中国先进研究堆中子织构谱仪实验软件设计

本工作设计开发了中国先进研究堆（CARR）中子织构谱仪的实验软件。基于中子衍射法测量织构的基本原理及谱仪的运动控制和数据采集系统，提出织构测量所需的功能，详细描述了各功能的流程设计，最终使用Python语言在Linux系统下编写了各功能的程序模块，完成了CARR中子织构谱仪实验软件的开发。     

CARR上的应力测量中子衍射谱仪概念设计和模拟研究

中子衍射法是迄今为止可直接测量材料或工程部件内部深处应力场分布的唯一非破坏性方法，在工程上具有重要的应用。中国先进研究堆（CARR)中子散射工程拟建造一台应力测量中子衍射谱仪，其主要功能是测量材料中的残余应力和载荷应力。本文介绍了该谱仪的概念设计方案，并应用蒙特卡罗模拟软件MCSTAS对设计方案进行了模拟研究，对部分中子部件参数进行了优化设计。     

中国先进研究堆中子残余应力谱仪校准

为校准中国先进研究堆（CARR）中子残余应力谱仪,获得一维位置灵敏探测器（PSD）的灵敏度系数、位置坐标与衍射角的几何关系及零点等参数,设计了校准实验和软件,并将获得的校准参数用于标准Fe粉前4个衍射峰的数据预处理,校正衍射峰位与计算衍射角的差值符合残余应力谱仪的误差要求。结果表明,该工作能准确获得校准参数,并可用于CARR中子残余应力谱仪的数据预处理。     

CARR中子残余应力谱仪的设计与应用

中国先进研究堆(CARR)旁的中子残余应力谱仪是我国第1台利用中子衍射方法测量残余应力的设备。它的样品台及部分附属设备从瑞典引进,结合CARR的实际情况,完成了概念设计、物理设计及机械加工,目前谱仪正在调试中。新的单色器屏蔽体起飞角在41°～109°连续可变,采用五维姿态调整台,方便灵活地调整单色器的位置。使用双聚焦Si(311)单色器,谱仪的分辨可以达到0.2%。一维中子位置灵敏探测器ORDELA1128N的主要指标与REST上使用的ORDELA1150N的相比有了很大改进。谱仪的附属设备多样,具备开展织构测量和材料原位拉伸等实验研究的能力。     

中子残余应力谱仪测控软件开发

根据应力测量的特点，参考了国外同类软件的功能和步骤，使用虚拟仪器软件Labview，在已有硬件的基础上，完成了中子残余应力谱仪测控软件的开发。     

中子残余应力谱仪控制系统修复改造

中国先进研究堆（CARR）中子散射工程拟建造1台测量应力的中子残余应力谱仪。为缩短研制周期，节省费用，从瑞典的R2反应堆引进了一些中子残余应力谱仪部件。这些部件包括样品台xy平台、样品台z平台、探测器台转台、欧拉环、Omega转台和控制这些设备运动的电路板组等。     

Levenberg-Marquardt算法在应力测量中子衍射峰位中的应用

为满足中国先进研究堆（CARR）中子残余应力谱仪准确、快速数据处理的需求,将Levenberg-Marquardt（LM）算法应用于应力测量中子衍射峰位。本文详细描述了用于峰形拟合的目标函数,基于LM算法的衍射峰位计算流程以及相应Labview程序的实现,并利用该程序拟合一系列衍射峰。结果表明,该程序能准确、快速地计算衍射峰位,可用于高精度大批量的中子残余应力谱仪数据处理。     

基于金活化片的单球谱仪研制及能谱测量

中国先进研究堆(CARR)H-8水平孔道是提供中子的实验孔道,可以提供稳定的辐射场,对于不同的中子实验,其所需的中子能谱谱形不同,准确测量中子能谱具有重要意义。为测量H-8水平孔道中子能谱,研制一种以金活化片为热中子探测器的被动式单球中子能谱仪,使用MCNP程序对10^-11～15 MeV能区的中子能量响应进行计算,并分析能量响应的合理性。在CARR堆导管大厅对单球谱仪进行测试实验,使用高纯锗探测器测量各金活化片活度,使用UGA(unfolding based on genetic algorithm)解谱程序对实验数据进行解谱计算。结果表明,导管大厅出射中子能量在10^-9～10^-6 MeV范围内,单球中子谱仪可以较为精确的给出中子能谱数据,适用于CARR堆H-8水平孔道中子能谱测量研究。     

中国先进研究堆上中子残余应力谱仪工程进展

2007年，中国先进研究堆（CARR）上的中子残余应力谱仪工程进展顺利，主要工作如下。 1）联系位置灵敏探测器生产厂家，获取不同产品的技术参数；根据谱仪预定的性能指标，选择满足要求的探测器，并配置好相关的附属部件，完成探测系统的设计方案。     

中子单色器五轴姿态调整台的研发

单色器台是用来放置中子散射谱仪重要部件——中子单色器的装置。在中子散射实验中，单色器可起到把从反应堆引出的白光中子束单色化的作用。中子残余应力谱仪设计使用2个单色器：双聚焦Si单色器和平板Cu（220）单色器。     

材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪热中子导管概念设计

针对中国先进研究堆（CARR）正在建造的材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪所需的热中子导管，开展模拟计算与概念设计。首先根据CARR内的现场情况和该谱仪的整体要求设计热中子导管的内部截面尺寸为90 mm×160 mm，整体长度为19.7 m，导管长度分为3组；然后根据这些参数开展蒙特卡罗模拟，通过比较导管镀层的特征增殖因数m分别为1、2、3、4、5、6时导管末端的中子强度二维空间分布、水平方向发散角分布、波长分布等主要性能指标的模拟结果，选定m=3，并以此完成了导管的参数设计。     

中国先进研究堆中子织构衍射仪的研制与调试

中子衍射技术作为研究多晶材料内部织构的标准技术之一,在众多领域具有广泛应用。中子织构衍射仪目前已成为中子散射实验室的常规谱仪。针对国内织构测量分析需求而建的中子织构衍射仪作为中国先进研究堆首批建设谱仪之一,现已完成设计、建造和初步调试工作。本文结合谱仪建造的实际工作,较系统地介绍了中子织构衍射仪的测量原理与优势,以及中国先进研究堆中子织构衍射仪的特点、基本组成、性能指标和调试情况。     

中子衍射应力分析谱仪的模拟和优化

本文选择中子散射谱仪蒙特卡罗模拟软件McStas作为研究工具,对中子衍射应力分析谱仪各部件,包括中子导管、单色器、准直系统进行模拟和优化。研究结果可为中子衍射应力分析谱仪建设提供必要的参考数据,对中子衍射应力分析技术的发展有一定促进作用。     

中子应力谱仪双聚焦Si单色器设计、模拟与测试

本文对中国先进研究堆中子应力谱仪使用的双聚焦Si单色器进行了设计、模拟和测试。采用SIMRES模拟程序确定了单色器垂直曲率及Si片厚度的最优值,并得到品质因数与散射角、单色器水平曲率和波长的依赖关系。实际测试结果表明,与平板Cu单色器相比,使用双聚焦Si单色器样品处中子强度提高了15倍。     

中子单色器姿态调整台

中子单色器姿态调整台是大多单色中子散射谱仪所必需的机械部件之一,主要用来安放晶体单色器,并可通过远程控制对单色器进行姿态调整以保证得到所需的单色中子。该装置体积小、自由度多、运动精度高,是一集光机电和计算机控制技术为一体的五自由度运动设备。该装置研制成功后将首先应用于中国先进研究堆中子残余应力谱仪上。