用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法及系统

本发明涉及分束中子导管的，具体地，涉及一种用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法及系统。

背景技术：

1、中子小角散射谱仪的前端分束导管用于减少快中子的传输，提升探测信噪比，并且根据已有谱仪建设空间调整中子束流方向，对中子小角散射谱仪十分必要。

2、klaus lieutenant在2007年在journal of applid crystallography期刊的40版的1056-1063页公布了一种分束导管的设计。

3、公开号为cn116224417a的中国发明专利文献公开了一种中子谱仪分束系统，包括依序设置的中子开关插入件、中子靶站插入件和中子斩波器；中子开关插入件包括真空罩体，真空罩体具有贯通的真空腔。中子靶站插入件包括外壳和屏蔽壳，屏蔽壳具有贯通的安装道。中子斩波器上设有第一中子束窗和第二中子束窗。第一中子导管依序穿过真空腔、安装道和第一斩波束窗，第二中子导管依序穿过真空腔、安装道和第二斩波束窗，第一中子导管和第二中子导管成夹角设置。由于设有成夹角设置的第一中子导管和第二中子导管，经由中子谱仪分束系统可以传输两条成角度的中子束流，使得中子反应堆或靶站可以同时输出两条中子束流到两个独立的谱仪大厅。

4、针对上述中的相关技术，发明人认为该设计考虑到了弯导管的波动度，但并未考虑分束导管不同长度、曲率半径和通道数对中子束流通量、发散度的影响。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法及系统。

2、根据本发明提供的一种用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法，包括如下步骤：

3、第一模拟步骤：在弯导管不同的弧长和曲率半径下，分别模拟分束导管出口处的中子注量率情况和束流发散度；

4、弯导管第一参数确定步骤：根据模拟的中子注量率情况和束流发散度，从不同的弧长和曲率半径中选择确定弯导管的弧长和曲率半径。

5、优选的，该确定方法还包括如下步骤：

6、第二模拟步骤：在确定的弧长和曲率半径下，根据弯导管不同的通道数，分别模拟样品处的中子注量率情况；

7、弯导管第二参数确定步骤：根据模拟的中子注量率情况从不同的通道数中选择确定弯导管的通道数。

8、优选的，在所述第一模拟步骤中，设弯导管的弧长为l，弯导管的曲率半径为r，弯导管对应的角度为θ，直导管的长度为l2；

9、限制弯导管的弧长l与直导管的长度l2之和；

10、设置弯导管的偏转角；

11、设置弯导管的入口截面和出口截面；

12、设置直导管的入口截面和出口截面；

13、由几何关系得

14、r＝l/2πθ

15、其中，π表示圆周率；

16、分束中子导管出口处距束流中心间距l1为：

17、l1＝(l2+rtan(l/4πr))·sin(l/2πr)

18、设置弯导管的弧长l范围，设置扫描步距，模拟分束导管总长度下分束导管出口处中子注量率情况和束流发散度。

19、优选的，在所述第二模拟步骤中，采用隔片将弯导管划分为多个通道，根据弯导管通道数调整中子掠入射角；设置弯导管通道数范围，设置扫描步距，模拟在确定的弯导管的弧长和曲率半径下不同弯导管通道数的样品处中子注量率情况。

20、优选的，在所述第二模拟步骤中，隔片采用玻璃隔片。

21、根据本发明提供的一种用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定系统，包括如下模块：

22、第一模拟模块：在弯导管不同的弧长和曲率半径下，分别模拟分束导管出口处的中子注量率情况和束流发散度；

23、弯导管第一参数确定模块：根据模拟的中子注量率情况和束流发散度，从不同的弧长和曲率半径中选择确定弯导管的弧长和曲率半径。

24、优选的，该确定系统还包括如下模块：

25、第二模拟模块：在确定的弧长和曲率半径下，根据弯导管不同的通道数，分别模拟样品处的中子注量率情况；

26、弯导管第二参数确定模块：根据模拟的中子注量率情况从不同的通道数中选择确定弯导管的通道数。

27、优选的，在所述第一模拟模块中，设弯导管的弧长为l，弯导管的曲率半径为r，弯导管对应的角度为θ，直导管的长度为l2；

28、限制弯导管的弧长l与直导管的长度l2之和；

29、设置弯导管的偏转角；

30、设置弯导管的入口截面和出口截面；

31、设置直导管的入口截面和出口截面；

32、由几何关系得

33、r＝l/2πθ

34、其中，π表示圆周率；

35、分束中子导管出口处距束流中心间距l1为：

36、l1＝(l2+rtan(l/4πr))·sin(l/2πr)

