新的HRMECS谱仪数据分析处理工具

介绍了一个新的中子飞行时间斩波器谱仪HRMECS的数据处理工具JavaCAP。JavaCAP充分利用了Java语言的平台独立性和因特网适用性两个独特的优点 ,以及面向对象的编程手段 ,克服了原有FORTRAN版的局限性 ,重新开发了一系列新的功能。目前 ,JavaCAP已纳入ISAW (integratedspectralanalysisworkbench)中 ,成为ISAW第一个具有数据处理功能的工具软件包。

CSNS中子斩波器研制和应用

中国散裂中子源(CSNS)作为我国中子散射研究的大科学平台,是我国“十二五”期间重点建设的国家大科学装置,包括20台各具特色的飞行时间型中子散射谱仪。中子斩波器是从时间尺度上对束流调控的中子光学器件,属于中子散射谱仪不可缺少的关键设备,主要起到选择所需波段范围中子、提高信噪比的作用。CSNS对中子斩波器需求量大(约73台),有定期运行维护的需求。为突破关键设备依赖进口、受制于人的局面,确保大科学工程建设成功,CSNS于2007年开始组建中子斩波器研制团队,攻克了中子斩波器各项关键技术。带宽限制斩波器、T0斩波器和费米斩波器先后研制成功,实现了国产化,具有自主知识产权,并已大批量应用于散裂中子源一期工程(9台),散裂中子源合作谱仪项目(27台),即将应用于散裂中子源二期工程(约37台),为CSNS的顺利建成提供了重要保障,不仅在中国散裂中子源工程中得到了广泛的应用,还可以拓展推广应用于同步辐射光源(X射线斩波器)工程、高速旋转机械设备等领域。

中子斩盘负载分析和运动控制器设计

为了实现中子波段调节斩盘相位的高速、高精度控制,分析了系统的负载特性并建立了由斩盘实体和驱动电机构成的二质量系统模型。设计了电流、速度和位置串级控制器,根据控制系统的工程设计方法和现代控制理论给出了3个调节器结构选择及参数整定的具体方法。结果表明：在中子斩盘以旋转频率27.5Hz工作时,其相位控制扰动误差为-1.325 25~1.325 25μs,稳态误差为-2.583μs,符合中子斩波器应用要求。

双转子中子散射飞行时间谱仪

在中国原子能科学研究院的重水研究性反应堆上设计建造了一台双转子中子散射飞行时间谱仪。该谱仪采用高速同步双转子(最高转速为15000r/min)系统,并在90°角范围内配置54支~3He管(可扩展为108支)记录散射中子,散射中子讯号由飞行时间编码单元编码后送入DG-10/SP微机数据获取系统,该系统采用了通用智能接口并具有实时显示54路谱的功能。该谱仪还在转子本体中填入大量含硼含氢物质,在费米转子准直系统中采用超薄(0.025mm)钆(Gd)片作为芯片,既增强了准直效果,又使转子系统屏蔽快中子本底的能力增强10倍,解决了径向水平孔道本底高的困难。谱仪指标:单能入射中子能量范围5 200 meV,分辨率AE/E～(3—8)%,样品上单色中子强度～10~3S^1·cm^2。信号本底比优于20:1,在转速为13000r/min时连续工作10 d,相位及速度漂移均不大于0.04%。

CSNS费米斩波器样机中子狭缝包设计

费米斩波器是中子非弹性散射谱仪上对中子束流进行单色化的关键设备,其性能影响谱仪的分辨率和计数率。费米斩波器的核心部件是由中子吸收材料和透明材料层叠而成的中子狭缝包,通过狭缝包的高速旋转选出多个单一波长的脉冲中子。中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)正在研制费米斩波器样机,基于样机研制要求设计了三种典型的狭缝包,通过使用McStas软件,模拟验证了设计方案的可行性。模拟结果表明:1)在0.02~0.50 nm的波长范围调整三种狭缝包的转速能够实现2%~10%的分辨率,中子衰减率和狭缝包透射率均能满足要求;2)三种狭缝包在600 Hz工作频率下的最佳入射波长各为0.165 nm、0.040 nm、0.023 nm,分别用于不同的工作波长范围;3)在分辨率较好的长波段,狭缝包可降速使用以提高中子通过率。该研究为CSNS费米斩波器的样机研制提供了物理参数,为下一步的样机狭缝包性能测试,以及非弹性散射谱仪费米斩波器中子狭缝包的设计提供了参考依据。

