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^(-2)s^(-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2 m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^(-2)s^(-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,而不会影响谱仪的能量分辨率,有两种布局的动量分辨率较好;分辨率椭球随着能量转移的变化而在散射平面内旋转,同样也会随着动量转移的变化而旋转方向,分辨率的计算对于谱仪物理设计及实验测量具有指导意义。

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λ<0.4nm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。

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。

中子三轴谱仪的应用

中子三轴谱仪是最早被发明,同时也是应用最广泛的中子散射谱仪之一。它利用了单色器、样品、和分析器3个转动轴的原理,使测量时可以直观地观测倒空间和能量空间的某一个点的散射性质,因此非常适合研究固体中的各种元激发。简单介绍了三轴谱仪的基本原理,然后给出一些三轴谱仪应用的例子。在这些例子中,既包括弹性散射也包括非弹性散射,例如铜单晶中的声子谱,非常规超导体中的磁共振峰,PrO s4As12中的晶格场,以及单层锰氧化合物Pr1-xCa1+xMnO4中的漫散射。

热中子三轴谱仪的性能模拟及其参数优化

热中子三轴谱仪(TTAS)是利用非弹性散射测量材料激发态信息的重要实验手段。论文基于Mc Stas中子装置模拟程序对中物院拟建的热中子三轴谱仪的各项参数进行了系统的模拟和优化。研究表明,双聚焦单色器采用15行×11列的阵列、总面积为260 mm(宽)×200 mm(高)时可最大限度地提高中子束流强度,单晶片采用34'的镶嵌度可提高反射中子强度,速度选择器螺旋角最佳值为10.7°。该项模拟研究为热中子三轴谱仪的设计和建设提供了良好的基础和优化的方案。

中子三轴谱仪的原理、技术与应用

中子作为一种具有独特性质的亚原子粒子,在很多研究领域都具有重要且无法替代的优势.中子三轴谱仪通过能量守恒和动量守恒原理就可以测量某一系统的弹性或非弹性散射性质,从而获得该系统的结构或动力学信息.中子三轴谱仪得名于其3个核心部分:单色器、样品和分析器,每一部分都可以独立转动.由于三轴谱仪在物理学尤其是凝聚态物理学研究中所发挥的重要作用,中国科学院物理研究所将联合中国原子能科学研究院,在后者新建成的中国先进研究堆搭建一台现代化的热中子三轴谱仪.文章结合该谱仪,介绍了中子三轴谱仪的基本原理、技术以及应用范围.

三轴中子散射谱仪的建造及凝聚态物质中磁相互作用的中子散射研究中期报告

该研究是973计划“高通量中子散射在凝聚态物质磁相互作用方面的前沿研究”的研究- “三轴中子散射谱仪的建造及凝聚态物质中磁相互作用的中子散射研究中期报告”（2012CB 821401）的中期报告.主要进展包括3个部分.首先,我们基本搭建完成了“翠竹”热中子三轴谱仪.其次,我们在铁基自旋动力学方面取得了-些重要进展,包括B a Fe2 -x N ix A s ,中的量子临界性质和低能自旋激发谱的演化,铁基超导体自旋序来源的总结以及L i缺陷对L iF e A s性质的影响.最后,在理论方面,我们提出了一种独特的铁基超导理论,对二维阻挫系统中的金属-绝缘体相变也进行了讨论.

非弹性中子散射谱仪

非弹性中子散射是利用中子与材料晶格或自旋散射发生能量和动量交换来测量材料动力学性质的实验技术.非弹性中子散射谱仪可以直接测量声子谱、自旋波、晶体场等性质,且能量和动量分辨率高,在物理、材料、化学、生物等领域有广泛应用,是前沿科学研究中重要的实验仪器.本文概述了非弹性中子散射的发展过程、基本理论、散射谱仪及应用范例.

样品转动方式对中子全息成像结果的影响

在中子全息成像实验中,为避免透射中子干扰,入射中子束方向与样品-探测器方向不能在一条直线上,同时采用探测器移动结合样品转动或仅样品转动的方式,避免探测系统的大范围移动.因此在样品的转动过程中,入射中子束和探测器相对于样品的位置同时发生改变,内源全息项和内探测器全息项作为变量被记录在同一幅全息图中,并在重建过程中相互干扰.本文对基于中子三轴谱仪和四圆谱仪的三种不同转动方式进行了中子全息记录和重建模拟研究,并讨论其修正方法.结果表明,各转动方式都可以通过适当的方法消除或减轻相关影响,而其中基于三轴谱仪的纯样品转动方式可以使用两个探测器记录的方式,避开入射中子束方向与样品-探测器方向不能在一条直线上的限制,得到完整的全息图,同时通过数据处理能基本消除相对转动造成的干扰,达到理想的重建结果,在条件允许的情况下应予优先采用.