, pp.224-227.
21. Сыромятников В.Г. Щебетов А.Ф., Сороко З.Н. Патент РФ № 2022381 на изобретение "Поляризатор Нейтронов" с приоритетом от 30 января 1992 года. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 30 октября 1994 г.
22. Syromyatnikov V., Toperverg В., Deriglazov V., Schebetov A., Ebel Т., Kampmann R., Wagner R. Non-specular polarized neutron scattering from rough interfaces in periodicф multilayered magnetic structures. Physica B, 1997, v.234-236, pp.475-476.
23. Сыромятников В.Г., Алексеев B.JI. Патент РФ №2086025 на изобретение "Поляризатор Нейтронов" с приоритетом от 2 июня 1994 года. Зарегистрирован в
24. Государственном реестре изобретений 27 июля 1997 г.
25. Syromyatnikov V.G., Menelle A., Soroko Z.N., Schebetov A.F. Neutron double multilayer monochromator-polarizer Co/Ti. Physica B, 1998, v.248, №1-4, pp.355-357.
26. Syromyatnikov V.G. About using double multilayer monochromators in reflectometry. -Physica B, 1998, v.248, №1-4, pp.377-380.
27. Syromyatnikov V.G., Menelle A., Toperverg B.P., Soroko Z.N., Schebetov A.F. Off-specular polarised neutron scattering from rough interfaces in Co/Ti and Fe/Al multilayered structures. Physica B, 1999, v.267-268, pp.190-193.
28. Syromyatnikov V.G., Alexeev V.L. Polarizing supermirror microbender on quartz. Physica B, 2001, v. 297/1-4, pp.148-151.
29. Sears V.F. Neutron Optics. Oxford University Press, New York, 1989. - 317 p.
30. Малеев С.В. Исследование конденсированных сред поляризованными нейтронами. Лекция Ш. Препринт ПИЯФ № 2110 Гатчина (1996) с.29.
31. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. М.: Наука, 1974. -752 с.
32. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — М.: Наука, 1970. 855 с.
33. Драбкин Г.М., Окороков А.И., Щебетов А.Ф., Боровикова Н.В., Гукасов А.Г., Егоров А.И., Рунов В.В. Поляризация нейтронного пучка при отражении от намагниченного зеркала. ЖЭТФ т.69, вып.6( 12), 1975, с. 1916-1926.
34. Гукасов А.Г., Рубан В.А., Бедризова М.Н. О возможности интерференционного увеличения области «зеркального» отражения нейтронов на многослойных «квазимозаичных» структурах. Письма в ЖТФ, т.З, вып.З, 1977, с.130-135.
35. Yamada S., Ebisawa Т., Achiwa N., Akiyoshi Т., Okamoto S. Neutron-optical properties of multilayer system. Annu. Rep. Res. Reactor Inst. Kyoto Univ., 1978, v.11, pp.8-27.
36. Croce P. et Pardo B. Sur l'application des coughes interferentielles a l'optique des rayons X et des neutrons. Nouv. Rev. d'Optique Applique, 1970, v.l, N4, pp.229-232.
37. Hamelin B. New techniques for polarization of a neutron beam by magnetic mirrors. Nucl. Instr. and Meth., 1976, v.135, pp.299-306.
38. Parrat L.G. Surface studies of solids by total reflection of X-rays. Phys. Rev., 1954, v.95, № 2, pp.359-369.
39. Zhou X.-L., Chen S.-H. Theoretical foundation of x-ray and neutron reflectometry. Physics Reports, v.257, 1995, pp.223-348.
40. Schoenborn B.P., Caspar D.L.D., Kammerer O.F. A novel neutron monochromator. J. Appl. Cryst. v.7,1974, pp.508-510.
41. Saxena A.M. and Schoenborn B.P. Multilayer neutron monochromators. Acta Cryst. V.A33, part 5, 1977, pp.805-813.
42. Гукасов А.Г., Дериглазов В.В., Кезерашвили В.Я., Кудряшов В.А., Песков Б.Г., Сыромятников В.Г., Трунов В.А., Харченков В.П., Щебетов А.Ф. Исследование многослойных зеркал на основе Ni-Ti и 58Ni-Ti. Препринт ЛИЯФ №623 Гатчина (1980) с.15.
