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。     

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。     

锗单晶真空热压形变设备和工艺

中子单色器是中子散射谱仪的关键部件之一。使用效率更高的新型中子单色器将给中子散射谱仪带来极大的性能提升，垂直聚焦中子单色器可提高样品位置处中子束强度2～5倍，相应的中子散射实验测量时间将缩短2～5倍。显然，垂直聚焦中子单色器在提高反应堆中子源的利用效率上是一种经济有效的手段。考虑到新旧谱仪对于中子单色器的迫切需求，我们决定建立一个自主研发聚焦中子单色器工艺平台。     

常波长超小角中子散射谱仪设计

为探索常波长模式的超小角中子散射（USANS）谱仪技术,在广泛调研的基础上对USANS谱仪作原理设计,用Simres、NOP程序以及解析方法,进行了单色器/分析器的切槽单晶设计,谱仪前置单色器设计,并计算了谱仪最小Q分辨。结果表明,达尔文平台宽度影响谱仪的最小Q分辨,设计选取的Si单晶几个晶面的角度分辨足可使USANS系统的最小Q分辨达10^-5量级,在单色化的中子导管后端,USANS谱仪使用垂直聚焦单色器并不明显增加样品台注量率,为简化单色器结构及其加工,建议对单色化中子后端的USANS谱仪采用非聚焦前置单色器。     

中子衍射谱仪单色器屏蔽模拟设计

中子单色器的屏蔽好坏直接决定着所属谱仪的性能指标，影响自身及周边谱仪数据获取的质量。因此，单色器屏蔽的模拟和设计在中子散射谱仪建设过程中起重要作用。为满足CARR旁热中子双束孔道Ⅱ上两台中子衍射谱仪——高分辨中子粉末衍射仪（HRPD）和高强度中子粉末衍射仪（HIPD）的实际需要，必须对两台谱仪的单色器屏蔽进行综合考虑，提出初步设计方案，并进行模拟或试验验证。     

起飞角连续可变的中子单色器屏蔽装置

单色器屏蔽系统是中子散射谱仪中的关键部件之一。大多数反应堆中子散射实验测量均须使用单色中子（具有特定能量或波长的中子）作探针。由反应堆引出的白光中子束的单色化过程由置于反应堆生物屏蔽外的晶体单色器来实现。当需要不同波长的中子时,可以通过改变单色器的起飞角2θM（入射束与出射束之间的夹角）来实现,为满足屏蔽要求并有效降低实验本底,必须在单色器周围和单色器之前中子的路径周围设置屏蔽,即设置单色器屏蔽系统。     

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.     

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。     

Time-Dependence of Cold Neutron Pulse Emitted from Methane at 20°K

The time-dependent behavior of monochromatic neutrons from a pulsed cold moderator system provides important information for application of the system as a pulsed cold neutron source. The time distribution of neutron pulses from 20°K methane has been studied using time-of-flight and crystal monochromator techniques. The first time-moments of the neutron pulses and the thermalization time constant have been obtained.     

CARR堆HRPD谱仪垂直聚焦单色器的选取和强度增益计算

垂直聚焦单色器技术是提高样品位置中子强度的有效手段。本文应用蒙特卡罗模拟方法对中国先进研究堆（CARR）旁高分辨中子粉末衍射仪（HRPD）的垂直聚焦单色器进行了优化选取，得到了垂直聚焦单色器高度，聚焦曲率半径和倾角等参数值，计算了使用垂直聚焦单色器相对于平板单色器的强度增益和样品处聚焦束尺寸。     

The control system for water-cooled DCMS in SSRF

A monochromator is important to a beamline for desired monochromatic light. There are three water-cooled double crystal monochromators(DCMs) commissioned in the phase-I beamlines of Shanghai Synchrotron Radiation Facility(SSRF). In this paper, the mechanical principle of the DCMs is introduced. A control system for the monochromator based on the standard architecture for SSRF beamlines is described. To achieve the control requirement precisely, the hardware includes VME(Versa Module Eurocard)-based controller for stepper motors, RS-232-based controllers for micropositioning and piezoelectric actuators. The software is developed with EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System) package. Test results have revealed the stability and reliability of the system.     

