Wissenschaftliche Zielsetzung

Die direkte Flugzeitmethode benutzt die Flugzeit der Neutronen, um eine Energiediskriminierung sowohl im Primär- als auch im Sekundärspektrometer durchzuführen. Speziell Instrumente mit Scheibenchoppern zeichnen sich hierbei durch eine hohe Energieauflösung von DE/E » 10-2-10-3 aus. Die Auflösungsfunktion ist bei Verwendung gegenläufig rotierender Chopper nahezu ideal dreieckig. Neben der hohen Energieauflösung zeichnet sich ein solches Spektrometer durch eine großen dynamischen Meßbereich in (q,w) aus. Diese besonderen Möglichkeiten machen diesen Spektrometertyp zu einem stark nachgefragten Instrument bei der Untersuchung von Bewegungsvorgängen aller Art auf der Zeitskala von Picosekunden bis zu etwa einer Nanosekunde. In diesen Bereich fallen Relaxationen, niederfrequente Schwingungen und Diffusionsvorgänge vor allem in weicher Materie.

So kann beispielsweise die innere Dynamik von Proteinen und Membranen untersucht werden. Daraus kann dann auf die lokalen Kräfte geschlossen werden. Ein weites Anwendungsfeld stellen auch Schwingungen und Relaxationen in glasbildenden Substanzen sowie in Polymeren dar. Speziell der Glasübergang konnte eindeutig beobachtet und die sich aus der Messung ergebende Korrelationsfunktion konnte mit theoretischen Modellen des Glasübergangs verglichen werden.

Rotationsübergänge in Molekülkristallen oder von Molekülen, die auf einem Substrat adsorbiert sind, fallen ebenfalls in den zugänglichen Energiebereich. Anhand der energetischen Verschiebung der Spektren lassen sich die Adsorptionskräfte an der Oberfläche detektieren. Ein weiteres wichtiges Anwendunsggebiet der letzten Jahre war die Diffusion von Wasserstoff in Metallen. Das Meßsignal liefert nicht nur den Energieübertrag auf die Probe, sondern durch die Messung des Impulsübertrags auch die räumliche Korrelation bestimmter Bewegungsmuster. Da ein großer Bereich im (q,w)-Raum gleichzeitg vermessen werden kann, erhält man in kurzer Zeit eine große Anzahl von Informationen über die Dynamik der Probe.