DAS PUMA erforscht Materie

Neues Drei-Achsen-Spektrometer am FRM II

22.12.2004, Pressemitteilungen

An der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) in Garching steht ein neues Instrument für wissenschaftliche Forschungsarbeiten zur Verfügung: "DAS PUMA", eine Abkürzung für Drei-Achsen-Spektrometer mit Polarisationsanalyse und Multi-Analysator-Detektor, ist ein Instrument für die Grundlagenforschung im Bereich Festkörperphysik. Es ist in einer langjährigen Kooperation des Instituts für Physikalische Chemie (IPC, Prof. G. Eckold) der Georg-August-Universität Göttingen mit dem Lehrstuhl für Experimentalphysik IV (Prof. Winfried Petry) der TU München entwickelt worden. Am 14. Dezember 2004 wurde es von TU-Präsident Prof. Wolfgang A. Herrmann und Prof. Horst Kern, Präsident der Universität Göttingen, feierlich in Betrieb genommen.

Neutronenstreuung zählt mit zu den leistungsfähigsten Methoden der modernen Festkörper- und Materialforschung. PUMA dient Wissenschaftlern der unterschiedlichsten Disziplinen. Forschungsschwerpunkt ist die Frage, welche Kräfte Atome oder Moleküle dazu bewegen, kristalline Materie mit unterschiedlichen Anordnungen zu bilden und welche dynamischen Prozesse hierbei im Inneren stattfinden. Vereinfacht gesagt werden mit PUMA Materialien im Hinblick auf Schwingungen ihrer Atome und Moleküle zueinander untersucht. Das Instrument ist in drei voneinander unabhängig bewegliche Achsen angeordnet: Bevor die vom Forschungsreaktor erzeugten Neutronen überhaupt auf das zu untersuchende Material treffen, werden sie an der ersten Achse mit Hilfe eines Monochromators selektiert. Die Geschwindigkeit bzw. die Energie des Neutronenstrahls wird dabei anhand des Drehwinkels der ersten Achse gesteuert. Treffen die Neutronen dann auf die Materialprobe, die auf der zweiten Achse (Probenachse) justiert ist, werden sie in verschiedene Richtungen gestreut. Bei diesem Vorgang ändern sie im allgemeinen nicht nur ihre ursprüngliche Richtung, sondern auch ihre Energie und Geschwindigkeit. Die Messung dieser Energie- und Geschwindigkeitsänderung wird an der letzten Station, der Analysatorachse, durchgeführt. In einem Detektor wird die Anzahl der ankommenden Neutronen gemessen, die somit einen definierten Ablenkwinkel an der Probe und eine bestimmte Geschwindigkeits- und Energieänderung bei der Streuung hieran erfahren haben. Durch dieses Verfahren können Rückschlüsse auf Struktur und Dynamik der untersuchten Materialien gezogen werden.

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