43. Sears V.F. Theory of multilayer neutron monochromators. Acta Cryst., V.A39, 19S>, pp.601-608.
44. Saxena A.M. High-reflectivity multilayer monochromators for neutrons. J. Appl. Cryst. v.19, 1986, pp.123-130.
45. Ankner J.F. and Majkrzak C.F. Subsurface profile refinement for neutron specular reflectivity. in "Neutron Optical Devices and Applications" Proc. SPIE, v. 1738, 1992, pp.260-269.
46. Lynn J.W., Kjems J.K., Passell L., Saxena A.M., and Schoenborn B.P. Iron-germanium multilayer neutron polarizing monochromators. J. Appl. Cryst. v.9, 1976, pp.454-459.
47. Majkrzak C.F., Passell L., and Saxena A.M. Polarizing multilayer spectrometer for neutrons. Neutron Scattering - 1981. Proc. АГР, conf. 89. Copyright, 1982 by American Institute of Physics, pp. 131-134.
48. Williams W.G. Polarized neutrons. Oxford University Press, New York, 1988, 339 p.
49. Кезерашвили В.Я., Щебетов А.Ф., Песков Б.Г., Плешанов Н.К., Сыромятников В.Г. Наблюдение уровней зоны проводимости для тепловых нейтронов в искусственной сверхрешетке 58Ni-Ti. Препринт ЛИЯФ №1084 Гатчина (1985) с.9.
50. Vergnat М., Dufour С., Bruson A., Houssani S., Marchal G., Mangin Ph., Rhyne J.J., Erwin R. and Vettier C. Multilayers and low angle neutron scattering.- Colloque de Physique, 1989, Colloque C7, supplement au № 10, v.50, pp.C7-207 C7-212.
51. Thompson C., Palasantzas G., Feng Y.P., Sinha S.K., Krim J. X-ray reflectivity study of the growth kinetics of vapor-deposited silver films. Phys. Rev. B, v.49, № 7, 1994-1, pp.49024907.
52. Feng Y.P., Sinha S.K., Melendres C.A., Lee D.D. X-ray off-specular reflectivity studies of electrochemical pitting of Cu surfaces in sodium bicarbonate solution. Physica B, 1996, v.221, pp.251256.
53. Yoneda Y. Anomalous surface reflection of X-rays. Phys. Rev., 1963, v.131, № 5, pp.20102013.
54. Nigam A.N. Origin of anomalous surface reflection of x-rays. Phys. Rev., v. 138, № 4A, 1965, PP.A1189-A1191.
55. Steyerl A. Effect of surface roughness on the total reflexion and transmission of slow neutrons. ZPhysik, v.254,1972,pp.l69-188.
56. Steyerl A., Malik S.S. and Iyengar L.R. Specular and diffuse reflection and refraction at surfaces. Physica B, 1991, v.173, pp.47-64.
57. Андреев A.B. Рентгеновская оптика поверхности (Отражение и дифракция при скользящих углах падения).- УФН, т. 145, вып. 1, 1985, стр.113-136.
58. Андреев А.В. Симметрийные свойства полей, отраженных шероховатыми поверхностями.- ЖЭТФ, 1996, т.110, в.6(12), с.2111-2126.
59. Антонов А.В., Житник И.А., Исаков А.И., Микеров В.И., Митропольский М.М., Сапошников Н.П., Слемзин В.А., Суходрев Н.К., Тукарев В.А. Рассеяние холодных нейтронов на шероховатой границе раздела сред. Письма в ЖЭТФ, 1986, т.44, в.7, с.347-349.
60. Ровинский Б.М., Синайский В.М. и Сиденко В.И. Об эффекте аномального отражения рентгеновских лучей. ФТТ, т.14, в.2,1972, с.409412.
61. Pynn R. and Baker S. Neutron reflection from faceted surfaces. Physica B, 1994, v.198, pp. 1 -6.
62. Noh D.Y., Hwu Y., Kim H.K., Hong M. X-ray scattering studies of the interfacial structure of Au/GaAs.- Phys.Rev. B, 1995-1, v.51, № 7, pp.4441-4448.
63. De Boer D.K.G. Influence of the roughness profile on the specular reflectivity of x-rays and neutrons. -Phys. Rev. В v. 49, № 9 (1994-1), pp.5817-5820.
