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
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: 
1Emergence of the isotropic Kitaev honeycomb lattice α-RuCl3 and its magnetic properties
Sang-Youn Park, Seung-Hwan Do∗, Kwang-Yong Choi, D Jang, Tae-Hwan Jang, J Scheffer, Chun-Ming Wu, J S Gardner, J M S Park, Jae-Hoon Park∗ ,Sungdae Ji∗
J. Phys.: Condens. Matter 36, 215803 (2024). ANSTO (IF=2.700)
2High-order harmonics and the reverse of the squaring up process in the quasi-two-dimensional triangular-lattice magnet HoPdAl4Ge2
Fei Gao, Weijun Ren*, Chin-Wei Wang†, S. Yano, Calder Stuart, Qiang Zhang, Hengheng Wu, Meng An, Yanpei Jing, Bing Li‡, Zhidong Zhang
Phys. Rev. B 109, 134407 (2024). ANSTO,SNS (IF=3.700)
3Ultrahigh zT from strong electron–phonon interactions and a low-dimensional Fermi surface
V. K. Ranganayakulu, Te-Hsien Wang, Cheng-Lung Chen*, Angus Huang, Ma-Hsuan Ma, Chun-Min Wu, Wei-Han Tsai, Tsu-Lien Hung, Min-Nan Ou, Horng-Tay Jeng*, Chih-Hao Lee, Kuei-Hsien Chen, Wen-Hsien Li, Madison K. Brod, G. Jeffrey Snyder ,Yang-Yuan Chen*
Energy Environ. Sci., 17, 1904 (2024). ANSTO (IF=32.500)
4In-plane multi-q magnetic ground state of Na3Co2SbO6
Gu, Y; Li, X; Chen, Y; Iida, K; Nakao, A; Munakata, K; Garlea, VO; Li, Y; Deng, G; Zaliznyak, IA; Tranquada, JM , Li, Y
Phys. Rev. B 109, L060410 (2024).. ANSTO (IF=3.700)
5Static magnetic order with strong quantum fluctuations in spin-1/2 honeycomb magnet Na2Co2TeO6
Jinlong Jiao, Xiyang Li, Gaoting Lin* , Mingfang Shu, Wei Xu, Oksana Zaharko, Toni Shiroka, Tao Hong, Alexander I. Kolesnikov, Guochu Deng, Sarah Dunsiger, Meigan C. Aronson, Haidong Zhou, Xiaoqun Wang, Tian Shang* , Jie Ma*
Commun. Mater. 5, 159 (2024). ANSTO,ORNL,SINQ (IF=7.800)
6Magnetic excitation in the hyperkagome antiferromagnet Mn3RhSi
Shin-ichi Shamoto*, Hiroki Yamauchi, Kazuki Iida, Kazuhiko Ikeuchi, Koji Kaneko, Yu-Sheng Chen, Shin-ichiro Yano, Pai-Tse Hsu, Min Kai Lee, Amelia Elisabeth Hal, Geetha Balakrishnan, Lieh-Jeng Chang*
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7Spin reorientation and interplanar interactions of the two-dimensional triangular-lattice Heisenberg antiferromagnets h-(Lu,Y)MnO3 and h-(Lu,Sc)FeO3
S. Yano*, Junjie Yang, Kazuki Iida, Chin-Wei Wang, Andrew G. Manning, Daichi Ueta, Shinichi Itoh
Phys. Rev. B 110, 134444 (2024). ANSTO,J-Parc (IF=3.700)