PUMA

Insrumentschema PUMA

Dreiachsenspektrometer sind flexibel einsetzbare Geräte, die die direkte Messung der Streufunktion S(Q,ω) an wohldefinierten Punkten im reziproken Gitter und für dezidierte Frequenzen erlauben.

Das Instrument PUMA wird durch einen hohen Neutronenfluss charakterisiert, der aus dem effizienten Einsatz von Fokussierungstechniken bei der Neutronenstrahlführung resultiert. Die Größe des Primärstrahls vor dem Monochromator kann durch eine Horizontalblende variabel bis zu einem Öffnungswinkel von 40 mm definiert werden. Der Untergrund aufgrund von epithermischen Neutronen kann durch einen Saphirfilter, der automatisch vor dem Monochromator in den Strahl gefahren werden kann, effizient reduziert werden. Die rechnerkontrollierte Wechseleinheit des Monochromators, die für vier Monochromatoren ausgelegt ist, ermöglicht die Einstellung eines großen Energieübertragsbereichs am Instrument bis 90 meV. Hochpräzise Maschinenkupplungen zur Befestigung der einzelnen Monochromatoren auf dem Goniometertisch gewährleisten die optimale Justierung nach dem Monochromatorwechsel ohne zusätzliche Nachjustierung. Im Augenblick werden drei Monochromatoren, PG(002), Cu(220) und Cu(111), mit einem Energieübertragsbereich von bis zu 120 meV zur Verfügung gestellt.

Auf der Sekundärseite kann die gestreute Strahlung mit einem PG(002) sowie einem Ge(311) Analysator untersucht werden. Alle Kristalleinheiten verfügen über eine doppelt fokussierende Krümmmechanik, um die Fokussierung für unterschiedliche Wellenvektoren automatisch nachzufahren. Diese hochpräzisen Verstelleinheiten wurden in den Werkstätten der Universität Göttingen entwickelt und gebaut. In naher Zukunft soll ein weiterer Monochromator, Si(311), bereit gestellt werden. Die Divergenz des Strahls kann durch den Einsatz von Soller-Kollimatoren variiert werden. Die Einheiten vor und nach dem Monochromator können über rechnergesteuerte Wechseleinheiten automatisch eingefahren werden, die Einheiten vor und nach dem Monochromator werden manuell eingesetzt. Auch hier sorgen die hochpräzisen Halterungen dafür, dass nach Einwechseln der Kollimatoren keine Nachjustierungen des Instruments vorgenommen werden müssen. Die Orientierung der Probe kann über ein Kipp- und Translationsgoniometer (+/- 20°, +/- 12 mm) kontrolliert werden. Dieses hat eine Tragkraft von bis zu einer Tonne und erlaubt den Einsatz von schwerer Probenumgebung. Alternativ dazu kann eine Eulerwiege mit höheren Kippwinkeln zur Verfügung gestellt werden (+/- 90°). Neben der Standardprobenumgebung des FRM II stellt PUMA zwei Closed-Cycle He Kryostate mit einer Basistemperatur von 3.5 K und einen Kryo-Ofen (5 K bis 750 K) zur Verfügung.

Eine Besonderheit des Instruments ist die Möglichkeit, stroboskopische, zeitaufgelöste Messungen von elastischen wie inelastischen Signalen mit einer Zeitauflösung von bis zu einer Mikrosekunde durchzuführen. Die Probe wird dabei periodisch durch ein externes Feld (Temperatur, elektrisches Feld oder Druck) gestört. Das zu messende Signal wird dann nicht nur in Abhängigkeit vom Impulsübertrag und der Frequenz aufgenommen, sondern erhält synchron zur Änderung des externen Parameters einen Zeitstempel. Neben der speziellen Detektorelektronik wurden für diese Messungen eigene Probenumgebungen zu den Zyklen der Temperatur, des elektrischen Feldes und des Druckes entwickelt.