Crystal field by the means of single-crystal Time of Flight scattering

Abstract

Crystal electric field has been studied since the 1970s using inelastic neu- tron spectrometry. A simple one-day time-of-flight measurement on pow- dered samples is often used. This thesis aims to demonstrate a method of determination of the crystal electric field parameters based on the data ob- tained from neutron time-of-flight spectrometer on a single crystal. A single crystal of the intermetallic compound PrNi5 was successfully prepared us- ing the floating zone furnace and characterised using XRD, EDX, and Laue diffraction. The time-of-flight scattering on the single crystal was conducted using HYSPEC at ORNL. A Monte Carlo calculation was carried out based on the scattering data to determine the crystal electric field parameters. The usefulness of the time-of-flight scattering on a single crystal for crystal electric field determination, particularly for systems with many crystal field levels, was shown. 1

Krystalopolní jevy se intenzivně studují pomocí neutronového rozptylu již od 70. let 20. století. Pro určení krystalového elektrického pole se nejčastěji užívá jednoduchého jednodenního měření práškového vzorku na neutrono- vém time-of-flight spektrometru. Cílem této práce je demonstrovat metodu stanovení parametrů krystalového pole na základě dat získaných z neutro- nového time-of-flight rozptylu na monokrystalu. V optické peci byl úspěšně připraven monokrystal intermetalické sloučeniny PrNi5, který byl následně charakterizován pomocí XRD, EDX a Laueho difrakce. Krystal byl změřen na neutronovém time-of-flight spektrometru HYSPEC v ORNL. Na základě dat z neutronového měření byla provedena Monte Carlo simulace pro určení parametrů krystalového pole. Demonstrovaná metoda byla prokázána jako efektivní a časově úsporná pro stanovení parametrů krystalového pole na základě time-of-flight neutronového rozptylu.