Für die Untersuchungen von strukturellen Oberflächeneigenschaften (Reflexionsstärke, Oberflächenrauhigkeiten etc.) wird MIRA als herkömmliches Reflektometer benutzt werden.

Nach dem Monochromator fällt der Neutronenstrahl auf eine Oberfläche (die Probe), an der er unter kleinen Winkeln total reflektiert wird. Aus der Messung der Intensität dieses reflektierten Strahls in Abhängigkeit vom Einfallswinkel lassen sich Informationen über die Zusammensetzung und Struktur der Probe senkrecht zur Oberfläche untersuchen. Ein Beispiel ist in Abbildung 1 gezeigt.

Die Variation des Wellenlängenübertrags q_z senkrecht zur Oberfläche in der Reflexionsgeometrie lässt sich experimentell durch zwei verschiedene Methoden erreichen:

• Bei einer festen Wellenlänge λ (Reflexion an einem Monochromator) variiert man den Einfallwinkels θ. Dabei werden die reflektierten Neutronen unter 2θ gemessen. Diese Methode nennt man einen θ-2θ Scan und wird bevorzugt an Reaktoren eingesetzt.

• Bei festem Einfallswinkel θ wird λ variiert (aus dem weissen Spektrum eines Neutronenstrahls), wobei die Wellenlänge über die Flugzeit der Neutronen gemessen wird. Dies ist die so genannte TOF-Methode. Sie wird vor allem an Spallationsquellen verwendet.

Bei θ-2θ Scans hängt die Auflösung sowohl von der Kollimation des Strahls (Δθ) als auch von der Wellenlängenauflösung des Monochromators (Δλ) ab. Bei der TOF Methode dagegen ist der Winkel θ fest und Δλ/λ durch die Flugzeit sehr genau bestimmt, so dass die instrumentelle Auflösung nahezu konstant ist und nur von der Kollimation Δθ des Strahls bestimmt wird.

Für die Reflektometrie werden üblicherweise zwei unterschiedliche Messgeometrien verwendet:

• Die vertikale Geometrie: Hierbei steht die Probe waagrecht zum einfallenden Strahl, und die Reflexion erfolgt nach oben oder unten. Diese Methode hat den grossen Vorteil, dass die Probe auch flüssig sein kann. Nachteilig wirkt sich allerdings aus, dass die Positionierung des Detektors, insbesondere bei θ-2θ Scans schwierig ist.

• Die horizontale Geometrie: Hierbei steht die Probe senkrecht und der Strahl wird in der gleichen Ebene wie der einfallende Strahl reflektiert. Diese Anordnung wird insbesondere für θ-2θ Scans genutzt, da hierbei der Detektor mit Luftkissen auf einem Tanzboden ganz einfach mitbewegt werden kann.

MIRA arbeitet bei einer festen Wellenlänge, die über den Monochromator definiert wird, arbeiten. So lassen sich zusammen mit der horizontalen Streugeometrie für nicht-flüssige Proben die Reflektometriekurven gut mit θ-2θ Scans bestimmen.

Magnetische Strukturen lassen sich durch den Einsatz polarisierter (d.h. Ausrichtung aller Neutronenspins in einer Richtung im Raum) Neutronen sehr gut untersuchen. Ein Strahl polarisierter Neutronen wird durch den Einsatz eines Superspiegel-Polarisators noch in der Monochromatorburg erzeugt. Der so polarisierte Strahl wird nach der Reflexion an der Probe in einem Analysator (ebenfalls ein Superspiegel-Polarisator oder ein ³He-Polarisator) auf Änderungen in der Polarisationsrichtung durch die Wechselwirkung mit der Probe untersucht. Durch den Einsatz von Spinflippern, welche die Polarisationsrichtung der Neutronen umdrehen, kann dann eine spinabhängige Reflektometriekurve aufgenommen werden. Hieraus lässt sich dann die Information über die magnetische Struktur senkrecht zur Oberfläche errechnen.