Двойной спектрометр медленныхнейтронов

 

ДФ)И Е

< > 795209

--.=- 1

- ИЗОБР ЕТЕ ЙИ Я

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.09.79 (21) 2818072/18-25 (51) М. Кл.

G 01 Т 7/04

G 01 Т 3/00 с присоединением заявки ¹â€” гасударственный кем итет (23) Приоритет—.СССР

mo делам изобеетеиий и открытий (53) УДК 539.1.07 (088.8) Опубликовано 30.04.82. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 30.04.82. (72) А вторы Ю Ю. Глазков, В. Г. Лифоров, Н. В. Мешков, изобретения А. Г. Новиков, В. А. Парфенов и В. А. Семенов (71) Заявитель (54) ДВОЙНОЙ СПЕКТРОМЕТР МЕДЛЕННЫХ

НЕЙТРОНОВ

Изобретение относится к области нейтронной физики, а точнее к двойным нейтронным спектрометрам, предназначенным для исследования физики конденсированных сред методом неупругого рассеяния медленных нейтронов. Оно может быть использовано также па самых различных типах спектрометров медленных нейтронов, сооружаемых на стационарных и импульсных ядерных реакторах и ускорителях.

Одной из важнейших проблем, возникающих при проведении измерений на любом нейтронном спектрометре, является проблема корректного учета вклада фоновой составляющей в общую нейтронную интенсивность, регистрируемую детектор-ной системой спектрометра. Высокий уровень фона существенно ухудшает статистическую точность результатов, а неверный учет отдельных его составляющих может исказить форму экспериментальной кривой.

Известен спектрометр медленных нейтронов, содержащий импульсный источник нейтронов, механический прерыватель и подвижный экран, поглощающий нейтроны первичного пучка 11).

Основным недостатком этого известного устройства является то, что измерение

«эффект+ фон» проводится последовательно, т. е, эффект и фон оказываются измеренными неодновременно, что ухудшает точность учета фоновой составляющей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является двойной

5 спектрометр медленных нейтронов, содержащий последовательно расположенные импульсный источник нейтронов, вакуумный иейтроновод первой пролетной базы, механический прерыватель нейтронов, ваку1р умную камеру образца, нейтроиоводы второй пролетной базы и систему регистрации рассеянных нейтронов. Учет фоновой составляющей проводится с помощью замены образца в вакуумной камере пустым контейнером (2).

Недостатками прототипа является невысокая точность учета фоновой ссотавляющей, что связано с наличием составляющих фона, обусловленных первичным ней2р тронным пучком, вклад которых зависит от условий рассеяния в камере образца rr которые при таком способе измерения не учитываются, и, во-вторых, с тем, что пе обеспечивается одновременность измере25 ний «эффект+ фон» и «фон».

Цель изобретения — повышение точности измерений, проводимых на двойном спектрометре медленных нейтронов, за счег корректного учета фоновых составляющих

795209

10

Заметное снижение величины длительности цикла ОФЭ приведет к снижению КПД спектрометра.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства подтверждаются его опытной проверкой на спектрометре

ДИН-1М. Эта проверка показала, что использование устройства повышает точность получаемой экспериментальной информации и облегчает ее машинную обработку.

55 бо

65 первичного пучка и одновременности проведения измерений «эффект+фон» и «фон».

Цель достигается тем, что в известном двойном спектрометре медлечиых нейтронов между вакуумным нсйтроноводом первой пролетной базы и механическим прерывателем спектрометра введен дополнительный прерыватель нейтронов, выполненный в виде поглощающей пластины из кадмия толщиной (0,3 — 0,5 м м), много меньшим характерного времени изменения фоновых условий спектрометра, что обеспечивает одновременность измерения «эффект+фон» и «фон».

Выбранная толщина кадмиевой пластины (0,3 — 0,5 мм) обеспечивает пропускание порядка 0,006 — 0,01 для нейтронов, лежащих в диапазоне энергий 0,001 — 0,25 эВ, и 0,985 — 0,99 для быстрых нейтронов.

В результате кадмиевая пластина ь момент перекрытия нейтронного пучка практически полностью удаляет из него монохроматические нейтроны, но не меняет при этом фоновых условий спектрометра, определяемых быстрыми нейтронами первичного пучка.

