Travels  with  an  i.nerant  magnet:  Bringing  specialised  equipment  to  

facili.es  Alex  Holmes  

Advances  on  Sample  Environment  and  Experimental  Control    

Lund  September  10-­‐11,  2015  

www.europeanspalla.onsource.se    

Acknowledgments  

Elizabeth  Blackburn  Alistair  Cameron  Ted  Forgan  Louis  Lemberger  Josh  Lim  Jon  Perrins  Randeep  Riyat  Lingjia  Shen  Gary  Walsh        Marek  Bartowiak  Jorge  Gavilano  Mark  Laver  Joachim  Kohlbrecher  Jonathan  White  Markus  Zolliker  

Dave  Bowyer  Charles  Dewhurst  Ken  Honnibal  Eddy  Lelièvre-­‐Berna  Paulo  MuX  Ralf  Schweins    Anke  Watenphul  Mar.n  von  Zimmerman  Ute  RueZ  Olof  Gutowski      Sebas.an  Müelbauer  Andre  Heinemann    

             

Wolf-­‐Dieter  Stein  Oleg  Prokhnenko  

Marc  Savey-­‐BenneZ  

Steve  King  Andy  Church  Paul  Frodsham  Dave  Bunce  Richard  Down  

Scien.fic  Mo.va.on:    Why  do  we  need  SANS  at  high  fields?  

•  Flux  laXces  in  clean  high-­‐Tc  superconductors  give  informa.on  about  pairing  and  Fermi  surface.  

•  Flux  laXces  commonly  studied  using  Small  Angle  Neutron  ScaZering  (SANS)  

•  Evolu.on  seen  up  to  and  beyond  previous  limit  of  11  T.  •  Ambient  condi.ons  –  alignment  of  anisotropic  par.cles  

16 T

YBCO  

The  Birmingham  17  T  magnet  for  small  angle  neutron/X-­‐ray  scaZering  

•  Max  field  17  T,  parallel  to  beam  •  Temperatures  1.6  K  –  300  K    

(50  mK  to  come)  •  ±10º  access  entry  and  ±11º  exit  •  0.1%  uniformity  in  B  over  1  cm3  

•  In-­‐situ  sample  change  (by  trained  operator)  

•  Room  temperature  access    to  bore  (with  addi.onal  insert)  

•  Very  low  background  

•  Fast  cooldown  (~20  mins  300K  to  base)  and  field  ramp  (40  mins  to  17  T)  •  400  kg  with  cryogens  •  Labview  running  on  PC  with  RS232  connec.on  to  facility    

Rev.  Sci.  Instrum.  83,  023904  (2012)  

Sample  change  is  possible  with  magnet  cold  

Rev.  Sci.  Instrum.  83,  023904  (2012)  

Fast  cooldown  and  thermal  response  

Rev.  Sci.  Instrum.  83,  023904  (2012)  

Rota.on  stage  and  room  temperature  insert  

Room  temperature  insert:  

•  ±7º  entry  access  •  Temperature  controlled  10-­‐50  ºC  

•  Sample  change    possible  at  17  T  

Where  have  we  been?  

9  

ISIS  Birmingham  

ILL  

PSI  FRM2  

DESY  HZB  

ESRF  

Pump  outer  vacuum  can  

Take  out  transport  bolts  

Open  crates  

How  to  do  an  experiment  at  a  new  facility  

Send  to  Facility  

Pack  up  

Prepare  for  sending  

10  

Check  forces  

Test  control  soqware  

Do  Experiment!  

Send  to  next  facility!  

Test  for  ac.va.on  

AZach  transport  bolts  

Wait  to  warm  up  

Pack  up  crates  

Remove  cryogens  

Remove  nitrogen  and  fill  liquid  Helium  

Check  for  leaks  

Pre-­‐cool  with  liquid  nitrogen  

Connect  rack,  pumps  etc.  

Machine  support  plates  

Implement  communica.on  

protocol  

Conclusions  

Cri.cal  factors  for  success:  –  Interac.ve  rela.onship  with  manufacturer  –  Coopera.on  from  facili.es  –  Close  interac.on  with  facility  soqware  people  –  Close  interac.on  with  beamline  scien.sts  and  technicians  –  Expert  users  (us)  –  Collabora.ons  with  other  users  

11  

12  

Thanks  for  your  aZen.on!  

13