64. De Boer D.K.G. X-ray reflection and transmission by rough surfaces. Phys. Rev. В v.51, № 8,1995-П, pp.5297-5305.
65. Nevot L. and Croce P. Caracterization des surfaces par reflexion rasante de rayons X. Application a l'etude du polissage de quelques verres silicates. Revue Phys. Appl. v.15 (1980), pp.761-779.
66. Garoff S., Sirota E.B., Sinha S.K., Stanley H.B. The effects of substrate roughness on ultrathin water films. J. Chem. Phys. v.90(12) (1989), pp. 7505-7515.
67. Sanyal M.K., Sinha S.K., Huang K.G. and Ocko B.M. X-ray scattering study of capillary-wave fluctuations at a liquid surface. Phys. Rev. Lett., v.66, № 5,1991, pp. 628-631.
68. Daillant J. and Belogrey O. Surface scattering of x-rays in thin films. Part I. Theoretical treatment, pp.5824-5836. Part II. Experimental on thin soap films, pp.5837-5843. J. Chem. Phys. v.97(8) (1992), pp.5824-5843.
69. Kardar M., Parisi G. and Zhang Yi-Cheng. Dynamic scaling of growing interfaces. Phys. Rev. Lett., 1986, v.56, № 9, pp.889-892.
70. Sinha S.K., Sanyal M.K., Satija S.K., Majkrzak C.F., Neumann D.A., Homma H., Szpala S., Gibaud A., Morkoc H. X-ray scattering studies of surface roughness of GaAs/AlAs multilayers. Physica B, 1994, v.198, pp.72-77.
71. Fulleiton E.E., Pearson J., Sowers C.H., Bader S.D., Wu X.Z., Sinha S.K. Interfacial roughness of sputtered multilayers: Nb/Si. Phys.Rev. B, 1993-1, v.48, № 23, pp. 1743217444.
72. Sanyal M.K., Sinha S.K., Gibaud A., Satija S.K., Majkrzak C.F., Homma H. Specular and diffuse scattering studies of multilayer interfaces. in "Surface x-ray and neutron scattering" in Springer Proceedings in Physics vol.61 (1992), pp.91-94.
73. Spiller E., Stearns D., Krumrey M. Multilayer X-ray mirrors: interfacial roughness, scattering and image quality. J. Appl. Phys. v.74(l) (1993) pp. 107-118.
74. Бушуев B.A., Козак B.B. Эволюция корреляции межслойных шероховатостей в процессе формирования многослойных структур. Письма в ЖТФ, т.22, вып. 19,1996, с.29-33.
75. Бушуев В.А., Козак В.В. Влияние корреляций межслойных шероховатостей на дифракцию рентгеновских лучей в многослойных структурах. Кристаллография, т. 42, №5, 1997, с. 809-817.
76. Kiessig Н. Untersuchunger zur Totalreflexion von Roentgenstrahlen. Ann. d. Physik, b.10,1931, s.715-788.
77. Tolan M., Vacca G., Sinha S.K., Li Z., Rafailovich M.H., Sokolov J., Lorentz H-, Kotthaus J.P. Si/Ge films on laterally structured surfaces: an x-ray study of conformal roughness. -Appl. Phys. Lett., v.68(2) (1996), pp.191-193.
78. Andreev A.V., Michette A.G. and Renwick A. Reflectivity and roughness of x-ray multilayer mirrors. Specular reflection and angular spectrum of scattered radiation. Journal of Modem Optics, v.35, № 10,1988, pp. 1667-1687.
79. Андреев A.B., Пономарев Ю.В. Динамические эффекты в диффузном рассеянии рентгеновских лучей от многослойных структур. Письма в ЖЭТФ, 1994, т.60, в. 12, с.857-860.
80. Андреев А.В., Прудников И.Р. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей на многослойной структуре с шероховатыми границами раздела. Кристаллография, 1996, т.41, № 2, с.220-229.
81. Талонов С.В., Генкин В.М., Салащенко Н.Н., Фраерман А.А. Рассеяние мягкого рентгеновского излучения и холодных нейтронов на многослойных структурах с шероховатыми границами. -ЖТФ, т.56, в.4,1986,с.708-713.
82. Stearns D.G. The scattering of X-rays from nonideal multilayer structures. J.Appl.Phys.,1989, v.65, № 2, pp.491-506.
83. Stearns D.G. X-ray scattering from interfacial roughness in multilayer structures. -J.Appl.Phys., 1992, v.71, № 9, pp.4286-4298.
