When DREAMs Come True
Zwei Jahren nach Beginn der ersten Planungen wurde im ZEA-1 das zentrale Bauteil des Instruments DREAM in Zusammenarbeit mit dem Laboratoire Léon Brillouin (Frankreich) fertiggestellt und wurde zur Europäischen Spallationsquelle (ESS) geschickt.
DREAM (Diffraction Resolved by Energy and Angle Measurements) ist ein Neutronenspektrometer mit einer gegenüber bestehenden Spektrometern um den Faktor 10 verbesserten Auflösung. Das einzigartige Design des Pulverdiffraktometers wird in Kombination mit der Strahlbrillanz der ESS zukünftig Wissenschaftl:innen bisher nicht mögliche Einblicke in Strukturen komplexer Materialien ermöglichen. Und das in situ, schnell und von kleinen Proben. Die Wissenschaftscommunity erhofft sich so neue Erkenntnisse in physikalischen und chemischen Fragestellungen aus Bereichen der Nanowissenschaften, Energie- und Batteriematerialien sowie komplexer magnetischer Strukturen.
In einem Neutronen-Flugzeit-Pulverdiffraktometer werden vereinfacht formuliert gepulste Neutronenstrahlen auf eine Probe geschossen. Dabei wird entweder der einfallende Strahl an der Oberfläche reflektiert oder tritt in die Probe ein und wird dort gebeugt, also abgelenkt. Dadurch entsteht ein zu analysierendes Beugungsmuster, schnell und ohne die Probe zu zerstören. Bei einem Diffraktometer ist der zentrale Probenort eine von Detektoren umgebene Kugel.
Technische Herausforderung
Das besondere bei der im FZJ geplanten, konstruierten und gefertigten Hohlkugel ist, dass sie aus einem Stück Aluminium gefräst wurde mit einem Durchmesser von 1 m und einer Wandstärke von nur ca. 2 mm. Das entspricht weniger als die Dicke einer 1-Euro-Münze. Zudem ist die Probe in der Kugel unter Vakuum, daher darf die Neutronen-Streustrahlung zwischen der Probe und dem Neutronendetektor möglichst wenig durch die Kugelwandstärke beeinflusst werden.
Möglich wurde dies durch den interdisziplinären, ganzheitlichen Ansatz im ZEA-1. Viele Expert:innen haben eng und partnerschaftlich zusammengearbeitet, um insbesondere das dünnwandige Probengefäß so zu optimieren, dass es allen Belastungen standhält. Nach erfolgreich bestanden Tests ist alles bereit für den Transport nach Schweden - eine millionenschwere Ingenieurmeisterleistung. Es ist eines der ersten Instrumente, die an der ESS aufgebaut werden. Die Gesamtlänge beträgt 80 m, die Kosten belaufen sich auf 13 Mio. €.
Weitere Informationen: https://europeanspallationsource.se/instruments/dream