Un bon rapport signal sur bruit de fond est essentiel pour le succès d'une expérience neutronique. Malheureusement, certains équipements d'environnement d'échantillonnage couramment utilisés produisent des signaux indésirables qui masquent ceux provenant des échantillons étudiés.

Eddy Lelièvre-Berna, E. Bourgat-Lami, J. Gonthier, Y. Memphis. E. Suard et X. Tonon à l'ILL, R. Vers le bas à ISIS, Victor Laliena de ICMA en Espagne et Lambert van Eijck de TU Delft aux Pays-Bas, ont examiné spécifiquement trois des environnements d'échantillons les plus utilisés :des boîtes d'échantillons, cryostats et cryo-fours—pour voir si ces signaux indésirables pourraient être réduits.

Boîtes d'échantillons

Ces conteneurs sont utilisés pour l'étude d'échantillons de poudre à très basse température. Typiquement, ils sont fabriqués à partir d'aluminium ou de vanadium et l'équipe a étudié des matériaux à matrice nulle qui réduisent la longueur de diffusion cohérente à zéro. Les matériaux étudiés étaient l'alliage de titane TiZr et un alliage de vanadium contenant environ 6 % de nickel. Testé sur PEARL à la TU Delft, ils ont tous deux réduit le bruit de fond par rapport à l'échantillon standard. Le vanadium à matrice nulle, ce qui a réduit le bruit de fond de 33 %, est désormais utilisé par les équipes instrumentistes de l'ILL.

Cryostats

La queue d'un cryostat standard utilisé en mode temps de vol a été repensée autour de la feuille d'oxyde de gadolinium absorbant les neutrons non dirigés vers le détecteur. La chambre à 3 couches dans laquelle l'échantillon et la feuille de gadolinium sont refroidis est maintenant très mince et fabriquée à partir d'un alliage d'aluminium solide. Ces composants réduisent le nombre de neutrons qui ne se diffusent pas en direction du détecteur et ne contribuent donc pas au bruit de fond. Avec ce développement, des mesures de comparaison ont montré que le rapport signal sur bruit de fond aux basses énergies s'est amélioré jusqu'à un facteur 3.

En parallèle, l'échangeur de chaleur du cryostat a également été modifié pour accélérer le refroidissement et le chauffage d'un facteur 3, ce qui permettra de gagner du temps lors des expériences et de réduire les pertes de temps de faisceau.

Cryo-fours

Les cryo-fours sont des cryostats qui peuvent fonctionner au-dessus de la température ambiante jusqu'à environ 350 °C. Une nouvelle queue pour les cryo-fours utilisés sur les diffractomètres à poudre et liquide, connu pour ses faibles rapports signal/fond, a été repensé à l'aide d'un tube de vanadium beaucoup plus mince brasé à deux échangeurs de chaleur. Le tube plus fin est piégé entre deux échangeurs de chaleur pour accélérer les changements de température et réduire les grands gradients de température au niveau de la position de l'échantillon. Après des problèmes initiaux avec le processus de brasage, le nouvel équipement pourrait être testé sur D2B à l'ILL.

La nouvelle queue a réduit le fond de moitié. Les temps de refroidissement et de chauffage ont également été considérablement améliorés. Désormais, 3 cryofours de l'ILL ont été modernisés.