Simultaneous thermodynamic and dynamical characterisation using in situ calorimetry with neutron spectroscopy

Анотація

Диференційна скануюча калориметрія (DSC) та квазі-пружне розсіяння нейтронів (QENS) — потужні аналітичні інструменти, які активно використовуються при вивченні фазових переходів у складних твердих і рідких системах. DSC зазвичай використовується для знаходження температур фазового переходу та ідентифікації станів зразка, а QENS надає інформацію про пов'язану з фазовими переходами динаміку явищ молекулярного масштабу таких, як молекулярна самодифузія або склування. Обидва методи надають можливість отримання дуже цінної взаємодоповнюючої інформації про зразок, і в багатьох випадках доцільно паралельно виконувати вимірювання з метою об'єднання двох спостережень загальним трактуванням. Суттєвою проблемою є вибір конструкції комірки, вимоги до якої для цих двох методів різні. У цій роботі ми представляємо першу спробу створення кріогенної системи, що дозволяє одночасно проводити калориметричні вимірювання та вимірювання QENS, а потім зіставляти результати обох спостережень. Дослідження виконано на нейтронному спектрометрі IRIS та установці розсіювання нейтронів ISIS, робочий діапазон температур системи складає від 10 до 300 К. У роботі наведено та обговорено вихідну конструкцію системи, попередні результати випробувань, поточні проблеми та недоліки, а також перспективи застосування.