中子应力谱仪常用聚焦单色器的模拟与比较

用蒙特卡罗中子射线追踪程序McStas对中子衍射应力谱仪单色器部件进行模拟优化:以Cu(220)比较了单色器起飞角和准直系统对样品处中子注量率、分辨率的影响;计算得到给定条件下单色器最佳单晶条数和镶嵌度;单晶条倾角精度建议好于0.1°;计算了Cu(222)、(220)和(002)在不同起飞角情况下获得的中子注量率;相同条件下,Cu和Ge常用晶体单色器中以Cu(220)获得的中子注量率最大,而Cu(222)获得的波长分辨率最佳。     

中子三轴谱仪部件模拟与优化计算

根据三轴谱仪的安装位置及后续结构,利用蒙特卡罗方法模拟计算了中子三轴谱仪样品处的中子谱,获得了中子均匀性、注量率等参数。模拟结果表明:采用双聚焦单色器的中子注量率是采用平板单色器中子注量率的1.54倍,但中子分布均匀性变差,垂直发散度增大到约4°;聚焦单色器的聚焦长度对中子均匀性无影响,但聚焦长度越长其垂直发散度越小;入射单色中子波长λ0.4nm时,用热解石墨做过滤器比较合适,而当λ≥0.4nm时,用铍做过滤器更合适一些。     

中子三轴谱仪输入谱模拟与优化计算

根据冷中子源及其后续中子导管的布局与参数,采用蒙特卡罗方法模拟计算了中子三轴谱仪的输入谱,获得了中子束均匀性、发散度及注量率等参数。模拟结果表明：冷源与导管人口间距离L不宜小于0.1m,在距离为0.5m时导管出口处注量率达到最大3.96×10^8cm^-2s^-1。;中子注量率及发散度均随导管超镜因子m增大而增大,m值由1.5增大到3后,其水平方向的发散度几乎不变,垂直方向最大发散度增大约87.7％,注量率增大25％;垂直方向和水平方向的发散均可以用高斯分布来描述,但水平方向的发散伴有离散峰;在m为1.5,L为2m情况下,束流水平和垂直方向的最大发散度分别为0.85°和0.81°,中子注量率为2.86×10^8cm^-2s^-1;得到了针对三轴谱仪的导管优化参数。     

中子三轴谱仪分辨率的计算与分析

描述了中子三轴谱仪分辨率函数的计算方法,计算分析了中子波矢、准直器水平发散度、谱仪布局及能量和动量转移对分辨率函数的影响.谱仪分辨率随着入射波矢增大而降低,随着准直器水平发散度的减小而提高,谱仪最高能量分辨率能达到23μeV,计算值与实验测量和模拟计算结果符合得很好;谱仪布局只改变分辨率椭球在散射平面的方向,而不会影响...     

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。     

中子三轴谱仪分辨函数的模拟计算

阐述了中子三轴谱仪的工作原理,利用MCSTAS程序模拟计算了分辨函数,分别计算了在弹性散射下能量分辨率、钒样品散射实验的转移能量的扫描和不同转移能量下的分辨函数形态。分析了实验中测量位置的选取与分辨椭圆状态的关系。结果表明,模拟计算能快速地计算出分辨函数形态。     

中子粉末衍射谱仪垂直聚焦单色器的调试方法

介绍了中子散射谱仪用的中子垂直聚焦单色器的基本原理,描述了安装在中国工程物理研究院核物理与化学研究所的中子衍射谱仪的中子垂直聚焦单色器的调节方法.在样品处利用中子照相确定了束斑的中心位置和大小,通过在水平和垂直方向上的扫描得到了可利用的中子束的面积,测量了该处的最大中子注量率,结果表明在样品处得到略大于一倍的增益.     

冷中子三轴谱仪的整体配置和主要部件的参数设计

从冷中子导管系统的实际情况出发,以程序模拟为主要手段,通过计算和分析得到最重要的设计参数：可用中子波长范围、样品处束流强度和能量分辨率。在这些参数的基础上,结合实际给出了谱仪的整体配置以及主要部件的部分参数,如能量和动量转移范围、单色器和分析器的起飞角范围和嵌镶角、样品台散射角、准直器的准直度及本底和剂量要求等。     

