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Utilização do Feixes de Nêutrons no RMB

ElFabiano Yokaichiya Margareth K.K.D.Franco

Reator Multipropósito Brasileiro

Reator Multipropósito Brasileiro - RMB

Utilização do Feixes de Nêutrons no RMB

Radioisótopos Produção para

Aplicações Médicas e Industriais

Teste de Irradiação em Materiais e

Combustíveis

Pesquisa Científica e Tecnologica de feixe de

Neutrons

Educação e Treinamento

RMB


Centros de pesquisa com nêutrons


Presente

1997 Energy: 1.37 GeV

14 beamlines

1957 Power: 4.5 MW 3 instruments

Futuro

RMB

Sirius


Centros de pesquisa com nêutrons

40

29 25

13

25 28

12

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4558,3 MW

20 MW

20 MW

14 MW 10 MW

30 MW

Número de Instrumentos

20 MW


58,3 mW

20 mW

20 mW

14 mW 25 mW

30 mW

Initial Equipment Proposal

Thermal Neutrons Beam

Guide Hall Experimental Hall

High Resolution Diffractometer Triple-Axis Spectrometer

High Intensity Diffractometer Neutron radiography

Time-of-Flight Spectometer

Cold Neutrons Beam

Small Angle Neutron Scattering Reflectometer

Prompt Gamma Analysis


Técnicas

http://nmi3.eu/neutron-research/techniques-for-html


Instrumentos

Espalhamento

Elástico

Estrutural

- Difração

- Espalhamento de neutrons a baixos ângulos

Superfícies e Interfaces

- Refletometria

- Espalhamento de nêutrons a incidência rasante

Espalhamento Inelástico

-Espectroscopia de tempo de voo

-Espectrocopia de backscattering

-Espectrocopia spin echo

-Espectrocopia de triplo-eixo

Outras técnicas

-Neutrografia e Tomografia de

neutrons

- Análise de ativacão de

neutrons


• Difratometria de nêutrons • Espalhamento de nêutrons a baixo angulo • Neutrongrafia


Aplicação das técnicas Difração de Nêutrons



Métodos de Difração de Nêutrons e suas Aplicações

Difração de Pó • Refinamento de estruturas cristalinas e magnéticas em materiais policristalinos • Transformações de fase e caminhos de reações em função dos parâmetros externos

(temperatura, campo magnético e elétrico, tensão mecanica e pressão Difração em Monocristais • Refinamento de estruturas cristalinas e magnéticas em monocristais • Solução de estruturas em sistemas complexos e proteínas Análise de textura e tensão • Análise de tensão residual em materiais aplicados a engenharia • Análise de textura em engenharia de materiais Espalhamento difuso • Investigação de estruturas nao-cristalinas e materiais amorfos • Desordem em cristais


Aplicação das técnicas SANS – Small Angle Neutron Scattering

ILL



SANS é uma técnica não destrutiva bem estabelecida para estudar estruturas da escala de comprimento de 1nm a 1000 nm

A caracterísitca crucial de SANS, que a faz particularmente útil para macromoléculas sintéticas e biomateriais, é a capacidade de variar o contraste de espalhamento entre diferentes constituintes de uma amostra de hidrocarboneto pela substituição de H por D. As técnicas de variação de contraste e a combinação de contraste permitem evidenciar partes de uma estrutura é de essencial importância para a investigação de sistema complexos de muitos componentes.



Colimador Seletor de velocidade



Troller Diafragma



Detector



SANSPOL – Small Angle Neutron Scattering com polarização

Investigação usando espalhamento a baixo angulo com polarização resolvido no tempo de ferrofluido de Co



Aplicações a arqueologia



Aplicações a construção civil


Aplicação das técnicas Tomografia


Aplicação das técnicas Radiografias

Radiografia de neutrons- PSI Radiografia de raios-X - PSI

Compressor - Radiografia de neutrons FRMII

Motor de motocicleta – Radiografia de neutrons FRMII



Gota d’água em areia – Imagem em tempo real - PSI

Motor – Imagem estroboscópica - PSI

Solda de aço – Imagem seletiva em energia - PSI


Outros Instrumentos


Reflectometria

A Reflectometria de nêutrons é uma técnica de espalhamento que tem como objetivo caracterizar a estrutura de filmes finos e interfaces entre materiais em escalas nanométricas.


