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。

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。

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)

Publication: 
1Dual lattice incommensurabilities and enhanced lattice perfection by low-temperature thermal annealing in photoelectric (CH3NH3)PbBr3
Wen-Hsien Li,* Chi-Hung Lee, Tsu-Yin Ling, Ma-Hsuan Ma, Pai-Chun Wei, Jr-Hau He, Chun-Min Wu, Jen-Chih Peng, Guangyong Xu, Yang Zhao, and Jeffrey W. Lynn
Phys. Rev. M 5, 025401 (2021) ANSTO/NIST (IF=3.337)
2Charge transfer enhanced magnetic correlations in type‐II multiferroic Co3TeO6
Chi‐Hung Lee, Erdembayalag Batsaikhan, Ma‐Hsuan Ma, Wen‐Hsien Li*, Chin‐Wei Wang, Chun‐Min Wu, Hung‐Duen Yang, Jeffrey W. Lynn, and Helmuth Berger
Journal of the Chinese Chemical Society 68, 395-402 (2021) NIST (IF=1.210)
3Spin excitations and spin wave gap in the ferromagnetic Weyl semimetal Co3Sn2S2
Chang Liu, JianLei Shen, JiaCheng Gao, ChangJiang Yi, Di Liu, Tao Xie, Lin Yang, Sergey Danilkin, GuoChu Deng, WenHong Wang, ShiLiang Li, YouGuo Shi, HongMing Weng*, EnKe Liu* and HuiQian Luo*
Science China Physics, Mechanics & Astronomy volume 64, 217062 (2021) ANSTO (IF=4.226)