84. Savage D.E., Kleiner J., Schimke N„ Phang Y.-H., Jankowski Т., Jacobs J., Kariotis R., Lagally M.G. Determination of roughness correlations in multilayer films for x-ray mirrors.-J. Appl. Phys. v.69(3) (1991), pp.1411-1424.
85. Savage D.E., Schimke N., Phang Y.-H., Lagally M.G. Interface roughness correlation in multilayer films: influence of total film and individual layer thicknesses. J. Appl. Phys. v.71(7) (1992) pp.3283-3293.
86. Phang Y.-H., Kariotis R., Savage D.E., Lagally M.G. Diffraction from multilayer films with partially correlated interface roughness. J. Appl. Phys. v.72 (10) (1992), pp.4627-4633.
87. Savage D.E., Phang Y.-H., Rownd J.J., MacKay J.F., Lagally M.G. Determination of interfacial roughness correlation in W/C multilayer films: Comparison using soft and hard x-ray diffraction. J. Appl. Phys. v.74(10) (1993), pp.6158-6164.
88. Phang Y.-H., Savage D.E., Kariotis R., Lagally M.G. X-ray diffraction measurement of partially correlated interfacial roughness in multilayers. J. Appl. Phys. v.74 (5) (1993), pp.3181-3188.
89. Bruson A., Dufour C., George В., Vergnat M., Marchal G., Mangin Ph. Interference effect in non-specular scattering from multilayers. Inrterpretation of the rocking curves. Solid State
90. Communications v.71, №12 (1989), pp.1045-1050.
91. Jiang X., Metzger Т.Н., and Peisl J. Nonspecular x-ray scattering from the amorphous state in W/C multilayers.- Appl. Phys. Lett., 1992, v.61, № 8, pp.904-906.
92. Kortright J.B. Nonspecular x-ray scattering from multilayer structures.- J.Appl.Phys., 1991, v.70, № 1, pp.3620-3625.
93. Salditt Т., Lott D., Metzger Т.Н., Peisl J., Vignaud G., Legrand J.F., Gruebel G., Hoghoi P.,
94. Scharpf O. Characterization of interface roughness in W/Si multilayers by high resolution diffuse x-ray scattering. Physica B, 1996, v.221, pp. 13-17.
95. Gibaud A., Wang J., Tolan M., Vignaud G. and Sinha S.K. An x-ray scattering study of laterally modulated structures: investigation of coherence and resolution effects with a grating. J. Phys.I Francep. v.6,1996,pp.l085-1094.
96. Sinha S.K, Tolan M., Gibaud A. Effects of partial coherence on the scattering of x-rays by matter. Phys. Rev. B, v.57, № 5,1998-1, pp.2740-2758.
97. Schlomka J.-P., Tolan M., Schwalowsky L., Seeck O.H., Stettner J., and Press W. X-ray diffraction from Si/Ge layers: Diffuse scattering in the region of total external reflection.-Phys.Rev. B, 1995-11, v.51, № 4, pp.2311-2321.
98. Baumbach G.T., Holy V., Pietsch U., Gailhanou M. The influence of specular interface reflection on grazing incidence x-ray diffraction and diffuse scattering from superlattices.
99. Physica B, 1994, v.198, №1-3, pp.249-252.
100. Baumbach G.T., Tixier S., Pietsch U., Holy V. Grazing-incidence diffraction from multilayers.- Phys.Rev. B, 1995-1, v.51, № 23, pp.16848-16859.
101. Holy V., KubenaJ. , van den Hoogenhof W.W., and Vavra I. Effect of interfacial-roughness replication on the diffuse x-ray reflection from periodical multilayers. Applied Physics v.A 60 (1995), pp.93-96.
102. Мотт H, Месси Г. Теория атомных столкновений. М.: Мир, 1969, 756с. Перевод с английского под редакцией Е.Е. Никитина
103. Vineyard G.H. Grazing-incidence diffraction and the distorted-wave approximation for the study of surfaces. Phys. Rev. B, v.26, № 8,1982, pp.41464159.
104. Kaganer V.M., Stepanov S.A., and Kohler R. Bragg diffraction peaks in x-ray diffuse scattering from multilayers with rough interfaces.- Phys.Rev. B, 1995-1, v.52, № 23, pp.16369-16372.
