CPHS中子小角散射譜儀設(shè)計及探測器系統(tǒng)預(yù)制研究
發(fā)布時間：2021-07-29 19:48
中子散射技術(shù)是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要手段，在國外已發(fā)展多年并形成專門的學(xué)科。國內(nèi)中子散射技術(shù)的發(fā)展要相對落后，正在奮力追趕。中子小角散射（Small Angle Neutron Scattering, SANS）是中子散射的重要分支，廣泛用于材料、生物、化學(xué)等領(lǐng)域。SANS可以測量散射簇團(tuán)的顆粒形狀和大小，以及顆粒中某些特定成分的位置信息，測量尺度從幾到幾百nm。清華微型脈沖強(qiáng)子源（Compact Pulsed Hadron Source, CPHS）是國內(nèi)正在建設(shè)的中子散射裝置之一，是一個低能加速器中子源。本課題基于CPHS項目，完成中子小角散射譜儀的設(shè)計，并開展相關(guān)的預(yù)制研究，以解決小角譜儀工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題。首先，在充分調(diào)研學(xué)習(xí)國外同類譜儀設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合CPHS長脈沖源的特點，對小角譜儀進(jìn)行了具體的設(shè)計分析。通過縮短譜儀長度利用盡可能寬的中子波長范圍，結(jié)合大面積的探測器，可以在不改變譜儀設(shè)置的情況下覆蓋0.0071A-1的Q值范圍。采用探測器固定的設(shè)計，降低了工程難度。其次，在完成小角譜儀的設(shè)計后，對譜儀的相關(guān)部件開展預(yù)制...
【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：119 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
中子小角散射示意圖
D22 小角譜儀的示意圖如圖 1-2 所示。從慢化器出來的中子束首先經(jīng)過速度器（velocity selector）選出單一波長的中子，接著經(jīng)過 8 段飛行管，每一段都選擇中子導(dǎo)管（neutron guide）或者準(zhǔn)直器（collimator），通過使用不同段導(dǎo)合，從而改變第一準(zhǔn)直光闌到樣品的距離（第一準(zhǔn)直光闌位于最后一段導(dǎo)管口）。樣品后是一個 20 m 長的真空散射罐，二維位置靈敏探測器在散射罐內(nèi)動，從而改變樣品到探測器的距離。
ISIS 上的小角譜儀 LOQ 的示意圖如圖 1-3 所示。從慢化器出來的中子首先一段彎導(dǎo)管（Bender），彎導(dǎo)管通過全反射來傳輸冷中子，而快中子和伽馬射直接穿過，可以避免探測器直視慢化器，從而降低快中子和伽馬本底。和反上的小角譜儀不同的是，脈沖源的小角譜儀可以同時利用一定波長范圍的中子過飛行時間法來測量中子的波長�？捎玫闹凶硬ㄩL范圍越廣，可測量的 Q 值就越大。盤狀帶寬轉(zhuǎn)子用來選擇中子的波長范圍，“Frame Overlap Mirror”消除前一個脈沖的慢中子和后一個脈沖的快中子在到達(dá)探測器時間上的重疊了滿足不同尺寸的樣品，準(zhǔn)直光闌設(shè)計成可調(diào)的，根據(jù)樣品尺寸選擇相應(yīng)的大小。同樣，位置靈敏探測器也位于真空散射罐內(nèi)。除了主探測器外，LOQ 裝了高角探測器，用來測量部分較大角度的散射。通常，脈沖源上的小角譜要盡量縮短譜儀長度，以便獲得較大的可用中子波長范圍。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于USB和FPGA的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 黃土琛,宮輝,邵貝貝. 原子能科學(xué)技術(shù). 2013(11)
[2]中國散裂中子源3He管電子學(xué)讀出系統(tǒng)研制[J]. 鄒敏,盧云鵬,趙豫斌,章紅宇,胡俊,趙京偉. 核電子學(xué)與探測技術(shù). 2011(10)
[3]鐵基高溫超導(dǎo)體的中子散射研究[J]. 鮑威. 物理. 2011(08)
[4]中國先進(jìn)研究堆中子散射譜儀建設(shè)現(xiàn)狀和展望[J]. 陳東風(fēng),劉蘊韜,韓松柏. 中國材料進(jìn)展. 2009(12)
[5]中子散射在新型磁性材料研究中的應(yīng)用[J]. 王芳衛(wèi). 中國材料進(jìn)展. 2009(12)
