理工论文散裂中子源靶站谱仪的物理设计

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2、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　　Physicaldesignofthetargetstationandspectrometersforaspallationneutronsource　　WANGFang

3、WeiJIAXue

4、JunLIANGTian

5、JiaoHELun

6、HuaYIN.Wen　　ZHANGShao

7、YingZHU.TaoYUQuan

8、ZhiWANG.Ping　　　　(EngineeringCenterforTargetStationandSpectrom

9、etersofChineseSpallationNeutronSource,InstituteofPhysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing,China)　　AbstractNeutronscatteringhasbeenwidelyusedincondensedmatterresearchandapplicationsinmanyindustrialareas,asitisanidealtoolforinvestigatingthemicroscopicstructureanddynamicsofmaterials.Spallationneut

10、ronsourcesareanewgenerationofpulsedneutronsourcesbasedontheprotonaccelerator,andcanprovidehigh

11、fluxpulsedneutronbeamsforneutronscattering.ThispaperwillfocusonthebasicstructureanddesignofthetargetstationandneutroninstrumentsoftheChinesespallationneutronsourceproject(CSNS).　　Keywordsneutronscatt

12、ering,spallationneutronsource,targetstation,neutroninstruments　　　　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193

13、6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~1015n/cm2•s量级.　　为突破反应堆中子源中子通量的限制，上世纪70年代，科学家开

14、始研制加速器基的散裂中子源——加速器加速到GeV能量的质子轰击重金属靶而产生中子的大科学装置.通过原子的核内级联和核外级联等复杂的核反应，每个高能质子能产生20—40个中子，每产生一个中子释放的热量仅为反应堆的约四分之一（~45MeV）.英国卢瑟福实验室的散裂脉冲中子源ISIS束流功率160kW，即能产生通量为8×1015n/cm2•s的脉冲中子.中子散射的有效通量已与世界上公认最好的58MW的反应堆ILL相当.美国在橡树岭国家实验室成功地建造