Период осцилляций кадмиевой пластины составляет 100 — 300 с, что примерно в 10 — 30 раз меньше характерных времен изменения условий, влияющих на уровень фона (характерное время нестабильности уровня мощности источника нейтронов, дрейф параметров аппаратуры, открытия и закрытия соседних пучков и др.). Выбор такого периода обеспечивает практически одновременное проведение измерений «эффект+ фон» и «фон» в процессе измерения,длительность которого в целом составляет от нескольких до десятков часов.

В целом дополнительный прерыватель представляет собой осциллирующий фоновый экран (ОФЭ) с электромеханическим приводом и систему управления. Он позволяет автоматически перекрывать с заданной частотой на строго заданный промежуток времени первичный нейтронный пучок, падающий на основной механический прерыватель спектрометра (предусмотрен и ручной режим работы с пульта управления).

На фиг, 1 показан общий вид узлог, спектрометра ДИН-1М, примыкающих к основному механическому прерывателю нейтронов, перед которым расположен

ОФЭ; на фиг. 2 — схема, поясняющая конструкцию и принцип работы ОФЭ.

ОФЭ 1 устанавливается перед входным коллиматором основного механического прерывателя через специальное щелсвое отверстие в его верхней защите — экране 2. Конструктивно ОФЭ выполнен в виде основания 3, на котором крепятся направляющие поглощающего экрана 4, электродвигатель 5, концевики 6 нижнего и верх. него положений экрана и ра ъем 7 кабеля

2О

25 зо

5Î

4 питания и управления экраном. Экран перемещается по направляющим с помощью передачи 8 реечного типа. Поперечные размеры экрана 190Х160 мм, т. е. он полностью перекрывает первичный поток нейтронов.

Система управления предусматривает два режима работы: автоматический и ручной. В автоматическом режиме длительность цикла (нахождение экрана в верхнем положении — вне пучка, или в нижнем — на пучке) определяется наперед заданным числом стартовых импульсов, поступающих с диска реактора ИБР-30 на запуск временного 4096-канального анализатора спектрометра.

Первоначально, пока счетчик не набрал заданного числа стартовых импульсов, экран находится в верхнем положении, и происходит накопление информации в первую половину памяти анализатора (экран вне пучка, измерение «эффект+ фон») . После набора соответствующего числа импульсов счетчик вырабатывает сигнал, который переключает устройства, переводящие экран в нижнее положение и откры щие для накопления информации вторую половину памяти анализатора (экран на пучке, измерение «фон») .

Ручной режим работы системы осуществляется с помошью кнопочного переключателя с пульта управления спектрометром и используется при наладке системы.

Длительность цикла ОФЭ енобходимо выбрать таким образом, чтобы она была много меньше характерных времен изменения условий, влияющих на фон. С этой точки зрения ее следовало бы сделать как можно корочс. С другой стороны, исполь"-ование слишком частых осцилляций привело бы к быстрому износу механического устройства ОФЭ и снижению надежности системы. Кроме того, выбранная нами электро-механическая система обеспечивает перемещение экрана из одного положения в другое за время 1 — 2 с. Следовательно при длительности цикла 100 — 300 с переходные процессы составляют не более

1 /О от общего измерительного времени.

Формула изобретения

Двойной спектрометр медленных нейтронов, содержащий импульсный источник

795209

5 нейтронов, вакуумный нейтроновод первой пролетной базы, механический прерыватель нейтронов, вакуумную камеру образца, нейтроноводы второй пролетной базы и систему регистрации нейтронов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет учета фоновых составляющих первичного пучка и одновременности проведения измерений «эффекта+ фона» и «фона», между вакуумным нейтроноводом первой пролетной базы н механическим прерывателем спектрометра введен дополнительный прерыватель ней6 тронов, выполненный в виде поглощающей пластины из кадмия толщино" 0,3 — 0,5 мм, установленной с возможностью периодического перекрывания первичного нейтронного пучка с периодом осцилляций (100 — 300) с, много меньшим характерного времени изменения фоновых условий спектрометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

lo 1. Wood A. А аl 9 nel Hentron Scait

Pnoc of Symp 9QEO, 1961, р. 487.

2. Препринт ФЭИ вЂ” 129, 1968, (про тотип) .

795209

Составитель С. Простов

Техред И. Пенчко Корректор Л. Расторгуева

Редактор Л. Письман

Изд. № 166 Тирах< 719

ВНИИПИ Госуда1зствеппого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская паб., ц. 4/5

Подписное

Заказ 4887

Загорская типогра< пя Упрполиграфпздата Мособлпсполкома