105. Kaganer V.M., Stepanov S.A., and Kohler R. Effect of roughness correlations in multilayers on Bragg peaks in x-ray diffuse scattering.- Physica B, 1996, v.221, pp.34-43.
106. Felcher G.P. Neutron reflection as a probe of surface magnetism. Phys. Rev. В 24 N3 (1981), pp.1595-1598.
107. Felcher G.P., Hilleke R.O., Crawford R.K., Haumann J., Kleb R., and Ostrowski G. Polarized neutron reflectometer: a new instrument to measure magnetic depth profiles. Rev. Sci. Instrum. v.58(4) (1987), pp.609-619.
108. Majkrzak C.F. Polarized neutron reflectometry. Physica B, v.173 (1991), pp.75-88.
109. Penfold J., Ward R.C., and Williams W.G. A time-of-flight neutron reflectometer for surface and interfacial studies. J. Phys. E: Sci. Instrum. v.20 (1987), pp.1411-1417.
110. Penfold J., Thomas R.K. The application of the specular reflection of neutrons to the study of surfaces and interfaces. J. Phys.: Condens. Matter, v.2 (1990), pp.1369-1412.
111. Majkrzak C.F. Advance in polarized neutron reflectometry. Physica B, v.213-214 (1995), pp.904-909.
112. Majkrzak C.F. Neutron scattering studies of magnetic thin films and multilayers. Physica В v.221 (1996), pp.342-356.
113. Felcher G.P., te Velthuis S.G.E., Ruhm A., Donner W. Polarized neutron reflectometry: recent developments and perspectives. Physica В 297 (2001), pp.87-93.
114. Karim A., Arendt B.H., Goyette R., Huang Y.Y., Kleb R., and Felcher G.P. An automated neutron reflectometer (POSY II) at the Intense Pulsed Neutron Source. Physica B, v.173 (1991), pp. 17-24.
115. Menelle A. Surfaces and interfaces using neutron reflectivity. Acta Physica Hungarica v.75(l-4) (1994), pp. 123-130.
116. Pogossian S.P., Menelle A., Le Gall H., Desvignes J.M., and Artinian M. Experimental observation of guided polarized neutrons in magnetic-thin-film waveguides. Phys. Rev. В v.53, N21 (1996-1), pp. 14359-14363.
117. De Haan V. O., de Blois J., van der Ende P., Fredrikze H., van der Graaf A., Schipper M.N., van Well A.A., van der Zanden J. ROG, the neutron reflectometer at IRI, Delft. -Nucl. Instr. and Meth., V.A362 (1995), pp.434-453.
118. Останевич Ю.М. Установки для научных исследований на импульсном реакторе ИБР-2 (краткие описания). Препринт ОИЯИ-Р13-85-310, 1985, с.21-24. Спектрометр поляризованных нейтронов по методу времени пролета (СПН-1), 39 с.
119. Фатеев О.В., Черемухина Г.А., Черненко С.П., Заневский Ю.В., Lauter Н., Lauter V.V., Кожевников С.В., Никитенко Ю.В., Петренко А.В. Позиционно-чувствительный детектор для спектрометра поляризованных нейтронов. ПТЭ №2 (2001) с.5-12.
120. Van Well А.А. Double-disk chopper for neutron time-of-flight experiments. Physica В 180181 (1992), pp.959-961.
121. Stamm M., Huetenbach S., and Reiter G. TOREMA II a neutron reflectometer at Juelich. — Physica B, v.173 (1991), pp.11-16.
122. Bittorf C. Neutron reflectometer TOREMA II. Annual report "Materials Researches at GKSS Research Centre", GKSS, Geestacht, Germany, 1993, p.I-WN-1 l,e.
123. Bittorf C., Stamm M., Kampmann R. PNR a novel neutron reflectometer with spin analysis of the reflected neutrons. - Physica B, v.234-236 (1997), pp.1168-1170.
124. Schreyer A., Siebrecht R., Englisch U., Pietsch U., Zabel H. ADAM, the new reflectometer at the ILL. Physica B, v.248 (1998), pp.349-354.
125. AI Usta K., Dosch H., Lied A., and Peisl J. Depth controlled grazing angle neutron diffraction. Physica B, v.173 (1991), pp.65-70.
