為開展中子散射方法對(duì)特殊材料的定量分析、中子散射譜儀部件研發(fā)及基準(zhǔn)測(cè)試的研究,從而推進(jìn)我國(guó)中子散射技術(shù)的發(fā)展,并滿足國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)對(duì)自主研發(fā)的中子散射譜儀關(guān)鍵部件進(jìn)行檢測(cè)的需求,中國(guó)工程物理研究院擬建設(shè)一臺(tái)中子標(biāo)定測(cè)試束流裝置。針對(duì)此重大需求,本文提出一種基于反應(yīng)堆中子源的中子譜儀標(biāo)定測(cè)試平臺(tái)的概念設(shè)計(jì),并針對(duì)其探測(cè)器系統(tǒng)展開預(yù)制研究工作。首先利用蒙特卡洛程序VITESS對(duì)裝置的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析,然后根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)其光路以及主要部件的物理參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。裝置具有中子波長(zhǎng)在0.1～0.3nm之間連續(xù)可調(diào)、中子/X射線/γ射線可同步分析等優(yōu)點(diǎn)。安裝在監(jiān)視器和樣品臺(tái)之間的準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)成可拆卸結(jié)構(gòu),未安裝準(zhǔn)直器時(shí),裝置工作于高通量模式,此時(shí)樣品臺(tái)處中子(波長(zhǎng)0.1nm)束流強(qiáng)度可達(dá)6.15×106n/cm2·s;安裝準(zhǔn)直器時(shí),裝置工作于較高分辨模式(分辨率可達(dá)0.2%),此時(shí)樣品臺(tái)處中子(波長(zhǎng)0.1nm)束流強(qiáng)度可達(dá)2.07×106n/cm2·s。裝置的監(jiān)視器系統(tǒng)和狹縫系統(tǒng)已完成設(shè)計(jì)加工,監(jiān)視器系統(tǒng)采用基于氣體倍增原理的探測(cè)器設(shè)計(jì)思路,最大計(jì)數(shù)率可達(dá)108/cm2·s,中子透過率大于95%：狹縫系統(tǒng)通過四組電機(jī)帶動(dòng)四組中子屏蔽刀片水平／垂直方向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)窗口尺寸的調(diào)整。最大窗口尺寸10×100mm2。最小窗口尺寸為全封閉狀態(tài)。每組刀片線性移動(dòng)精度可達(dá)0.01mm,當(dāng)狹縫處于全關(guān)閉狀態(tài)時(shí),中子透過率小于0.02%。裝置的單色器系統(tǒng)和樣品臺(tái)系統(tǒng)已完成工程設(shè)計(jì),單色器系統(tǒng)采用垂直聚焦模式,聚焦半徑在1.5～4m范圍內(nèi)可調(diào),單色器安裝在一個(gè)具有多自由度移動(dòng)能力的轉(zhuǎn)臺(tái)上,它可隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起運(yùn)動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶面之間可選和起飛角可調(diào)的目的。樣品臺(tái)具有大尺寸、大承重和多自由度移動(dòng)等特點(diǎn),方便同環(huán)境加載設(shè)備或Kappa測(cè)角儀配合使用,使之升級(jí)成為一臺(tái)具有多物理場(chǎng)耦合環(huán)境加載能力的中子織構(gòu)分析譜儀。作為裝置核心部件,探測(cè)系統(tǒng)的性能直接影響到裝置的整體指標(biāo)。為了克服全球3He氣源緊缺這一困局,本文研制出一種新型基于10B薄膜的中子位置靈敏探測(cè)器。作為原理性驗(yàn)證.第一版探測(cè)器采用單層1oB薄膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路,其有效面積為100-100mm2,基于延遲線方法讀出。針對(duì)上述新型探測(cè)器的特征參數(shù),提出一種基于時(shí)間差的讀出電子學(xué)方法。包括前置放大器、恒比定時(shí)甄別器、時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路以及數(shù)據(jù)獲取軟件等部分。其中前置放大器基于互阻原理設(shè)計(jì),可處理雙極性信號(hào),具有信噪比高且增益自動(dòng)控制等特點(diǎn)。陽極前放為單路設(shè)計(jì),同相輸出：讀出條(絲)前放為四路設(shè)計(jì),反相輸出。經(jīng)前放處理后的輸出信號(hào)上升沿時(shí)間小于50ns,信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于500ns,信噪比優(yōu)于20dB。恒比定時(shí)甄別器采用飛利浦公司的NIM715模塊實(shí)現(xiàn),該模塊為負(fù)極性輸入.具有同時(shí)處理5路信號(hào)的能力。時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路采用ASIC+FPGA結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),核心器件為TDC-GPX芯片。可同時(shí)處理8路含有時(shí)間信息的信號(hào),時(shí)間精度可達(dá)81ps。同時(shí),文中還介紹了數(shù)據(jù)獲取軟件的設(shè)計(jì)過程,該軟件安裝在上位機(jī)中,與時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路通過千兆以太網(wǎng)通訊。軟件具有數(shù)據(jù)再分析以及中子入射位置可視化等功能。借助冷中子三軸譜儀,對(duì)自主研制的探測(cè)器及讀出電子學(xué)系統(tǒng)的性能開展了測(cè)試,結(jié)果顯示探測(cè)器效率約為3.5%@0.4nm,位置分辨率約為5mm,上述指標(biāo)與理論分析結(jié)果相近。為了提高探測(cè)器效率,文中給出了多層1oB薄膜結(jié)構(gòu)探測(cè)器的設(shè)計(jì)思路。理論上,多層10B薄膜結(jié)構(gòu)探測(cè)器的探測(cè)效率最高可達(dá)40%@0.25nm。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL817.3
【部分圖文】：

２．２．１邋ＮＳＴＢ概念設(shè)計(jì)逡逑為充分利Ｗ有限中？束流孔道資源，ＮＳＴＢ巧與離壓巧射譜化共同使用一逡逑條束流孔道。換空間布局示意圖化圖２．３所示，逡逑１８逡逑

單晶的選取，s輟⒋懟⑼腿冉饈悄殼骯噬匣淦滓淺Ｓ玫牡ド麇義暇濉Ｓ媚Ｌ乜蕹糖桑櫻桑停遙牛傭圓煌宀牧轄心Ｄ庥嘔撲�，输让剝从辶x夏芷準(zhǔn)跡玻礎(chǔ)ｅ義希藻濉鰣澹懾澹垮澹懾邋邋澹薄觶觥�、…１邋邋邋辶x希�？燃偖逦ｂ徚x希懾澹苠巍澹恚穡裕殄澹觶幔錚悖酰礤義希殄澹粒簦危懾澹苠巍澹潁錚錚礤澹觶幔悖悖酰礤危義希�？：二逦Ｋ＼辶x希瑁澹苠義希鰨海誨澹叔危蓿掊危誨義襄危卞澹澹卞邋邋澹卞邋邋澹卞邋邋澹薄�？—辶x希幔镥危希駑危埃插危埃沖危埃村危幔簀義希祝鰨澹簦錚睿紓幔殄澹澹睿礤義賢跡玻詞淙脛兇幽芮懾義希祝牽濉ⅲ茫酢ⅲ櫻楹停校塹ゾё魑ド骱蜓〔牧�，Ｗ哇E玻粗興鏡哪芷鬃麇義銜淙脛兇釉吹哪芷祝玫講煌ゾХ瓷浜蟛煌ǔさ鬧兇幼⒘柯嗜綾恚玻彼義鮮荊義希玻板義

本文編號(hào)：2826027