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)

1Film coated Si-wafer neutron collimators characterized by transmission experiments and simulations
Jisung Lee, Haruhiro Hiraka∗, Shin-ichiro Yano, Sangjin Cho
Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A 951, 163015 (2020) ANSTO (IF=1.278)
2Magnon profile on SrRuO3 films studied by inelastic neutron scattering
G. D. Dwivedi*, C.-M. Wu*, Bo-Yu Chen, S. T. Lin, W.-Z. Qiu, S. J. Sun, Guangyong Xu, J. W. Lynn, J. W. Chiou, C.-H Lee, W.-H. Li, S. Yano, and H. Chou
Physical Review B 101, 054403 (2020) ANSTO (IF=3.813)
3Simulation and implementation of multiplexing modes on cold-neutron triple-axis spectrometer SIKA
Grochu Deng, and Garry J. McIntyr
Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 959, 163509 (2020) ANSTO (IF=0.000)