Rev. Phys. Appl. (Paris) 12, 581-590 (1977)
DOI: 10.1051/rphysap:01977001204058100

A time-of-flight spectrometer for elastic neutron scattering on powdered samples

G. Roult et J.L. Buévoz

Laboratoire de Diffraction Neutronique, Département de Recherche Fondamentale Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble 85X Centre de Tri 38041 Grenoble Cedex, France

Abstract
A time-of-flight spectrometer especially built for the study of powdered samples with complex surroundings, such as a high-pressure cell (up to 35 kbars) and a high-temperature furnace (up to 2 500 °C) is described. A correlation chopper is used to decrease the time-independent background due to the high epithermal flux in the incoming beam. The chopper slots are distributed according to a pseudo-random binary feedback shift register sequence of 511 elements, the elementary neutron pulse being 8 μs in width. The geometry has been optimized in order to reach a high resolution : Δd/d values of 0.75 % at d = 1 A and 0.4 % at d = 3 Å are obtained. Structure refinements on test samples with simple structure (UO2 give a reliability factor R of 1.3 % which compares fairly well with the results of the high resolution fixed-wavelength goniometer, D1A at the Institut Laue-Langevin.

Résumé
Nous décrivons un spectromètre à temps de vol spécialement conçu pour des études d'échantillons polycristallins dans un environnement complexe, tel que cellule haute pression (jusqu'à 35 kbars) et four haute température (jusqu'à 2 500 °C). Un chopper statistique est utilisé pour diminuer le bruit de fond independant du temps provenant d'un important flux de neutrons épithermiques dans le faisceau incident. Les fentes du chopper sont réparties selon une séquence pseudo-aléatoire de registre à décalage à contre-réaction binaire de 511 éléments. La bouffée élémentaire de neutrons a 8 μs de large. La géométrie a été optimisée pour obtenir une haute résolution Δd/d de 0,75 % pour d = 1 A et 0,4 % pour d = 3 A. Les afflnements de structure sur des échantillons tests de structure simple (UO2 ont donné des facteurs de confiance R de 1.3 % comparables à ceux obtenus avec le goniomètre à haute résolution (longueur d'onde fixe) D1A de 1'Institut Laue-Langevin.

PACS
2925F - Beam handling, focusing, pulsing, stripping and diagnostics.
2930H - Neutron spectroscopy.
6112 - Neutron determination of structures.
7440 - Particle spectrometers.

Key words
beam choppers -- neutron diffraction crystallography -- neutron spectrometers -- time of flight spectrometers -- elastic neutron scattering -- powdered samples -- complex surroundings -- correlation chopper -- high epithermal flux -- geometry -- resolution -- UO sub 2 -- reliability factor -- time of flight spectrometer -- TOF spectrometer -- high pressure cell -- high temperature furnace -- time independent background -- chopper slots distribution -- pseudorandom binary feedback shift register sequence -- 8 microsec. neutron pulse