126. Ebisawa Т., Tasaki S., Otake Y., Funahashi H., Soyama K., Torikai N., Matushita Y. The neutron reflectometer (C3-1-2) at the JRR-3M reactor at JAERI. Physica B, v.213-214 (1995), pp.901-903.
127. Mezei F., Golub R., Klose F., Toews H. Focussed beam reflectometer for solid and liquid surfaces. Physica B, v.213-214 (1995), pp.898-900.
128. Clemens D. Conceptional design of a flexible neutron reflectometer at "SINQ". Physica B, v.221 (1996), pp.507-513.
129. Clemens D., Gross P. Apparatus for multi-optional reflectometry AMOR. Swiss Neutron News, N12 (1997) p.23.
130. Cubitt R., Fragneto G. D17: the new reflectometer at the ELL. Appl. Physics A v.74 (suppl. I) (2002), pp.329-331.
131. Кезерашвили В.Я. Исследование отражения нейтронов от многослойных тонких пленок с неидеальными границами. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Ленинград, 1986. -158 с.
132. Кудряшев В.А. Исследование нейтроноводных систем, методы расчета и эксперимент. Дисс. канд. физ.-мат. наук. - Ленинград, 1984. - 114 с.
133. Щебетов А.Ф., Кудряшев В.А., Харченков В.П., Агамалян М.М. Влияние многократных отражений на поляризацию немонохроматических пучков нейтронов. -ЖЭТФ, т.74, вып.З (1978) с.862-867.
134. Корнеев Д.А. Спин-флиппер с протяженной рабочей областью для немонохроматических пучков нейтронов. Препринт ОИЯИ-Р13-12362, Дубна (1979), с.10.
135. Корнеев Д.А. Способ определения вероятности реверса спина при прохождении нейтрона через спин-флиппер. Препринт ОИЯИ-РЗ-80-65, Дубна (1980), с.6.
136. Korneev D.A., Kudryashev V.A. Experimental determination of the physical characteristics of spin-flipper with extensive working region. Nucl. Instrum. and Meth., v.179 (1981), pp.509-513.
137. Grigoriev S.V., Okorokov A.I., Runov V.V. Peculiarities of the construction and application of a broadband adiabatic flipper of cold neutrons. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Research A, v.384 (1997), pp.451-456.
138. Anderson I.S., Schaerpf O., Hoghoj P., and Ageron P. Multilayers for neutron optics. J. Neutron Research, 5 (1996), pp.51-61.
139. Микеров В.И., Ведерников В.И., Солдатова Е.Н., Тукарев В.А. Нейтронный двухкристальный монохроматор. ПТЭ N1 (1996) с.25-29.
140. Гросс Я.Г., Окунева Н.М., Погребной В.И. Сдвоенный нейтронный монохроматор. -ПТЭ N5 (1976) с.54-55.
141. Krist Th., Pappas С., Keller Th., Mezei F. The polarizing beam splitter guide at BENSC. -Physica B, v.213-214 (1995), pp.939-941.
142. Григорьев С.В., Губин О.А., Копица Г.П., Окороков А.И., Рунов В.В., Третьяков А.Д. Модернизация малоуглового дифрактометра поляризованных нейтронов «Вектор». -Препринт ПИЯФ №2028 Гатчина (1995) с.24.
143. Pleshanov N.K., Pusenkov V.M., Schebetov A.F., Peskov B.G., Shmelev G.E., Siber E.V., Soroko Z.N. On the use of specular neutron reflection in the study of roughness and interdiffusion in thin-film structures. Physica B198 (1994), pp.27-32.
144. Pusenkov V.M., Pleshanov N.K., Syromyatnikov V.G., Ul'yanov V.A., Schebetov A.F. Study of domain structure of thin magnetic films by polarized neutron reflectometry. J. Magn. Magn. Mat., 1997, v. 175, pp. 237-248 .
145. Felcher G.P. Magnetic depth profiling studies by polarized neutron reflection. Physica В 192(1993), pp.137-149.
146. Schreyer A., Majkrzak C.F., Zeidler Th., Schmitte Т., Bodeker P., Theis-Brohl K., Abromeit A., Dura J.A. and Watanabe T. Magnetic structure of Cr in exchange coupled Fe/Cr (001) superlattices. Phys. Rev. Letters 79(24) (1997), pp.4914-4917.