Espalhamento de nêutrons a incidência rasante (GISANS)

Em casos extremos, a rugosidade da superficie não é randomica mas apresenta um padrao mais ou menos perfeitamente regular, tais como ondas, lamelas, ilhas… Nestes casos as correlações laterais conduzem a padrões de espalhamento fortemente assimétricos que são melhor estudados pela técnica de espalhamento de nêutrons a incidência rasante (GISANS).

Bragg rods reconstructed from the GISANS pattern of a nanostructured Gd samples (horizontal wires with spacing 250 nm). The annotation marks the expected peak positions.

REFSANS no FRMII


Espalhamento Inelástico de nêutrons (ou espectroscopia de nêutrons) investiga movimentos atômicos e moleculares em faixas de escalas de comprimento de angstrom à dezenas de nanômetros e em escalas temporais de picosegundos a poucos microsegundos. Por isso, pode ser usado para investigar uma grande variedade de fenômenos físicos diferentes: saltos ou difusão de átomos, modos de rotação de moléculas, vibrações moleculares, recuo em magnetismo quantico, excitações magnéticas e quanticas e transições eletronicas.

Métodos espectrocópicos: • Espectroscopia de três eixos e espectrocopia

de backscattering utilizam refleções de Bragg dos cristais para selecionar (e assim medir) energias de neutrons.

• Espectroscopia de tempo de voo mede o tempo de voo dos neutrons com a finalidade de se determinar sua energia.

• Espectroscopia de spin-echo usa a mudança da velocidade dos neutrons para inferir a transferência de energia.

Para estudar a dinâmica: Espalhamento Inelástico de Nêutrons (Espectroscopia de Nêutrons)


A espectroscopia de três eixos permite a determinação da transferência de energia pela análise do comprimento de onda. Para se conseguir estas informações, os nêutrons são caracterizados antes e depois de atingirem a amostra. As três etapas: (1) monocromatização, (2) interação com a amostra e (3) análise caracterizam a espectroscopia de três eixos.

Espectroscopia de três eixos


Espectroscopia de Backscattering

Experimentos de backscattering nêutron são realizados para estudar movimentos atômicos e moleculares numa escala temporal de nanosegundos. Este método melhora a resolução de energia dos espectrômetros de nêutrons de cerca de duas ordens de magnitude, empurrando-o para a faixa de µeV. Em física, o backscattering é a reflecção das ondas, partículas, ou sinais de retorno da direção de onde eles vieram. A principal ideia do backscattering consiste em usar um angulo de Bragg próximo a 90 graus para a seleção e para a análise do comprimento de onda dos nêutrons ou raios-X em um espectrômetro ou difratômetro.

IN16B no ILL


Espectroscopia de tempo de voo

A espectroscopia de tempo de voo é um método geral para determinar a energia cinética de um neutron viajante, medindo-se o tempo que ele leva para voar entre dois pontos fixos cuja distancia é conhecida. Os espectrometros de tempo de voo podem ser divididos em duas classes: • Espectrômetros de geometria direta no qual a energia incidente é definida antes da amostra por um dispositivo

tal como monocromador (princípio da difracao de Bragg) ou um Sistema de chopper (método de tempo de voo), e a energia final é determinada pelo tempo de voo entre e amostra e os detectores.

• Espectrômetro de geometria indireta (invertida) no qual a amostra é iluminada por um feixe incidente branco, a energia incidente é determinada na posição da amostra pela medida do tempo de voo, e a energia final é medida por um monocristal. IN6 no ILL


Espectroscopia de spin-echo

A espectroscopia de spin-echo usa a mudança de velocidade dos nêutrons para inferir a transferência de energia.

TRISP no FRMII

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Reator Multipropósito

Brasileiro - RMB

RMB


Reator Multipropósito

Brasileiro - RMB

Obrigado

RMB




Aplicações a indústria de papel



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POSSIBLE FUTURE

HOT NEUTRON

BEAM

COLD

NEUTRON

BEAM

COLD NEUTRON

BEAM

THERMAL

NEUTRON

BEAM

THERMAL

NEUTRON

BEAM

REFLECTOR

VESSEL

REACTOR AND

SERVICE POOL

COOLING SYSTEM

FLAP VALVES

PRIMARY COOLING

SYSTEM FLAP

VALVES

CHIMNEY

COLD NEUTRON

SOURCE IN-PILE

Reactor Pool Section - CNS In-Pile Location


Shutters Saída das Guias

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