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。     

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。     

冷中子非弹性散射谱仪能量分辨率的模拟研究

能量分辨率是中子散射谱仪设计中需重点模拟计算的一项指标。本文阐述了基于反应堆中子源的两种冷中子非弹性散射谱仪——三轴谱仪和广谱谱仪的基本测量原理,利用MCSTAS软件分别建立两种谱仪的中子束追踪模型,完成了不同中子入射能量和出射能量下的谱仪整体能量分辨率的定量模拟计算。通过对比发现,广谱谱仪由于其测量原理即特殊的变异散射平面的限制,较三轴谱仪具有低的能量分辨率,但这种特殊的变异散射平面的中子散射轨迹却可优化广谱谱仪的分析器和探测器空间布局。通过分析模拟计算结果给出了适用于提高广谱谱仪能量分辨率的中子准直器类型。     

带热套管的T型接管内流动换热的数值模拟和实验研究

为了分析核反应堆冷却剂系统中带热套管T型接管内由于注入非等横向射流导致的构件热冲击状况，本文应用计算流体力学商用软件FLUENT5．3进行了紊流流动换热的数值模拟，分析了主管及接管与热套间环腔内的流动换热特性，针对套管上开有通流小孔，并采用凸台支撑的热套管结构形式，模拟了射流与主流流速比为0．05及0．5两种典型工程，传热实验，研究了主管及接管内壁近壁区域的传热特性，并讨论了热套管尺寸变化对接管热冲击的影响，结果表明，数值模拟与实验数据吻合良好，热套管对构件的热保护程度与热套管结构形式及流速比密切相关，适当减小流速比有利于改善构件热应力状况。     

基于FPGA和ARM的便携式γ谱仪研制

为适应γ能谱分析的发展需要,研发了新型便携式γ谱仪。该谱仪引入了FPGA技术,取代时序复杂的分立数字器件,增强了仪器的可维护性,更具适用性;开发了基于ARM的界面友好的多道采集软件,摆脱了依赖于计算机操作的限制,且仪器工作时间大于8h,因而可用于长时间野外测量。测试结果表明:该谱仪能量分辨率为6.9%,稳定性为0.3%,满足了γ谱仪的性能指标要求。     

FPGA便携式多道γ谱仪的研制

为适应多道γ谱仪向便携式方向发展的需要,引入先进的FPGA数字集成电路技术,编制模数变换器逻辑的Verilog HDL程序,替换传统多道γ谱仪中复杂繁多的分立元器件,研制了新型便携式多道γ谱仪。谱仪研发中,引入FPGA技术,取代时序复杂的分立数字器件,增强了仪器的可维护性,更具适用性。测试表明:该谱仪微分非线性2%,积分非线性0.1%,可用于长时间野外测量。     

光子谱仪的光子判别研究

本工作用JPCIAE事件产生器模拟5．5TeV／A^208Pb ^208Pb对撞产生的7种粒子n、n^-、p、p^-、K^ 、π^ 和光子入射的环境下，对ALICE(A Large Ion Collider Experiment)光子谱仪(PHOS)的光子判别的效率和纯度进行了模拟研究。在簇射形状分析中，采用主成分分析方法将7参数分析问题约简为2参数，给出不同能区中的光子判别效率与纯度的关系。     

压水堆受热冲击三通构件中流速比的选取

从传热学的角度分析了压水堆中的三通构件所受到的热冲击作用，探讨了流速比对于构件所受热冲击的影响，实际运行中，为降低构件受到的热冲击，最佳流速比范围应在0．04－0．1之间。     

毛细管X光透镜聚焦的微束X射线荧光谱仪的研发及应用

针对不同样品的分析需求,本文设计了几种不同类型的微束X射线荧光谱仪。用高精度激光位移传感器实时校正样品表面被测量点与毛细管透镜出端之间的距离,以减少形状不规则的古陶瓷样品测量时带来的误差;利用毛细管X光透镜传输能量高于25 keV的X射线效率低的特点,将其应用于高铅釉瓷器彩料的无损分析中;采用大功率X射线源,扫描分析了大米中K、Ca等元素分布;以人民币5角硬币为例,研究了能量色散的微束X射线衍射方法。研究结果表明,本文研发的微束X射线荧光谱仪在生物样品和文物样品的分析研究中有广泛的应用前景。     

基于α谱的尿中237 Np的测量方法

²³⁷Np属于高毒组核素,吸入人体后,会产生内照射危害。基于尿样中²³⁷Np的分析测量既是常规监测的重要手段,也是研究职业工作人员人体²³⁷Np剂量水平的关键方法,通过共沉淀预浓集,讨论了尿样中²³⁷Np的前处理过程,系统地研究了TEVA萃取色谱树脂分离纯化和电沉积过程对²³⁷Np化学回收率的影响。结果表明：该法对²³⁷Np的化学回收率可达88.5%,方法检测限为2.55×10^-5 Bq/L。该分析方法满足常规监测要求,适用于大体积尿样中²³⁷Np的监测评价。