147. Blundell S.J. and Bland J.A.C. Polarized neutron reflection as a probe of magnetic films and multilayers. Phys. Rev. В 46(6) (1992-11), pp.3391-3400.
148. Mangin Ph., Dufour C. and Rodmacq B. Neutron investigations of magnetic multilayers. -Physica В 192 (1993), pp.122-136.
149. Sato M. and Abe K. Interface magnetization of Fe-SiO multilayer film studied by neutron Bragg reflection. Solid State Communications 26 (1978), pp.95-97.
150. Takeda M., Endoh Y., Kamijo A., Mizuki J. Surface and interfacial magnetic diffuse scattering. Physica В 248 (1998), pp.14-24.
151. Takeda M., Endoh Y., Kamijo A., Mizuki J. Interfacial roughness and the giant magnetoresistance effect of Fe/Cr multilayers. Physica В 213-214 (1995), pp.248-250.
152. Felcher G.P. Forward scattering of neutrons from polymeric and magnetic multilayers. Physica B, 1994, v.198, pp.150-155.
153. Gunter R., Donner W., Toperverg B.P., Dosch H. Birefringent Bragg diffraction of evanescent neutron states in magnetic films. Phys.Rev. Lett. 81 (1998), pp.116-119.
154. Toperverg B.P. Ruehm A., Donner W., Dosch H. Polarized neutron grazing angle birefrigent diffraction from magnetic stratified media. Physica В 267-268 (1999), pp. 198-202.
155. Lauter-Pasyuik V., Lauter H.J., Toperverg В., Nikonov O., Kravtsov E., Milyaev M.A., Romashev L., Ustinov V. Magnetic off-specular neutron scattering from Fe/Cr multilayers. -Physica В 283 (2000), pp.194-198.
156. Toperverg B.P. Nikonov O., Lauter-Pasyuk V., Lauter H.J. Towards 3D polarization analysis in neutron reflectometry. Physica В 297/1-4 (2001), pp.169-174.
157. Toperverg B.P. Off-specular polarized neutron scattering from magnetic fluctuations in thin films and multilayers. Appl. Physics A v.74 (Suppl.) (2002), pp.S1560-S1562.
158. Schaerpf O. Thin-film devices and their role in future neutron spectroscopic investigations. -Physica В 174 (1991), pp.514-527.
159. Majkrzak C.F., Glinka C.J., and Satija S.K. Applications of mirrors, supermirrors and multilayers at the National Bureau of Standards Cold Neutron Research Facility. Proc. SPIE 983(1988), pp.129-143.
160. Van Well A.A., de Haan V.O., Fredrikze H., Clemens D. On the use of a multilayer monochromator in neutron reflectometry. Physica B283 (2000), pp.282-284.
161. Friedrich H., Wagner V. and Wille P. A high-performance neutron velocity selector. -Physica В 156-157 (1989), pp.547-549.
162. Maier-Leibnitz H., Springer T. The use of neutron optical devices on beam-hole experiments. Reactor Sci. and Technol. (J. of Nucl. Energy Parts A/B), 1963, v.17, pp.217-225.
163. Marx D. Microguides for neutrons. Nucl. Instrum. Meth., 1971, v.94, pp.533-536.
164. Rekveldt M.Th. and Kraan W.H. Curved neutron mirror system as an improved polariser. -Physica B, 1983, v.120, pp.81-85.
165. Mezei F. Novel polarized neutron devices: supermirror and spin component amplifier. -Commun. Phys. v.l (1976), pp.81-85.
166. Mezei F. and Dagleish P.A. Corregendum and experimental evidence on neutron supermirrors. Commun. Phys. v.2 (1977), pp.41-43.
167. Кезерашвили В.Я., Щебетов А.Ф., Песков Б.Г., Плешанов Н.К., Сороко З.Н., Сыромятников В.Г. Нейтронные поляризующие суперзеркала Fe/Ag. Письма в ЖТФ т.12, вып. 11 (1980) с.676-680.
168. Rucker U., Bergs W., Alefeld В., Kentzinger E., Bruckel Th. Polarization analysis for the 2D position-sensitive detector of the HADAS reflectometer in Ulich. Physica B, 2001, v. 297, pp. 140-142.
