中子散射技術(shù)是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要手段，在國(guó)外已發(fā)展多年并形成專門的學(xué)科。國(guó)內(nèi)中子散射技術(shù)的發(fā)展要相對(duì)落后，正在奮力追趕。中子小角散射（Small Angle Neutron Scattering, SANS）是中子散射的重要分支，廣泛用于材料、生物、化學(xué)等領(lǐng)域。SANS可以測(cè)量散射簇團(tuán)的顆粒形狀和大小，以及顆粒中某些特定成分的位置信息，測(cè)量尺度從幾到幾百nm。清華微型脈沖強(qiáng)子源（Compact Pulsed Hadron Source, CPHS）是國(guó)內(nèi)正在建設(shè)的中子散射裝置之一，是一個(gè)低能加速器中子源。本課題基于CPHS項(xiàng)目，完成中子小角散射譜儀的設(shè)計(jì)，并開展相關(guān)的預(yù)制研究，以解決小角譜儀工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。首先，在充分調(diào)研學(xué)習(xí)國(guó)外同類譜儀設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合CPHS長(zhǎng)脈沖源的特點(diǎn)，對(duì)小角譜儀進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)分析。通過(guò)縮短譜儀長(zhǎng)度利用盡可能寬的中子波長(zhǎng)范圍，結(jié)合大面積的探測(cè)器，可以在不改變譜儀設(shè)置的情況下覆蓋0.007¹A^-1的Q值范圍。采用探測(cè)器固定的設(shè)計(jì)，降低了工程難度。其次，在完成小角譜儀的設(shè)計(jì)后，對(duì)譜儀的相關(guān)部件開展預(yù)制... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

中子小角散射示意圖

D22 小角譜儀的示意圖如圖 1-2 所示。從慢化器出來(lái)的中子束首先經(jīng)過(guò)速度器（velocity selector）選出單一波長(zhǎng)的中子，接著經(jīng)過(guò) 8 段飛行管，每一段都選擇中子導(dǎo)管（neutron guide）或者準(zhǔn)直器（collimator），通過(guò)使用不同段導(dǎo)合，從而改變第一準(zhǔn)直光闌到樣品的距離（第一準(zhǔn)直光闌位于最后一段導(dǎo)管口）。樣品后是一個(gè) 20 m 長(zhǎng)的真空散射罐，二維位置靈敏探測(cè)器在散射罐內(nèi)動(dòng)，從而改變樣品到探測(cè)器的距離。

ISIS 上的小角譜儀 LOQ 的示意圖如圖 1-3 所示。從慢化器出來(lái)的中子首先一段彎導(dǎo)管（Bender），彎導(dǎo)管通過(guò)全反射來(lái)傳輸冷中子，而快中子和伽馬射直接穿過(guò)，可以避免探測(cè)器直視慢化器，從而降低快中子和伽馬本底。和反上的小角譜儀不同的是，脈沖源的小角譜儀可以同時(shí)利用一定波長(zhǎng)范圍的中子過(guò)飛行時(shí)間法來(lái)測(cè)量中子的波長(zhǎng)�？捎玫闹凶硬ㄩL(zhǎng)范圍越廣，可測(cè)量的 Q 值就越大。盤狀帶寬轉(zhuǎn)子用來(lái)選擇中子的波長(zhǎng)范圍，“Frame Overlap Mirror”消除前一個(gè)脈沖的慢中子和后一個(gè)脈沖的快中子在到達(dá)探測(cè)器時(shí)間上的重疊了滿足不同尺寸的樣品，準(zhǔn)直光闌設(shè)計(jì)成可調(diào)的，根據(jù)樣品尺寸選擇相應(yīng)的大小。同樣，位置靈敏探測(cè)器也位于真空散射罐內(nèi)。除了主探測(cè)器外，LOQ 裝了高角探測(cè)器，用來(lái)測(cè)量部分較大角度的散射。通常，脈沖源上的小角譜要盡量縮短譜儀長(zhǎng)度，以便獲得較大的可用中子波長(zhǎng)范圍。

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