一種中子單色器高次諧波的測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明具體設及一種中子單色器高次諧波的測量裝置及方法，屬于中子單色器測 量領域。
【背景技術】
[0002] 反應堆和加速器提供的慢中子通常都具有連續(xù)的能譜，運種中子源稱為白光中子 源。很多核物理實驗(例如中子散射實驗）需要的是波長為λ，展寬為aa(fwhm)的單色中子 束。由白光中子源獲取單色中子束最常用的方法是使用晶體單色器（如熱解石墨、錯、娃、 銅、被、鐵及化usler晶體等）。利用化agg反射獲得的單色中子束除含有波長為λ的初級中子 夕^，還常含有波長為^^2八/^3甚至人/4的高次諧波中子，污染波長為人的單色中子束。高次諧 波的測量是評價單色器性能、衡量束流質量及物理實驗數(shù)據處理的重要參考和依據。如圖1 所示，傳統(tǒng)的方法是使用T0F(timeoffli曲t)飛行時間裝置正對中子單色器出射束方向， 獲得如圖2所示的測量結果。由于中子單色器出射束方向通常都安裝儀器設備，所?？臻g狹 小，經常滿足不了T0F裝置的安放，運是傳統(tǒng)測量方法的局限。此外，高次諧波的測量主要包 括波長λ、波長展寬AA(FWHM)及高次諧波中子成分百分比，傳統(tǒng)測量方法獲得的波長展寬 ΔA(FWHM)包含T0F裝置的儀器本征誤差，與真實值可能相差較大，不適合作評價單色器及 衡量束流質量的依據，運也是傳統(tǒng)測量方法的不足之處。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明針對中子單色器出射束方向空間狹小安放不下T0F裝置的問題，提出使用 偏轉單色器將束流偏離直射束方向，測量偏轉束的高次諧波，輔W必要的修正獲得出射束 的高次諧波數(shù)據。
[0004] 具體地，本發(fā)明提供一種中子單色器高次諧波的測量裝置，所述測量裝置包括反 應堆，中子傳輸孔道，中子單色器，飛行時間裝置，偏轉單色器，旋轉臺；
[000引所述中子傳輸孔道的一端安裝在反應堆出口，所述中子傳輸孔道的另一端放置中 子單色器;偏轉單色器的平板垂直放置固定于旋轉臺的中屯、，并一起置于中子單色器的出 射束方向，旋轉臺的旋轉中屯、位于所述出射束的中屯、線上;所述飛行時間裝置位于正對偏 轉單色器的偏轉束位置。
[0006] 進一步地，如上所述的中子單色器高次諧波的測量裝置，所述飛行時間裝置包括 順序排列的儒縫，斬波器，飛行管，探測器。
[0007] 進一步地，如上所述的中子單色器高次諧波的測量裝置，所述中子傳輸孔道是冷 中子導管或真空腔，所述探測器是散爍體探測器。
[0008] 本發(fā)明還提供一種使用如上所述裝置的中子單色器高次諧波的測量方法，所述方 法包括W下步驟：
[0009] (1)選擇偏轉單色器；
[0010] (2)調出偏轉束；
[0011] (3)飛行時間裝置對中；
[0012] (4)測量飛行時間譜；
[0013] (5)通過數(shù)據擬合獲得波長；
[0014] (6)通過誤差扣除獲得波長展寬；
[0015] (7)計算偏轉單色器的反射率；
[0016] (8)反推待測中子單色器的成分比例。
[0017]進一步地，如上所述的中子單色器高次諧波的測量方法，所述步驟(1)具體過程如 下:偏轉單色器的材質與待測中子單色器相同，厚度大于或等于待測中子單色器;偏轉單色 器的偏轉晶面與待測中子單色器的反射晶面的米勒指數(shù)化kl)相同；偏轉單色器的嵌鑲分 布半高寬為護，待測單色器的嵌鑲分布半高寬為0，護含3β;使用X射線衍射儀測量偏轉單色 器的搖動曲線，獲得所述嵌鑲分布半高寬護。
[0018]進一步地，如上所述的中子單色器高次諧波的測量方法，所述步驟(2)和步驟(3) 的具體過程如下：
[0019]轉動旋轉臺將偏轉單色器平板平面調至與待測中子單色器平板平面平行;將一維 中子線探測器置于正對偏轉束位置，打開位于偏轉單色器前中子飛行路徑上的屏蔽口放出 中子束，轉動旋轉臺在初始位置附近步進掃描，微調線探測器位置，確保偏轉束照射到線探 測器中屯、區(qū)，記錄每個角度下線探測器積分計數(shù)率;將旋轉臺旋轉至線探測器積分計數(shù)率 最大的角度;關閉屏蔽口，移走線探測器，將飛行時間裝置置于正對偏轉束位置;打開屏蔽 口放出中子束，微調飛行時間裝置位置，使用手持式中子示蹤儀監(jiān)測偏轉束，確保儒縫位于 偏轉束束斑區(qū)，透過儒縫的中子束照射到飛行時間裝置散爍體探測器的中屯、區(qū)。