CSNS带宽限制中子斩波器系统性能研究

带宽限制中子斩波器是飞行时间型中子散射谱仪上的重要设备之一,其性能的优劣影响着谱仪的测试效率。依靠周期性转动的转盘,带宽限制中子斩波器可用于中子波长范围的选择和脉冲周期重叠背底的滤除,提高信噪比。基于安装在中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)通用粉末衍射仪上的带宽限制中子斩波器系统,结合理论计算、McStas软件模拟及中子束流实验方法,对带宽限制中子斩波器的性能进行了系统的研究。结果表明:带宽限制中子斩波器实际选择的波长带宽约为0.478 nm,与目标带宽0.48 nm的相对误差在0.5%以内,具有显著滤除长波背底的效果;验证了安装在CSNS散射谱仪上的带宽限制中子斩波器的性能满足工程需求,也可为即将建设的中子散射谱仪上带宽限制中子斩波器的设计与改进提供参考。

ns脉冲中子发生器切割板电压计算

给出了ns脉冲中子发生器切割器电源电压与切割器几何尺寸、氘粒子注入能量、切割脉冲宽度、切割器电源频率之间的关系。

CSNS带宽限制中子斩波器系统的设计方法

带宽限制中子斩波器是中国散裂中子源上飞行时间中子散射谱仪不可缺少的关键设备之一,谱仪获得的中子能谱波段范围由带宽斩波器决定,其主要原理是通过转盘的机械式阻挡来对中子束流进行斩波,选择到达样品的中子波长范围,从而起到降低背底、提高信噪比的作用。本文介绍了带宽限制中子斩波器的基本原理及其设计要求,重点阐述了带宽限制中子斩波器系统的设计方法,提出了斩波器系统配置布局的基本原则,并给出了带宽斩波器各物理参数的计算公式。带宽斩波器的配置数量应满足谱仪背底要求,去除背底的斩波器应放置在束线前端并使谱仪所需波段的中子无损失通过,带宽选取的斩波器则尽可能放置在束线后端。另外,满足同相位、同转速、同开口角和转动方向相反等条件的双盘斩波器可以在一定程度上提高中子通量。本文的工作可为中国散裂中子源二十台中子散射谱仪斩波器系统的物理设计提供指导和参考。

CSNS中子带宽限制斩波器样机控制系统的设计与实现

中子带宽限制斩波器是中国散裂中子源(CSNS)飞行时间型中子散射谱仪中用于选择特定波段范围中子的装置,其控制系统要求能够实现斩波器相位信号与加速器定时信号同步并完成对斩波器运行状态监控的功能。本文针对控制指标的要求,阐述了控制系统的结构、控制原理及软件设计方案,并对系统控制精度和稳定性进行了分析。

束团压缩用踢波器的模型腔

为了提高中子产额,法兰克福强中子源采用Mobley型束团压缩器来增强打靶时质子流的密度,其入口处由射频踢波器实现微脉冲的偏转,踢波器由一对电偏转板和串联电感线圈组成谐振腔体。考虑到高频下寄生电容效应、导体腔壁对线圈电感的影响以及涡流效应对线圈交流电阻的影响,对一台模型腔的射频特性进行了理论预测。对腔体内电磁场分布进行了数值模拟,并利用电容微扰法进行了冷模测量。针对谐振频率、品质因数和并联分路阻抗等参数,分析比较了理论计算、数值模拟及冷模测量的结果,总结得出射频踢波器的有效设计方法。