Een goede signaal-tot-achtergrondverhouding is essentieel voor een succesvol resultaat van een neutronenexperiment. Helaas, sommige veelgebruikte apparatuur voor monsteromgevingen produceert ongewenste signalen die de signalen van de onderzochte monsters verbergen.

Eddy Lelièvre-Berna, E. Bourgat-Lami, J. Gonthier, J. Memphis. E. Suard en X. Tonon bij IBL, R. Beneden bij ISIS, Victor Laliena van ICMA in Spanje en Lambert van Eijck van de TU Delft in Nederland, hebben specifiek gekeken naar drie van de meest gebruikte monsteromgevingen:monsterblikken, cryostaten en cryofurnaces - om te zien of deze ongewenste signalen kunnen worden verlaagd.

Monsterblikken

Deze containers worden gebruikt voor het bestuderen van poedermonsters bij zeer lage temperaturen. Typisch, ze zijn gemaakt van aluminium of vanadium en het team heeft nulmatrixmaterialen onderzocht die de coherente verstrooiingslengte tot nul reduceren. De onderzochte materialen waren de titaniumlegering TiZr en een vanadiumlegering met ongeveer 6% nikkel. Bij testen op PEARL aan de TU Delft, ze hebben allebei de achtergrond verminderd in vergelijking met het standaardmonsterblik. De nulmatrix vanadium, waardoor de achtergrond met 33% werd verminderd, wordt nu gebruikt door instrumententeams bij ILL.

cryostaten

De staart van een standaard cryostaat die in time-of-flight-modus wordt gebruikt, is opnieuw ontworpen rond de gadoliniumoxidefolie die neutronen absorbeert die niet naar de detector zijn gericht. De 3-laagse kamer waarin het monster en de gadoliniumfolie worden gekoeld, is nu erg dun en gemaakt van een sterke aluminiumlegering. Deze componenten verminderen het aantal neutronen die niet in de richting van de detector verstrooien en dus niet bijdragen aan achtergrondruis. Met deze ontwikkeling, vergelijkende metingen toonden aan dat de signaal-tot-achtergrondverhouding bij lage energieën is verbeterd tot een factor 3.

parallel, de warmtewisselaar in de cryostaat werd ook aangepast om koeling en verwarming met een factor 3 te versnellen, wat tijd zal besparen tijdens experimenten en tijdverliezen van de straal zal verminderen.

Cryovens

Cryofurnaces zijn cryostaten die boven kamertemperatuur tot ongeveer 350 °C kunnen werken. Een nieuwe staart voor de cryo-ovens die worden gebruikt op poeder- en vloeistofdiffractometers, bekend om de slechte signaal-achtergrondverhoudingen, werd opnieuw ontworpen met behulp van een veel dunnere vanadiumbuis gesoldeerd aan twee warmtewisselaars. De dunnere buis zit opgesloten tussen twee warmtewisselaars om temperatuurveranderingen te versnellen en de grote temperatuurgradiënten op de monsterpositie te verminderen. Na aanvankelijke problemen met het soldeerproces, de nieuwe apparatuur kon bij IBL op D2B worden getest.

De nieuwe staart heeft de achtergrond gehalveerd. Ook de koel- en opwarmtijden zijn aanzienlijk verbeterd. Nu zijn er 3 cryo-ovens op het IBL geüpgraded.