中子衍射谱仪的垂直聚焦中子单色器的调试方法

摘要

中子单色器是中子散射谱仪的关键部件.通常安装在稳态反应堆上的大多数中子散射谱仪是利用平板晶体从反应堆热中子连续谱中来获取单能中子,少部分中子散射谱仪是利用斩波器或速度选择器来获取单能中子.与斩波器和速度选择器相比,单晶体单色器的优点是输出的中子是连续的、能量分辨好,缺点是单能中子的波长不能任意选择.由于受单晶体对中子的反射率较低和斩波器固有的中子吸收面积大的影响,它们对中子的有效利用率都是较低的.如何使反应堆产生的中子得到更有效地利用,一直是中子散射谱仪设计者们关心的问题.因为在样品处的中子注量率的提高不仅使实验的时间减少、谱仪可设计的分辩率提高,也使一些物理、化学的动态的过程能够实时测量,也相当于提升了造价和运行费用都十分昂贵的反应堆的功率,因为反应堆的功率与投资价格是正比的. 自从Lechner R E等在上世纪九十年代提出中子聚焦的方法和Axe J D等的第一块中子聚焦单色器在被研制成功以后,由于它可以将垂直发散的入射中子束聚焦,使中子散射谱仪样品处的中子注量率成倍的提高,现已逐步取代了传统的平板单色器.现在,在以稳态反应堆为中子源的各大中子散射实验室有条件的中子谱仪上都采用了中子聚焦技术. 中国工程物理研究院核物理与化学研究所从俄罗斯科学院圣彼得堡核物理研究所引进了一台中子粉末衍射谱仪,现已安装在物理与化学研究所的300＃堆上.聚焦单色器的初次安装调试是由俄罗斯专家完成的,后来由于发生意外事故使聚焦单色器完全失效,我们对单色器维修后,自己完成了对中子聚焦单色器的调节,这是国内第一次独立完成聚焦单色器的调试工作.