37、设置弯导管的弧长l范围，设置扫描步距，模拟分束导管总长度下分束导管出口处中子注量率情况和束流发散度。

38、优选的，在所述第二模拟模块中，采用隔片将弯导管划分为多个通道，根据弯导管通道数调整中子掠入射角；设置弯导管通道数范围，设置扫描步距，模拟在确定的弯导管的弧长和曲率半径下不同弯导管通道数的样品处中子注量率情况。

39、优选的，在所述第二模拟模块中，隔片采用玻璃隔片。

40、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

41、1、本发明通过设计一种用于中子小角散射谱仪分束中子导管，确定了分束导管长度、曲率半径和通道个数参数，在空间限制、谱仪安装、中子束质量等边界条件下找到最优解，实现了中子小角散射谱仪前端中子束和样品处中子通量、能谱及束流发散度的优化；

42、2、本发明中子小角散射谱仪分束中子导管为中子小角散射谱仪提供符合需求的中子束，优化样品位置处中子通量、能谱及束流发散度，提高传输效率；

43、3、本发明采用玻璃隔片将弯导管沿垂直方向划分为多个通道，增加弯导管通道数可以有效减少中子掠入射角，提高弯导管对中子束的输运效率。

技术特征：

1.一种用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法，其特征在于，该确定方法还包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法，其特征在于，在所述第一模拟步骤中，设弯导管的弧长为l，弯导管的曲率半径为r，弯导管对应的角度为θ，直导管的长度为l2；

4.根据权利要求2所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法，其特征在于，在所述第二模拟步骤中，采用隔片将弯导管划分为多个通道，根据弯导管通道数调整中子掠入射角；设置弯导管通道数范围，设置扫描步距，模拟在确定的弯导管的弧长和曲率半径下不同弯导管通道数的样品处中子注量率情况。

5.根据要求4所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法，其特征在于，在所述第二模拟步骤中，隔片采用玻璃隔片。

6.一种用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定系统，其特征在于，包括如下模块：

7.根据权利要求6所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定系统，其特征在于，该确定系统还包括如下模块：

8.根据权利要求6所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定系统，其特征在于，在所述第一模拟模块中，设弯导管的弧长为l，弯导管的曲率半径为r，弯导管对应的角度为θ，直导管的长度为l2；

9.根据权利要求7所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定系统，其特征在于，在所述第二模拟模块中，采用隔片将弯导管划分为多个通道，根据弯导管通道数调整中子掠入射角；设置弯导管通道数范围，设置扫描步距，模拟在确定的弯导管的弧长和曲率半径下不同弯导管通道数的样品处中子注量率情况。

10.根据要求9所述的用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定系统，其特征在于，在所述第二模拟模块中，隔片采用玻璃隔片。

技术总结
本发明提供了一种用于中子小角散射谱仪的分束中子导管确定方法及系统，包括如下步骤：第一模拟步骤：在弯导管不同的弧长和曲率半径下，分别模拟分束导管出口处的中子注量率情况和束流发散度；弯导管第一参数确定步骤：根据模拟的中子注量率情况和束流发散度，从不同的弧长和曲率半径中选择确定弯导管的弧长和曲率半径。本发明确定了分束导管长度、曲率半径，在空间限制、谱仪安装、中子束质量等边界条件下找到最优解，实现了中子小角散射谱仪前端中子束和样品处中子通量、能谱及束流发散度的优化。

技术研发人员：钟圣怡,汤逸飞,林皓,闫冠云
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15