[实用新型]水平样品几何中子反射谱仪的中子光路的调整机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及到中子散射领域的中子光路的调整机构，尤其涉及到水平样品几何中子反射谱仪(Neutron reflectometer-horizontal sample geometry)的中子光路的调整机构。

背景技术

中子反射是80年代初中期发展起来的中子散射的一个分支。在过去的二十年，中子反射技术已经成为探测0.1nm～100nm范围内表面和界面结构的一种强有力的手段，其应用囊括了液体表面和固体薄膜，比如液晶表面、聚合物薄膜、生物膜和磁性膜等等。中子反射技术通过测量薄膜反射率随垂直薄膜方向的散射矢量Q的变化关系，反映散射长度密度沿垂直薄膜方向的分布，通过分析反射率曲线得到薄膜厚度、散射长度密度、表面和界面的粗糙度等信息，为深入认识薄膜材料的微结构、物理化学性能提供重要的证据。

中子反射技术中的中子光路包括入射中子光路和经样品反射后的反射中子光路。入射中子光路取决于中子束的入射角，反射中子光路取决于中子束的反射角。定义θ为中子束的入射角即入射中子束与样品表面的夹角，或者中子束的反射角即反射中子束与样品表面的夹角，散射矢量Q＝4πsinθ/λ，其中λ为中子束的波长。中子光路由准直器限定。中子束的入射角由入射准直器限定，中子束的反射角由反射准直器限定。准直器是由吸收中子的材料做成的狭缝。因此，通过控制狭缝的中心位置来获取一定入射角或者反射角的中子束。同时，为了减少中子光路传输过程中空气对中子的吸收及室温空气对中子的热化，在中子传输的路径上设置真空的中子飞行管。

中子反射谱仪的散射几何有水平散射和垂直散射两种。测量固体样品的中子反射谱仪通常为垂直样品几何，通过旋转样品来改变中子束的入射角，同时改变反射准直器来改变中子束的反射角。相对固体材料而言，液体的表面/界面研究具有如下特点：1)液体的散射长度密度一般较低，导致中子反射临界角一般较小，且反射率较低，需要高强度、准直性好的中子束；2)由于重力作用，液体的表面/界面只能保持水平面。因此，测量液体表面的中子反射谱仪为水平样品几何，不能通过转动样品来改变中子束的入射角，而只能通过改变入射准直器来改变中子束的入射角，通过改变反射准直器来改变中子束的反射角。

国际上最先进的是美国国家标准技术研究院(National Institute of Standards and Technology)中子研究中心的水平样品几何中子反射谱仪。在这种谱仪中，入射准直器和入射中子飞行管的位置改变机构由两个升降台、圆弧滑动补偿模块和平移补偿模块组成，圆弧滑动补偿模块固有的回程间隙使得定位精度不高，造成中子束的入射角精度低；同时，反射准直器和反射中子飞行管的位置改变机构搭建在入射准直器和入射中子飞行管的位置改变机构上，造成中子束的反射角精度低。入射角和反射角的定位精度低造成仪器的分辨率低。另外，这种谱仪所能达到的中子束的入反射角范围-5°～6°，定义入射角逆时针旋转为正。

发明内容

本实用新型的目的是为了满足中子反射实验的高分辨率要求，并针对以上所述的回程间隙问题，从而提出一种水平样品几何中子反射谱仪的中子光路的调整机构，以便能够精确地调整狭缝和中子飞行管的位置，并能够独立地改变中子束的入射角和反射角，且角度精度高，中子束的入射角范围达-5°～9°，中子束的反射角范围达-5°～9°；同时，在入反射角范围内，样品能够始终对准中子束。

本实用新型的水平样品几何中子反射谱仪的中子光路的调整机构，包括沿着入射中子束的光路方向依次固定安装在平台10上的入射升降机构1和反射升降机构2。

所述的入射升降机构1包括第一杆端关节轴承对1100、垂直固定在平台10上的主升降台1200和副升降台1300、Y形支撑臂1400、第一交叉滚柱V型直线导轨副1500和第二杆端关节轴承1600。

本实用新型中采用的杆端关节轴承是一种能够实现支撑和转动的滑动轴承结构；所述的Y形支撑臂1400是在Y形分叉端具有2个支撑轴，另一端是条形状的支撑板。