Интерес к изучению поверхностей и слоистых многослойных структур заметно вырос за последние годы, в связи с этим проводится всё больше научных экспериментов, в основе которых лежит такой неразрушающий метод исследования как нейтронная рефлектометрия. Во многом растущий интерес мотивирован нанотехнологиями, так как чем меньше размеры объекта, тем большую важность представляют приповерхностные области, в более общем смысле - межфазовые границы. Однако уникальная роль нейтронной рефлектометрии не ограничена исследованиями межфазовых границ. Она также используется в исследованиях слоистых, многослойных наноструктур, которые всё больше применяются в электронной и оптической промышленности, а также для решения различных исключительно научных задач, в особенности, для создания уникального оборудования для научных исследований.
Рефлектометрия поляризованных нейтронов незаменима в исследованиях магнетизма приповерхностных областей, магнетизма многослойных наноструктур. Её важность в этих исследованиях обусловлена высокой чувствительностью, как к величине, так и к направлению намагниченности слоёв. Зеркальное и незеркальное рассеяние неполяризованных нейтронов на магнитных слоистых наноструктурах определяется глубинными профилями и латеральными зависимостями ядерного и магнитного потенциала. Это позволяет проводить исследования не только морфологических и магнитных особенностей данных структур (в том числе межслойных и приповерхностных областей), но корреляции между этими особенностями.
Нейтронная рефлектометрия, несмотря на гораздо более низкие плотности используемых потоков нейтронов по сравнению с интенсивностями рентгеновского и синхротронного излучений, обладают некоторыми преимуществами в исследованиях структурных и магнитных свойств многослойных магнитных наноструктур и по сравнению с этими видами излучений. Одно из этих преимуществ состоит в том, что длины ядерного когерентного рассеяния не зависят от зарядового числа элемента, и они также отличны для изотопов одного и того же элемента. В связи с этим оптический контраст (то есть разность нейтронно-оптических потенциалов) между слоями из этих элементов, который и определяет значение коэффициента отражения, будет довольно заметным. Это позволяет проводить исследования с использованием большего количества различных материалов, используемых при создании многослойных магнитных наноструктур, по сравнению с рентгеновской рефлектометрией, где величина контраста определяется разностью порядковых номеров элементов, используемых в эксперименте. Другое преимущество нейтронной рефлектометрии - наличие у нейтрона спина. Это приводит к тому, что показатель преломления плёнки зависит от её магнитной индукции и от ориентации спина нейтрона, падающего на поверхность плёнки, относительно вектора её магнитной индукции.
Для рефлектометических измерений используются как монохроматические нейтронные пучки, так и пучки с широким спектральным распределением или «белые» пучки. В первом случае для сканирования обратного пространства измерения проводятся на разных углах скольжения. При работе с «белым» пучком используется время -пролётная методика, при которой для одного из углов скольжения измеряются сечения рассеяния в зависимости длины волны нейтронов. Для того, чтобы отсканировать достаточно большую область обратного пространства, время-пролётные измерения могут проводиться на нескольких углах скольжения. Таким образом, режимы работы с монохроматическим и «белым» нейтронными пучками позволяют решать одни и те же задачи. Неподвижность образца при время -пролётном режиме измерений иногда является преимуществом.
В результате измерений были получены характеристики, а именно нейтронные время -пролетные спектры на выходе каналов, всех 4-х мод рефлектометра ТНР, а также для юстировочной моды. Таким образом, ТНР располагает возможностью измерения с двумя «белыми» пучками с широким спектральным распределением (поляризованным 2-я мода и неполяризованным 3-я мода) и двумя монохроматическими пучками (неполяризованным 1 -я мода и поляризованным 4-я мода). Выбор моды определяется решаемой физической задачей. В монохроматических модах возможно изменение длины волны выходного пучка путем поворота формирователя пучка.
В результате, на нейтронном рефлектометре ТНР были проведены измерения с образцом суперзеркала Ni/Ti (m = 2.5), проведены расчёты и получены результаты, соответствующие теоретическим прогнозам, что продемонстрировало его возможности для аттестации и исследования нейтронно-оптических образцов. Таким образом, введение нейтронного рефлектометра в эксплуатацию можно считать успешным, а саму установку - пригодной для проведения исследований в области нейтронной рефлектометрии.
