[发明专利]中子准直器及中子散射谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及中子散射技术领域，尤其涉及一种中子准直器及中子散射谱仪。

背景技术

中子准直器作为中子光学器件，是中子散射谱仪的核心部件之一，其作用是过滤由中子源发出的方向各异的中子，仅使发散角小于等于实验要求的中子通过，从而为中子实验提供准平行中子束，中子准直器可以提高中子散射谱仪的分辨能力和计数效率，对于中子散射谱仪的性能有着非常重要的影响。如图1所示，上板1、下板2为可吸收中子的材料制成，图中箭头方向为中子束的方向，上板1、下板2可以将接触到它的绝大部分(95％以上)热中子吸收掉。其中，L示意为准直长度，d示意为透射区宽度，α示意为中子准直器的最大发散角，α可以通过tgα＝d/L来控制，因此，根据不同的中子散射谱仪需求，改变d与L的比值就可以改变准直器的发散角。

中子散射指的是当能量合适的中子射入各种材料中后，被构成该材料的原子、离子或离子团所散射，使得中子的动量和能量发生改变。分析通过该材料后出射中子的动量和能量变化及其分布，可以获得该材料的微观静态和动态结构，因此中子散射为物理、化学、生物学、地质学以及材料科学研究提供了非常重要的实验研究手段。各种不同的研究目的和研究内容需要不同的中子散射谱仪。

中子散射谱仪利用反应堆、散裂源等产生的大量不同能量的中子作为中子源，从中选出一定能量的中子入射在被研究的样品上，通过探测出射中子的能量、动量等参数，以实现对样品的应力、织构、微观结构、磁相关性能等的研究。由于反应堆的中子孔道尺寸较大，从孔道引出的中子束流发散角很大，而动量变化的测量需要入射中子有确定的方向，因而，中子散射谱仪一般需要使用中子准直器，将入射中子和出射中子的方向和角发散(特别是水平方向的角发散)限制在合乎要求的很小的角范围内。

早期的中子准直器使用的是由钢板做成的单缝结构，如图1所示，为使中子通道足够宽，又要保证有较小的角发散，中子准直器必须做得很长，显然，这种中子准直器限制了实验设备的安排，也使得到的中子强度大大降低，后来，Soller等人提出了使用多缝合并在一起的结构，即现在所称的Soller型中子准直器结构，如图2所示，包括框架3和分隔片4，框架包括若干层排列分布的金属片31，每两层金属片31之间固定有分隔片4，从而使得中子从分隔片4之间透射，分隔片将接触到它的绝大部分的中子吸收掉，这种结构的中子准直器使得中子通道的宽度和发散角不再直接相关，因而克服了中子准直器尺寸过长的问题，也使中子强度大大提高。但最初的Soller型中子准直器使用不锈钢片做为可吸收中子材料的载体层，并在不锈钢片上涂上可吸收中子材料如Cd等，由于不锈钢片较厚，使中子透射率降低，拉伸绷平也十分困难，制作难度很大，而且材料的热胀冷缩也会导致变形，影响中子准直器质量。现在一些Soller型中子准直器多采用塑料(如Mylar膜等)喷涂中子吸收材料做分隔片，使得其制作工艺等到简化，进而降低了成本，但是由于Mylar膜等塑料涂膜的寿命较短，抗辐照老化能力差，一般不能作为第一中子准直器使用，而且在辐照条件下的寿命一般只有几年，导致需要经常更换新的中子准直器以保证中子散射谱仪的性能。

发明内容

本发明提供了一种中子准直器及中子散射谱仪，在提高中子透射率的同时，提高分隔片的抗辐照老化能力。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述：

一种中子准直器，采用了Soller型中子准直器结构，包括框架和固定在框架上的若干层分隔片，相邻的两层分隔片之间形成中子透射通道，其特征在于，所述分隔片包括载体层和中子吸收层，所述载体层为金属箔，所述中子吸收层附着于所述载体层上。

一种中子散射谱仪，包括上述的中子准直器。

本发明在采取了上述技术方案以后，由于分隔片的载体层采用金属箔，可以控制分隔片的总厚度在很薄的范围内，就提高了中子透射率，而且由于金属箔的抗辐照老化能力强，与Mylar膜等塑料膜制成分隔片的中子准直器相比，提高了中子准直器的使用寿命。另外，由于本发明所采用的金属箔较薄，易于拉伸绷平。

附图说明

图1所示为中子准直器的工作原理示意图；

图2所示为Soller型中子准直器的结构示意图；

图3所示为本发明实施例中分割片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行描述。

实施例