SIKA專案

Sika – 冷中子三軸散射儀
儀器科學家

矢野真一郎
吳浚銘
Kirrily Rule
鄧國初
儀控室電話 
+61 2 9717 3728

SIKA—台灣首座建於澳洲OPAL反應爐之冷中子三軸散射實驗站

為提供台灣國內學研界世界一流的中子實驗設施,行政院國家科學委員會(科技部前身)委託國立中央大學在澳洲雪梨附近的澳洲核能科學與技術組織(AustralianNuclear Science and Technology Organisation,ANSTO)興建一部冷中子三軸散射儀- SIKA。本中心奉行政院國家科學委員會交辦之指示,於此中子實驗設施試車成功後,承接其運轉及維護工作、協助國內各領域研究團隊前往澳洲ANSTO及世界其他中子設施執行中子實驗,並負責用戶培育及中子應用研究推廣業務。SIKA的運作讓台灣與國際的用戶群能利用SIKA進行頂尖的中子研究,藉由與全世界中子設施的合作以及參與國際中子研究機構,SIKA於民國104年上半年開始,服務台灣的用戶,期待在不久的將來能成功地提升台灣中子研究團隊的成長。

SIKA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。

Phonon

由於 SIKA 配備有大反射面積230X252 mm2之石墨單色晶體,能提供高強度冷中子束(低能量)因而可以得到高解析微中子能量的變化,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。與美國NIST的熱中子三軸散射儀BT7一樣,SIKA配備有13根20X150 mm2之石墨分析體,多種氦3單偵測器模組(Single and Diffraction Detector),位置敏感型多偵測器度(PSD)。可獨立運作的分析晶體,搭配多元化的偵測器配置,讓SIKA除了可以執行傳統三軸散射儀的所有摸式之外,其多模式運作功能,可指定多個QE範圍作連續掃描,或是加速實驗速度的聚焦掃描等先進非彈性三軸散射儀操作模式。

Q-E Map

儀器規格

實驗站位置:
>Cold-Neutron Beam-Tube CG4 in reactor beam hall
單色晶體:
>Pyrolytic Graphite (002), double focusing, incident energy range 2.43 < Ei < 30 meV
樣品位置之中子束強度:
>Expected to be ~2.4 x108 n/cm2s at 2.1 Å 
(double focusing, virtual source width 5 cm)
準直器模組:
>Pre-monochromator, post-monochromator, pre-analyser collimators: open, 20’, 40’, 60’
>Pre-(single) detector collimators: open, 20’, 40’, 60’
>Pre-PSD collimator: radial collimator
中子束發射角度:
>28.4o ≤ 2ΘM ≤ 120o
>-100o ≤ 2ΘS ≤ 100o
>-90o ≤ 2ΘA ≤ 90o
分析晶體:
>Pyrolytic Graphite (002), 13 blades, each 20mm x 150mm (W x H), ±90˚ individually rotated
可選配之過濾晶體:
>2 x PG filter
>Be filter works < 5 meV
偵測器模組:
>3He Single Detector
>1D Position Sensitive Detector (PSD)

1Green Energy Materials Handbook
Sanjaya Brahma, Chia-Chin Chang, Chia-Yun Chen, Hung-Yuan Chen, Jing-Ru Chen, Kun-You Chen, Peter Chen, Tsan-Yao Chen, Chi-Cheng Chiu, Guan-Ying Fu, Chih-Wei Hu, Jow-Lay Huang, I-Ming Hung, Jeng-Shiung Jan, Yung-Der Juang, Chin-Lung Kuo, Chun-Hsien Kuo, Chia-Jung Lee, Yuh-Lang Lee, Ming-Hsien Li, Wei-Bang Li, Chih-Ao Liao, Kuan-Yu Lin, Shih-Kang Lin, Shih‑Yang Lin, Hsin‑Yi Liu, Ralph Nicolai Nasara, Duy Khanh Nguyen, Hai Duong Pham, Ilham Ramadhan Putra, Lakshmanan Saravanan, Pawan Kumar Singh, Yu-Fan Su, Ramesh Subramani, Hsisheng Teng, Ngoc Thanh Thuy Tran, Yu-Jen Tsai, Yu-Chao Tseng, Chai-Hao Tu, Shanmuganathan Venketasan, Yi-Hung Wang, Shao-Chieh Weng, Chun-Ming Wu, Ming-Hsiu Wu and Ping-Ching Wu
Taylor and Francis 2019 ANSTO (IF=0.000)
2Invariant incommensurate coherence length in spin-density-wave excitation of Cr0.99Fe0.11
Haruhiro Hiraka*, Shin-ichiro Yano, Tatsuo Fukuda
Journal of Magnetism and Magnetic Materials 469, 629-632 (2019) ANSTO (IF=2.717)
3Colossal barocaloric effects in plastic crystals
Bing Li*, Yukinobu Kawakita, Seiko Ohira-Kawamura, Takeshi Sugahara, Hui Wang, Jingfan Wang, Yanna Chen, Saori I. Kawaguchi, Shogo Kawaguchi, Koji Ohara, Kuo Li, Dehong Yu, Richard Mole, Takanori Hattor, Tatsuya Kikuchi, Shin-ichiro Yano, Zhao Zhang, Zhe Zhang, Weijun Ren, Shangchao Lin, Osami Sakata, Kenji Nakajima and Zhidong Zhang
Nature 567, 506 (2019) ANSTO (IF=41.577)
4A Possible Magnetic Structure of the Cluster-Based Haldane Compound Fedotovite K2Cu3O(SO4)3
Masashi Hase*, Kirrily C. Rule, James R. Hester, Jaime A. Fernandez-Baca, Takatsugu Masuda, and Yukari Matsuo
J. Phys. Soc. Jpn. 88, 094708 (2019) ANSTO (IF=1.485)