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。     

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。     

完美晶体双聚焦单色器与镶嵌晶体垂直聚焦单色器的模拟研究

为满足中子衍射应力分析谱仪高注量率和高分辨率的要求,采用蒙特卡罗模拟程序SIMRES对其单色器进行了模拟研究。分别从单色器衍射几何(对称、非对称和完全非对称)、聚焦条件(垂直和水平聚焦曲率)和晶体类型(完美晶体和镶嵌晶体)三个方面,以品质因子为量化指标,系统比较了与谱仪的注量率和分辨率的影响关系。研究结果表明:采用对称几何及完美晶体双聚焦方式可以获得最佳的谱仪性能。     

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。     

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。     

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。     

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。     

应力测量中子衍射谱仪聚焦单色器的模拟

为提高样品处入射中子束强度,满足高分辨和小体积标样测量的需要,应用MCSTAS软件对中国先进研究堆上应力测量中子衍射谱仪的核心部件垂直聚焦单色器进行模拟和优化设计,得到了单色器在不同起飞角下的最佳聚焦条件,即所需的曲率半径和相邻单晶条之间的最佳倾角。在此条件下,可获得相对于平板单色器6~7倍的强度增益,样品处中子注量率达10⁷cm^-2•s^-1以上。在使用聚焦单色器的情形下,对标准的α-Fe多晶样品在无应变、拉应变和压应变下的(211)衍射峰进行了模拟。结果表明:该谱仪的分辨水平至少能测量500με以上的应变,且应变测量最高精度约为20με。     

Development of Wide Band Neutron Monochromator Consisting of a Stack of Multilayers

A wide band neutron monochromator consisting of a stack of four multilayers on two Si wafers has been developed. One multilayer has 201 Ni/Ti layers. The layer thickness is gradually changed in order to extend the neutron reflection wavelength range similar to a supermirror. Multilayers were fabricated by the vacuum evaporation methods on each side of a Si substrate of 225 μm in thickness. Neutron reflectivity was measured by the θ-2θ reflectometer using cold neutrons. The neutron reflection wavelength was broadened to 19–40 nm by this stack from 26–40 nm of one multilayer.     

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。     

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。     

中子对Si及GaAs半导体材料位移损伤的数值计算

概述了中子对半导体材料的位移损伤函数及损伤能力的表征,并选用ASTM标准的E722—94给出的Si及GaAs位移损伤函数,用MCNP粒子输运程序计算了Maxwell裂变谱源、Gaussian聚变谱源对Si及GaAs半导体材料的位移损伤以及相对于1MeV单能中子源的损伤等效系数等。     

蒙特卡罗方法在中子能谱研究中的应用

针对快中子能谱实验测量数据的修正 ,开发了FAMS MC蒙特卡罗计算程序 ,对 5 9、6 4和1 4 1MeV中子在Be核上产生的次级中子双微分截面的实验结果进行了修正计算 ,并与用MCNP蒙特卡罗程序修正的结果进行了比较。用FAMS MC程序进行中子能谱实验测量数据修正得到满意结果。     

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。