European Spallation Source

17 partnerriigi (Rootsi, Taani, Norra, Hispaania, Prantsusmaa, Saksamaa, Itaalia, Šveitsi, Ungari, Tšehhi, Suur Britannia, Poola, Hollandi, Eesti, Läti, Leedu ja Islandi) osalusel ehitatakse Lundi, Rootsi erinevate neturonhajumise eksperimentide läbi viimiseks maailma juhtiv neutronkiirgus allikas European Spallation Source (ESS) (Joonis 1). Hetkel on ESS ehitusfaasi alguses. Ehitustööd algasid pinnase ettevalmistusega, jätkuvad tavahoonete ja kiirendi halli ehitusega ning esimesed 7 neutronhajumisinstrumenti saavad alustada tööd 2019. aastal, mil planeeritakse tekitatada esimesed neutronid. 2025. aastaks peaks ESSs töötama juba 22 erinevat instrumenti, kuhu ligipääsu omaksid kõikide liikmesriikide teadlased. Valmides saab ESSst maailma kõige eredam neutronkiirgusallikas, mis võimaldab paralleelselt töötada kuni 44 erineval instrumendil.

Joonis 1: ESS neutronkiirgus allika intensiivsus võrreldes varem konstrueeritud neutronkiirgusallikatega (kaasajastatud allika Neutron Scattering, K. Sköld and D. L. Price, eds., Academic Press, 1986 põhjal).

Neutronhajumismeetodite olulisusest

Neutronhajumismeetodi on asendamatud vahendid, et uurida aatomite positsiooni ja liikumist väga erinevates materjalides (proteiinides, plastikutes, metallides ja nende sulamites, magnetilistes materjalides, ülijuhtivates materjalides) (Joonis 2). Neutronkiirgusmeetodite eelised tulenevad neutronite erilistest omadustest võrreldes teiste uurimiseks kasutatavate hajumismeetoditega (elektromagnetlainete sh röntgenkiirguse hajumismeetodid, elektronide hajumismeetodid). Nimelt puudub neutronitel laeng, neil on magnet moment (spinn 1/2) ning nende mass on oluliselt suurem elektronide massist (1838 × me). Neist omadustest tulenevalt neutronid interakteeruvad aatomite tuumade või paardumata elektronide ja nende magnetmomendiga ning on tundlikud ka kergemate elementide (vesinik, liitium, boor, jne) suhtes andes võimaluse uurida nii materjalide magnetilist struktuuri kui ka vesiniku dünaamikat erinevates süsteemides. Lisaks sellele annavad neutronid suurepärase võimaluse uurida materjale väga erinevates katsetingimustes sh. in situ ja in operando tingimustes.

Joonis 2: Mõningaid neutronhajumismeetodite rakendusi erinevates uurimisvaldkondades.

Lisaks nimetatud rakendustele on Eesti teadlastel tulevikus võimalik põhjalikult uurida haruldastest muldmetallidest valmistatud materjalide omadusi sh. valmistatud materjalide struktuuri, magnetdomeenide jaotust materjalides ja nende sõltuvust katsetingimustest in situ, prootonjuhtmembraanide omadusi in operando jne.

Projekti partnerid Eestis:

Tartu Ülikool
Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut
Tallinna Tehnikaülikool
SA Eesti Teadusagentuur

Toetust avaldanud Eesti ettevõtted:

AS Elcogen
NPS Silmet
AS Elering

Kasulikud lingid:

European Spallation Source
European Neutron Scattering Association
NMI3
Neutron Scattering Society of America
Japan Proton Accelerator Research Complex