CSNS帶寬限制中子斬波器系統(tǒng)性能研究

王閃閃 蔡偉亮 王 平 張 鴻 左太森 王松林

1（深圳大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院深圳518060）

2（中國科學(xué)院高能物理研究所北京100049）

3（散裂中子源科學(xué)中心東莞523803）

中國散裂中子源（China Spallation Neutron Source，CSNS）是世界上第一個由發(fā)展中國家研制的散裂中子源，也是我國“十二五”期間重點建設(shè)的大科學(xué)裝置。CSNS一期工程規(guī)劃建設(shè)20臺中子散射譜儀，其中通用粉末衍射儀（General Purpose Powder Diffractometer，GPPD）、多 功 能 反 射 儀（Multifunctional Reflectometer，MR）和小角散射儀（Small Angle Scatterometer，SANS）已完成國家驗收并投入使用［1-2］，且質(zhì)子束功率也于2020年2月份成功達到100 kW[3]。帶寬限制中子斬波器（簡稱帶寬斬波器）則是中子散射譜儀上必不可少的中子光學(xué)器件。一臺譜儀上可安裝多臺帶寬斬波器，組成帶寬斬波器系統(tǒng)，這三臺譜儀上則分別安裝了三、三和兩臺帶寬斬波器。通過對帶寬斬波器系統(tǒng)進行合理的設(shè)計與參數(shù)配置即可滿足譜儀實驗需求［4］。

帶寬斬波器主要用來選擇譜儀需求的中子波長范圍和濾除長波重疊背底。每臺帶寬斬波器都包括底座、主軸、轉(zhuǎn)盤、伺服電機、密封殼等部件，其核心部件是轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤上有扇形開口，靠近轉(zhuǎn)盤邊緣略大于束流截面的圓環(huán)上涂有中子吸收材料，通過轉(zhuǎn)盤對中子束流的機械式阻擋可實現(xiàn)帶寬斬波器的主要性能［5］。本文則以中國散裂中子源通用粉末衍射儀中的帶寬斬波器系統(tǒng)為研究對象，采用理論計算、中子束流實驗和蒙特卡羅模擬的方法對帶寬斬波器截取中子波長范圍的準確性及長波背底的濾除能力兩個問題進行了具體分析。

1 GPPD上的中子斬波器系統(tǒng)

GPPD位于CSNS靶站大廳退耦合窄化氫慢化器（Decoupled Hydrogen Moderator，DPHM）提供的第18號中子束線。……