SIKA---台湾的冷中子散射仪-台湾中子科学学会.PDF

SIKA台灣的冷中子散射儀 SIKA 是一座冷中子三軸散射儀，目前正在建置 中，由台灣的國科會出資、中央大學中子束應用 中心執行。 三軸光譜儀使用了非彈性中子散射技術來測量材 料中的激發能量。這個技術給予了晶體材料之單 晶在動力學特性上更深入的資料。測量激發光譜的理論分析提供了原子與原子 間相互作用的資料，像是原子間作用力，或是磁離子磁矩之間的相互作用。 SIKA 和 TAIPAN 之歧異 這兩座儀器最大的不同是在於其使用的中子能量頻譜。SIKA 的中子源溫度約在 低溫-250℃（液態重氫），而 TAIPAN 在重水（D2O）中的中子熱化則是在室溫 下進行。由於 SIKA 的高強度冷中子束（低能量）因而得以量測到高解析微中 子能量的變化。 SIKA 將會被用來測量晶體材料中的低能量的激發，例如原子晶格的振盪激發 （聲子）、電子自旋體系內的集體激發（磁振子）、離子電場中磁性離子的激 發（晶場分裂）、分子晶體中的原子擴散或旋轉運動。 SIKA 的特點 SIKA 的設置應用了現代的聚焦技術來增強中子之強度。這與多數目前設置在中 子導管出口並因此受到限制的其他冷中子三軸散射儀有所差別。SIKA 將會擁有 設備最高強度的冷中子束且與全世界的超強冷中子三軸散射儀並列。 儀器介紹： 具有三個獨立的旋轉軸故命名為三軸散射儀 單色器軸：決定入射至樣品之中子束的能量（單色） 樣品軸：決定樣品方位和散射中子束方向 分析軸：分析散射中子束的能量 SIKA 在分析器 / 偵測器的設計概念上包含了一個多樣化的技術，如同標準操作 模式下附加一個額外的功能一樣。藉由能在同一個時間點，將不同能量各自傳 送到不同方位的方式，得以同步化測量中子散射而取得更多的資訊，達到節省 時間的目的。 代表性應用： 冷中子三軸散射儀的近代應用，實質著重在材料對溫度變化的反應情形或是應 用磁場的基本認識。 在基礎科學上趣味性的例子有超低溫下系統的量子相變。在某些磁性化合物裡 可以觀察到磁場可以用來促使相變化的發生（替代溫度）。 在技術革新重要性的例子是實用性材料為展現一個對外 界刺激反應的決定。在磁場的作用下會產生形變的鐵磁 合金材料 Ni2MnGa 被用在磁場驅動的螺線管上。在 1 特 斯拉下的形變態對應 ab-initio 模式計算出激發能量的實 驗數據。請參見右圖。如果能夠正確地解釋系統函數所 隱含的物理機制，那麼這個對照就提供了很重要的檢 驗。 在技術應用上的特殊需求-高溫超導性質，例:某些材料 能夠達到目前市面上使用的超導材料需求溫度還高（容 易達成）的溫度下表現出零電阻的電傳導性質。藉由反 應機構的理論來解釋外磁場干擾超導性質作用的原因。