中子全息术中孪生像消除模拟

在中子全息照相的记录过程中,参考波与物波近似沿同一方向传播至全息屏,并在重建时形成不可分离的原像和共轭像,在特定波长下,两者可能干涉相消,产生孪生像现象。受制于中子探测效率和单色器能量分辨率,目前中子全息成像中孪生像的消除技术尚未得到系统的理论和实验研究。本文采用数值方法对已成功应用于X射线全息孪生像消除的两种全息记录及重建技术展开模拟,讨论基于研究堆的中子全息成像技术实现孪生像消除的可行性,并从实验效率和重建质量出发,对单色器分辨率、波数记录间隔、波数记录范围等关键参数进行定量分析和优化选取。结果表明,在研究堆中子源相对较低的单色器分辨率和较窄的可选能区条件下,通过记录2~4个不同能点的全息图即可获取较理想的中子全息重建结果。     

垂直聚焦单色器的蒙特卡罗模拟计算

利用蒙特卡罗方法对引进的1台粉末衍射仪上的垂直聚焦单色器进行了模拟检验，以得到起实际作用的单色器尺寸，聚焦曲率半径和倾角等参数。计算和对比了使用聚焦单色器和平板单色器的强度增益和样品位置中子强度分布，结果表明：由于前面孔道尺寸的限制，使用垂直聚焦单色器相对于使用平板单色器在样品量多的情况下没有明显的强度增益，只有在所能得到的样品量少的时候使用垂直聚焦单色器才能得到比较显著的强度增益。     

石墨双晶单色器性能检验及应用

中子能量选择成像作为一种前沿中子成像技术,可实现传统白光中子照相技术无法实现的功能,如研究工程材料中的晶粒分布、应变/应力分布、织构测量和相变分析等。本文依托中国先进研究堆(CARR)上的中子成像测试平台,在国内首次研制了石墨双晶单色器,建立能量选择中子成像技术。飞行时间实验测试结果表明,该双晶石墨单色器在选择4×10^-10 m的中子时波长分辨率可达2.6%,优于3.0%的设计指标。虽然在冷源未开启的实验条件下该石墨双晶单色器产生了较多的次级中子,但基于现有条件开展的镍基高温合金的中子能量选择成像实验能清楚分辨特定取向微晶粒的形貌及分布。结果表明研制的石墨双晶单色器可在CARR上开展能量选择成像实验,随着未来CARR冷源的开启,次级中子数量降低,中子束流品质进一步提高,将开展高质量的中子能量选择成像实验。     

中子垂直聚焦单色器的调试

中子聚焦单色器可有效提高中子散射谱仪样品处的中子注量率。对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中子垂直聚焦单色器进行调节，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。在样品处得到略大于1倍的增益。这一结果表明，调试是成功的。     

Natural crystals for use with the neutron diffraction technique

The purpose of this work is to develop a selection process for natural crystals that considers the major characteristics and performance as gratings for neutron monochromator and analyzers using the neutron diffraction technique. From the 350 naturally occurring types, 19 crystals have been selected and classified regarding their adequacy for use as neutron diffraction devices. Applying special criteria, method and with the help of the rocking curve determination technique, the measurements were established and the theoretically available values were confronted with experimental results, obtained directly from a Neutron Diffractometer, in operation at the IPEN-R1 (5 MW) nuclear research reactor. Natural occurring crystals allow the use of greater values of interplanar distance, providing measurements in the subthermal neutron energy range. The performance of the Merit Figure, introduced to evaluate the neutron reflectivity, was considered effective regarding the nuclear properties of the component crystalline materials. A total of 12 natural types and the respective main families of planes for neutron diffraction, which have affirmed their theoretical-experimental performance, were appointed for routine applications for complementary use together with the conventional-artificial crystals.