Helmholtz Zentrum Berlin

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hzbHFM • Building the Strongest Magnet­ in the World of Neutron Scattering

Inside matter(s)

authored 3 years ago:

Und sie dreht sich doch

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Ein Jahr nach dem ersten Bleistiftstrich für die Konstruktion steht nun eine neue Probenumgebung vor uns. Mit ihr können wir die Proben in einem Bereich von insgesamt 180° drehen. Das erleichtert den Nutzern einerseits die Ausrichtung ihrer Proben, andererseits spart das wertvolle Beamtime, wenn die Proben von verschiedenen Winkeln aus untersucht werden sollen.

Eine große Herausforderung (neben vielen anderen) war es, die gesamte Konstruktion spielfrei zu halten. Das heißt, wenn die Probe sich dreht, darf nichts ruckeln und wackeln. Dazu wurde unter anderem die große Feder benötigt gegen die der (Piezo-)Motor arbeitet.

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Der Motor nutzt dabei das "stick-and-slip"-Prinzip. Ich finde, dieses lässt sich gut mit dem Bild eines riesigen Donuts darstellen, den sich ein Mensch übergestülpt hat. Wenn der Mensch den Donut dreht und nach kurzer Zeit abstoppt bzw. gegendreht, dann dreht sich vielmehr der ganze Mensch mit, da die Reibungskraft (die ihn in Position halten würde) kleiner ist, als die Trägheitskraft des Donuts.

Aufgrund des 26 Tesla starken Magnetfeldes verwenden wir einen Piezomotor anstelle eines konventionellen elektromagnetisch betriebenen Motor. Dieser Motor ist magnetfeldunabhängig und kann mithilfe eines optischen Encoders die Winkelposition der Probe bis auf 0,1° genau bestimmen. Zusätzlich erzeugt der Motor ein ziemlich großes Drehmoment von 0,1 Nm. Das ist nötig, um die Probe im Magnetfeld des HFM auch festhalten zu können. Sonst würde sich die Probe eventuell nach dem Magnetfeld orientieren, so wie eine Kompassnadel auf das Erdmagnetfeld reagiert.

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Jetzt geht es darum, die Probenumgebung zusammen mit einem neuen, bald aus Dresden kommenden Kryostaten zu testen. Bisher wurde sie nur bei Raumtemperatur betrieben und nicht bei 2 Kelvin, wie es später der Fall sein wird.