[0020] 進一步地，如上所述的中子單色器高次諧波的測量方法，所述步驟(4)、（5)、（6)的 具體過程如下：
[0021] 啟動飛行時間裝置測量飛行時間譜;將飛行時間裝置散爍體探測器移至距離斬波 器2mm位置，相同參數(shù)條件下再測一次飛行時間譜;將前后兩次測量結果疊加在一起，先是 起始時間偏移修正，繼而將飛行時間譜轉換為波長分布譜，最后根據散爍體探測器的探測 效率隨波長變化曲線修正探測效率，獲得測量結果;距離斬波器2mm位置散爍體探測器測得 的飛行時間裝置本征波長展寬即是由儒縫及斬波器狹縫貢獻的飛行時間裝置本征誤差;分 別對各個峰進行高斯擬合，獲得初級中子波長λι及標準偏差01，高次諧波中子波長λ2、 入3··· . . .λη及標準偏差〇2、〇3··· . . .On,飛行時間裝置本征波長展寬峰標準偏差〇日;根據獲得的 標準偏差使用如下公式扣除飛行時間裝置本征誤差從而得到初級中子波長展寬
高次諧波中子波長展寬

計算出的初級中子及高次諧波中子的波長及波長展寬可表 征待測中子單色器出射束的波長及波長展寬。
[0022] 進一步地，如上所述的中子單色器高次諧波的測量方法，所述步驟(7)和步驟(8) 的具體過程如下：
[0023]根據所述獲得的測量結果計算初級中子及高次諧波中子的積分強度II、12、 I3…...In;使用NOP等開放軟件，輸入偏轉單色器的偏轉晶面米勒指數(shù)(蘭心與德拜溫度、 巧巧巧 > 中子波長λη、嵌鑲分布半高寬護及晶體厚度等參數(shù)，計算出初級中子及高次諧波中子衍射 峰積分強度kl、k2、k3···. ..kn，用kn表征心晶面反射波長λη中子的反射率，初級中子及高 巧巧巧 次諧波中子成分百分比表達為Il/kl/^S、l2/k2/S、···...In/kn/S，其中S=Il/kl+l2/k2+l3/k3 +. . .+In/kn。
[0024]通過測量偏轉束的初級及高次諧波中子波長、波長展寬及成分百分比，基于偏轉 單色器并輔W適當?shù)臄?shù)據處理，在偏離出射束方向（偏轉束方向）獲得待測中子單色器的高 次諧波波長、波長展寬及成分百分比的準確值，克服了出射束方向空間狹小安放不下T0F裝 置的問題及波長展寬AA(FWHM)包含T0F裝置的儀器本征誤差的問題。
【附圖說明】
[0025]圖1為高次諧波測量傳統(tǒng)裝置示意圖。
[0026]圖2為高次諧波傳統(tǒng)測量方法的結果示意圖。
[0027]圖3為本發(fā)明的高次諧波測量裝置圖。
[0028]圖4為本發(fā)明的高次諧波測量方法流程圖。
[0029]圖5為本發(fā)明AA(FWHM)測量T0F裝置儀器本征誤差扣除方法示意圖。
[0030]附圖標記:反應堆1，中子傳輸孔道2,中子單色器3,儒縫4,斬波器5,飛行管6,探測 器7，T0F裝置8，偏轉單色器9，旋轉臺10。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0032]本發(fā)明的束流偏轉測量裝置和方法分別如圖3、4所示。針對傳統(tǒng)測量方法獲得的 波長展寬AA(FWHM)包含T0F裝置的儀器本征誤差，與真實值可能相差較大的問題，提出T0F 裝置本征誤差測量及扣除方法，如圖5所示。
[0033] 實施例
[0034]待測單色器3是石墨單色器，反射晶面(002)，嵌鑲分布半高寬0.3°。如圖3所示，中 子傳輸孔道2是冷中子導管，待測石墨單色器置于導管出口位置，Bragg反射角2Θ約為90°。 由于出射束方向安裝了中子反射譜儀，出射束方向沒有安放T0F裝置的空間，因此需將束流 偏轉測量偏轉束的高次諧波。偏轉單色器9為偏轉石墨單色器，偏轉晶面(002)。使用X射線 衍射儀測量偏轉石墨單色器的搖動曲線，獲得嵌鑲分布半高寬0.93°。
[0035]將偏轉石墨單色器平板垂直放置固定于旋轉臺10中屯、，并一起置于出射束方向。 旋轉臺旋轉中屯、基本位于出射束中屯、線上，轉動