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Aerodynamic levitation for neutron scattering experiments on liquid droplets at high temperature

Eckstein, Phillip und Yang, Fan (2026) Aerodynamic levitation for neutron scattering experiments on liquid droplets at high temperature. Review of Scientific Instruments, 97 (083303). American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0341163. ISSN 0034-6748.

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Kurzfassung

We present the design and the performance of a compact aerodynamic levitation apparatus optimized for in-situ neutron scattering investigations of high-temperature liquids. This system addresses the critical challenge of low scattering volumes in containerless processing by enabling the stable levitation of large metallic and oxide droplets up to 4 mm in diameter. The device features a dual-sided CO2 laser heating configuration that minimizes axial thermal gradients, ensuring a homogeneous temperature throughout the sample. To achieve an exceptional signal-to-background ratio, the device employs a sophisticated neutron shielding concept for masking and a novel chamber geometry that effectively suppresses undesired Bragg scattering. Furthermore, a modular system of variable nozzle geometries and materials provides the device's adaptability to diverse sample classes ranging from metallic glass-formers to oxides applicable to a variety of scattering techniques. The capabilities of the apparatus are validated through neutron diffraction and time-of-flight spectroscopy experiments at the Institut Laue-Langevin. We report first results on the static structure factors of Pd-Ni-S melts, the atomic dynamics of supercooled Pd-Cu-Ni-P glass-formers, and the time-resolved crystallization behaviour of lunar regolith simulants.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226106/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Aerodynamic levitation for neutron scattering experiments on liquid droplets at high temperature
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Eckstein, Phillipphillip.eckstein (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, FanFan.Yang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 August 2026
Erschienen in:Review of Scientific Instruments
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:97
DOI:10.1063/5.0341163
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0034-6748
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Metallig Glasses, Levitation, Neutronscattering, Structure
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
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DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialdesign und neue Materialien
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Metallische Werkstoffe und Prozesse
Hinterlegt von: Eckstein, Phillip
Hinterlegt am:31 Aug 2026 10:53
Letzte Änderung:02 Sep 2026 13:12

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