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散裂中子源靶站谱仪的物理设计


□ 王芳卫 贾学军 梁天骄 何伦华 殷 雯 张绍英 朱 涛 于全芝 王 平

  摘.要中子散射广泛地应用于凝聚态物质研究和应用的众多学科领域,是研究物质微观结构和动态的理想工具之一.散裂中子源能是新一代的加速器基脉冲中子源,能为中子散射提供高通量的脉冲中子.文章重点介绍了散裂中子源项目CSNS中靶站和谱仪的建设内容和设计工作的进展.
  关键词中子散射,散裂中子源,靶站,中子谱仪
  Physical design of the target station and spectrometers for a spallation neutron source
  WANG Fang\|WeiJIAXue\|JunLIANG Tian\|JiaoHE Lun\|HuaYIN.Wen
  ZHANG Shao\|YingZHU.TaoYU Quan\|ZhiWANG.Ping
  
  (Engineering Center for Target Station and Spectrometers of Chinese Spallation Neutron Source,Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
  AbstractNeutron scattering has been widely used in condensed matter research and applications in many industrial areas, as it is an ideal tool for investigating the microscopic structure and dynamics of materials. Spallation neutron sources are a new generation of pulsed neutron sources based on the proton accelerator, and can provide high\|flux pulsed neutron beams for neutron scattering. This paper will focus on the basic structure and design of the target station and neutron instruments of the Chinese spallation neutron source project (CSNS).
  Keywordsneutron scattering, spallation neutron source, target station, neutron instruments
  
  1.散裂中子源的发展
  
  科学研究表明,原子、分子和原子分子团簇等的微观结构和运动是理解物质宏观性质的基础和出发点.人们已发展了多种了解物质微观结构和运动的技术和方法,其中最为重要的有X射线、中子、光和电子等波段的散射技术和核磁共振、电子自旋共振等磁共振技术.这些技术覆盖不同的物质结构和运动的空间、时间区域,互为补充.中子因其具有电中性、亚纳米到亚微米范围的波长及与物质中多种动态能量相近的能量范围等特性,成为研究物质微观结构和运动的理想工具.自1936年成功地进行了首次中子衍射实验以来,中子散射已广泛应用于物理化学、材料、生物、地质、能源、医疗卫生和环境保护等众多研究领域[1—5].
  中子散射通常需要高中子通量的中子源.能提供高通量的中子源主要有两类:反应堆和散裂源[5],表1列表简要比较了两类中子源的特点.
  
  核反应堆是一种稳定连续的中子源,通常使用235U作为核燃料,每次核裂变产生一个有效中子,而释放180MeV的热量.堆芯中如此大量的热量限制了其中子通量的提高.上世纪六七十年代,反应堆中子通量达到了饱和,在 ~ 1015 n/cm2•s量级.
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摘自:物理 2008年第06期  
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