Monte Carlo simuleringer til neutroneksperimenter

At opnå et godt signal-til-baggrundsforhold i neutronspredningsforsøg er en afgørende faktor i instrument- og prøvemiljødesign. Imidlertid, i nuværende Monte Carlo simuleringssoftware, ikke alle neutroninteraktioner tages i betragtning. Hvis alle neutroninteraktioner, der bidrager til baggrunden, kan inkluderes, de forventede signal-til-baggrund-forhold kan simuleres og bruges til at designe bedre instrumenter.

Alle neutroninteraktioner bidrager til baggrunden, både inde i og omkring prøven. Kryomagneter og trykceller, for eksempel, producere uønsket spredning. At modellere dem fuldstændigt betyder også at tage hensyn til det uelastiske spredningsbidrag og den materielle mikrostruktur.

Dr. Victor Laliena fra ICMA beliggende i Zaragoza, Spanien, har udviklet en kode til beregning af de interaktioner, der afhænger af materialers mikrostruktur:sammenhængende elastisk spredning, usammenhængende uelastisk spredning og diffus refleksion. Tre sædvanlige typer mikrostrukturer kan simuleres:ensartet tilfældige polykrystaller (pulver), mosaik enkeltkrystaller, og todimensionelle forstyrrede strukturer. Kodningen er nu implementeret i den meget brugte McStas simuleringssoftware. Forenelig med Unionspakken, multiple spredningssimuleringer kan endda udføres på komplekse geometrier.

Denne udvikling vil være meget nyttig for fremtidige instrumentdesign, for eksempel på Beamline for Materials European Engineering Research (BEER), der skal bygges ved European Spallation Source (ESS). Simuleringer er af stor interesse for BEER-teamet, som har brug for at evaluere baggrunden i en kvasi-realistisk simulering, selvom beamline ikke er bygget endnu.