[6]一維位置靈敏熱中子3He高氣壓正比計數(shù)管的研究[J]. 廖俊輝,謝一岡,陳元柏,衡月昆,劉江濤,歐陽群,陸雙桐. 核電子學(xué)與探測技術(shù). 2008(06)
[7]中子散射技術(shù)及中國散裂中子源概述[J]. 胡西多,陳少文,曾志峰,朱德海,吳木營. 東莞理工學(xué)院學(xué)報. 2007(05)
[8]中子散射及其應(yīng)用[J]. 盧芳,成泰民. 沈陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(03)
[9]中子散射技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 葉春堂,劉蘊韜. 物理. 2006(11)
[10]利用中子散射研究生物材料[J]. 魏志勇,臧黎慧,范我,李明. 核技術(shù). 2006(09)
本文編號：3309943
【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：119 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
中子小角散射示意圖
D22 小角譜儀的示意圖如圖 1-2 所示。從慢化器出來的中子束首先經(jīng)過速度器（velocity selector）選出單一波長的中子，接著經(jīng)過 8 段飛行管，每一段都選擇中子導(dǎo)管（neutron guide）或者準(zhǔn)直器（collimator），通過使用不同段導(dǎo)合，從而改變第一準(zhǔn)直光闌到樣品的距離（第一準(zhǔn)直光闌位于最后一段導(dǎo)管口）。樣品后是一個 20 m 長的真空散射罐，二維位置靈敏探測器在散射罐內(nèi)動，從而改變樣品到探測器的距離。
ISIS 上的小角譜儀 LOQ 的示意圖如圖 1-3 所示。從慢化器出來的中子首先一段彎導(dǎo)管（Bender），彎導(dǎo)管通過全反射來傳輸冷中子，而快中子和伽馬射直接穿過，可以避免探測器直視慢化器，從而降低快中子和伽馬本底。和反上的小角譜儀不同的是，脈沖源的小角譜儀可以同時利用一定波長范圍的中子過飛行時間法來測量中子的波長�？捎玫闹凶硬ㄩL范圍越廣，可測量的 Q 值就越大。盤狀帶寬轉(zhuǎn)子用來選擇中子的波長范圍，“Frame Overlap Mirror”消除前一個脈沖的慢中子和后一個脈沖的快中子在到達(dá)探測器時間上的重疊了滿足不同尺寸的樣品，準(zhǔn)直光闌設(shè)計成可調(diào)的，根據(jù)樣品尺寸選擇相應(yīng)的大小。同樣，位置靈敏探測器也位于真空散射罐內(nèi)。除了主探測器外，LOQ 裝了高角探測器，用來測量部分較大角度的散射。通常，脈沖源上的小角譜要盡量縮短譜儀長度，以便獲得較大的可用中子波長范圍。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于USB和FPGA的多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 黃土琛,宮輝,邵貝貝. 原子能科學(xué)技術(shù). 2013(11)
[2]中國散裂中子源3He管電子學(xué)讀出系統(tǒng)研制[J]. 鄒敏,盧云鵬,趙豫斌,章紅宇,胡俊,趙京偉. 核電子學(xué)與探測技術(shù). 2011(10)
[3]鐵基高溫超導(dǎo)體的中子散射研究[J]. 鮑威. 物理. 2011(08)
[4]中國先進(jìn)研究堆中子散射譜儀建設(shè)現(xiàn)狀和展望[J]. 陳東風(fēng),劉蘊韜,韓松柏. 中國材料進(jìn)展. 2009(12)
[5]中子散射在新型磁性材料研究中的應(yīng)用[J]. 王芳衛(wèi). 中國材料進(jìn)展. 2009(12)
[6]一維位置靈敏熱中子3He高氣壓正比計數(shù)管的研究[J]. 廖俊輝,謝一岡,陳元柏,衡月昆,劉江濤,歐陽群,陸雙桐. 核電子學(xué)與探測技術(shù). 2008(06)
[7]中子散射技術(shù)及中國散裂中子源概述[J]. 胡西多,陳少文,曾志峰,朱德海,吳木營. 東莞理工學(xué)院學(xué)報. 2007(05)
[8]中子散射及其應(yīng)用[J]. 盧芳,成泰民. 沈陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(03)
[9]中子散射技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 葉春堂,劉蘊韜. 物理. 2006(11)
[10]利用中子散射研究生物材料[J]. 魏志勇,臧黎慧,范我,李明. 核技術(shù). 2006(09)
本文編號：3309943
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