Analysis of Horizontal Neutron Reflectometer for Nanointerfaces Using McStas

A new horizontal neutron reflectometer has been designed and now under construction at the HANARO, 30 MW research reactor, in Daejon, Korea. We performed simulations of neutron ray-tracing to evaluate the performance of all of the optical components of the instrument with a Monte Carlo technique using McStas. The feasible wavelength of the incident neutron beam is $2.5{\AA}$. It produces a q-range up to $0.126{\AA}^{-1}$ with a supermirror as a deflector. Our studies showed improvement of the performance of the guide tube and monochromators. Although the performance is limited in q-range, it promises to be the first reflectometer in Korea for the study of free surfaces, which is currently in demand.

나노 계면분석을 위한 수평형 중성자 반사율 측정장치의 McStas 시뮬레이션 분석

수평형 중성자 반사율 측정 장치는, 나노 박막의 두께와 구성성분, 표면의 거칠기 등 그 구조와 더불어 나노 박막의 동역학적인 거동을 연구하는데 긴요한 측정 장치이다. 특히, 수평형이기 때문에 액체시료의 자유표면을 유지하며 표면을 분석하는 것이 가능하다. 30 MW의 하나로의 열중성자원에 적합하도록 최적화하기 위하여, 몬테카를로 수치해석 방법을 적용한 McStas를 사용하여 장치의 각 부분에서의 중성자의 빔을 추적 계산하였고 그 결과의 해석과 그에 따른 설계변수결정을 기술하였다. 최적화 상태에서 단색파장이 ${\lambda}=2.5{\AA}$ 이고 $q<0.126{\AA}^{-1}$ 그리고 시료위치에서 $10^4n/cm^2/s$ 이상의 중성자빔의 세기를 얻었다. 본 장치가 설치 완료되면 국내에서 나노박막의 구조를 연구하는데 크게 기여할 것이다.