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。     

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。     

二轴中子粉末衍射谱仪探测系统改进

通过将探测器的数目由1个增加到4个、用水平发散角为20′的Soller准直器取代30′的单缝准直器，对中国原子能科学研究院重水研究堆旁的二轴中子粉末衍射谱仪进行了改进。铁粉的衍射实验结果表明：改进后的谱仪在同等中子计数强度条件下，计数速率提高了2．3倍，因而缩短了测量时间，同时也提高了谱仪的分辨率。     

中子粉末衍射谱仪探测系统计算机测量部分的改进

中子粉末衍射谱仪是研究凝聚态物质微观晶体结构和磁结构的实验设备，中子计数强度是谱仪最重要、最基本的参数之一。受到反应堆中子源强的限制，重水研究堆旁的二轴中子粉末衍射谱仪中子计数速率较低，     

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。     

中子照相多路准直器优化设计与应用

设计了一种多路准直器用于消除中子照相中的散射中子,利用MCNP5对准直器的中子吸收材料、长度进行了优化设计,利用该准直器对不同厚度的水层样品在不同样品探测器距离下进行了中子照相的MC模拟计算。计算结果表明选用25μm的Gd作为准直器的中子吸收涂层,准直器长度为1cm时可消除98%的散射中子,使用该准直器可以有效提高中子照相定量分析的精度。     

用于硼中子俘获治疗的医院中子照射器的反应堆光致缓发中子参数

在介绍单群扩散方程基础上,引入堆芯和反射层的中子价值,根据考虑了光致缓发中子及其价值因素的点堆动态方程,建立了利用现有计算程序进行计算和分析的方法,分析了医院中子照射器光致缓发中子的特性参数,在原有6组缓发中子基础上增加了9组光致缓发中子,为进一步进行用于硼中子俘获治疗的医院中子照射器反应堆的点堆动力学研究提供了重要参数。     

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。     

3 中子粉末衍射谱仪计算机测控系统的升级

完成了中子粉末衍射谱仪计算机测控系统的升级，其中运动控制部分保持不变，但数据测量部分由原来的4路中子定标计数增加到10路中子定标计数。     

高分辨粉末中子衍射仪研制进展

中子粉末衍射技术已成为现今研究材料原子结构和磁结构的标准实验技术，因此，几乎所有的中子散射实验室都配有水平不同的粉末中子衍射谱仪。研制中的高分辨粉末中子衍射仪是国内自行设计和建造的第一台高分辨中子衍射仪，将放置在中国先进研究反应堆（CARR）物理大厅的热中     

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。     

医院中子照射器中子照射束流等效平面源研究

为了在医院中子照射器上开展肿瘤硼中子俘获治疗(BNCT),需要为配套的治疗计划系统SERA研制等效中子源。在医院中子照射器全堆芯模型的基础上,利用蒙特卡罗方法围绕热束和超热束中子金箔活化实验开展模拟研究,评估了屏蔽准直结构和材料以及金箔活化实验中金箔、有机玻璃等结构材料对中子束流的影响,明确了准直孔道末端锂聚乙烯材料成分及形状等是对金箔活化实验结果影响较大的因素。在此基础上,开展了全堆芯蒙卡模拟,获得热束中子结果与实验结果平均偏差-1.74%;模拟的超热束中子结果与实验结果平均偏差6.14%。在此基础上制作了治疗计划系统SERA的源,模拟的超热束中子通量与全堆芯模拟结果小于10%。     

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。     

医院中子照射器设计

医院中子照射器是专门为硼中子俘获治疗提供合适中子束的核反应堆装置，其功率为30kW。该装置采用罐-池结构，反应堆燃料采用UO2芯体，Zr-4包壳；采用金属铍作反射层；轻水作慢化和冷却剂；采用自然循环冷却方式。     

蒙特卡罗方法在Soller中子狭缝准直器优化设计中的应用

Soller型中子狭缝准直器是中子散射谱仪部件之一，用来对中子束流进行准直。准直器的设计不仅需要对吸收材料进行选择，吸收材料的厚度选择也很重要。准直器的透射率和空间的限制对准直器的长度提出要求。应用以蒙特卡罗方法为基础的模拟计算对准直器进行优化设计是一种新的尝试。采用MCNP程序对准直器的长度和吸收片厚度进行了模拟优化设计，并对计算结果进行了评定。     

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.     

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。