НЕЙТРОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР Российский патент 1997 года по МПК G01N23/204 

Описание патента на изобретение RU2091777C1

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для исследования атомной динамики веществ в конденсированном состоянии с помощью неупругого некогерентного рассеяния медленных нейтронов.

Изобретение дает возможность постановки новых задач, традиционно считавшихся недоступными для нейтронных методов из-за отсутствия достаточного количества исследуемого материала. К ним относятся исследования вещества при высоких давлениях в алмазных наковальнях, изучение веществ синтезированных в экстремальных условиях, исследование небольших количеств высокоактивных облученных веществ, веществ, сильнопоглощающих тепловые нейтроны (гелий-3, соединения бора, кадмия, самария), биологических объектов и т.д.

Известен нейтронный спектрометр NERA-PR [1]состоящий из зеркального нейтроновода с апертурой 50х160 мм2,держателя образца, фильтра, анализатора и детектора, установленный на импульсном реакторе ИБР-2. Прибор имеет большую пролетную базу реактор-образец (≈ 109 м), что обеспечивает хорошее энергетическое разрешение 5%
Недостатком этого прибора является то, что исследуемый образец должен быть объемом в несколько десятков см3.

Наиболее близким к предлагаемому является нейтронный спектрометр КДСОГ-М [2] состоящий из входного коллиматора с максимальным сечением окна 120х160 мм2, держателя образца, фильтра, анализатора, коллиматора, детектора и системы набора и обработки информации, установленный также на реакторе ИБР-2. Пролетная база реактор-образец у этого прибора составляет ≈ 30 м, что ухудшает энергетическое разрешение до 15% но дает возможность работать с образцами объемом в несколько см3.

Недостатком прототипа является невозможность проводить измерения на образцах объемом менее одного см3.

Технический результат изобретения данное устройство при уровне энергетического разрешения 15% позволяет работать с образцами размером в несколько мм3. Получение искомой информации может быть достигнуто путем снижения фонового излучения, а также путем увеличения светосилы прибора за счет регистрации всего излучения, рассеянного образцом под данным углом.

Технический результат достигается тем, что предложен нейтронный спектрометр, состоящий из входного коллиматора, держателя образца, фильтра, анализатора, выходного коллиматора, детектора, системы контроля положения образца, системы набора и обработки информации, причем фильтр, анализатор, коллиматор и детектор выполнены кольцевыми в виде замкнутых систем расположенных соосно падающему пучку нейтронов в плоскостях, перпендикулярных к направлению падающего пучка нейтронов, а размер выходного отверстия входного коллиматора составляет 1,0-1,1 поперечного размера образца.

Кроме того, держатель образца закреплен соосно на входном коллиматоре.

В спектрометре обеспечивается жесткая коллимация падающего на образец нейтронного пучка строго в соответствии с размером образца (коллимация первичного пучка нейтронов осуществляется на длине 4 м с помощью последовательно сходящихся коллиматоров, выполненных из различных поглощающих нейтроны и гамма-излучение материалов: сталь, свинец, борированный полиэтилен, кадмий; последняя секция коллиматора сменная с коническим каналом от 30 мм до нескольких мм в диаметре), что позволяет снизить фоновое излучение за счет уменьшения доли нейтронов, прошедших мимо образца. Кольцевой фильтр, кольцевой анализатор и кольцевой детектор расположены в плоскостях, перпендикулярных к направлению падающего пучка нейтронов, что позволяет увеличить светосилу прибора за счет регистрации рассеянных нейтронов в большом телесном углу.

На фиг. 1 показана принципиальная схема прибора в плане; на фиг. 2 то же, вид сбоку.

Нейтронный спектрометр содержит входной коллиматор 1, держатель образца 2, кольцевой фильтр 3, состоящий из n блоков пиролитического графита, кольцевой анализатор 4, состоящий из n пластин пиролитического графита, кольцевой коллиматор 5, кольцевой детектор 6, состоящий из n гелиевых счетчиков, систему контроля положения образца 7 теодолит ТБ-3 и систему набора и обработки информации 8, содержащую временной анализатор в системе КАМАК и РС АТ-286.

Нейтронный спектрометр смонтирован внутри защиты от фона реактора, которая представляет собой замкнутый цилиндрический объем, соосный пучку падающих нейтронов. На внутренней поверхности защиты закреплен кольцевой детектор 6. Кольцевые фильтр 3, анализатор 4 и коллиматор 5 размещены на общей платформе, которая опирается на торцевую поверхность защиты и которая с помощью микрометрических винтов отъюстирована соосно и перпендикулярно падающему пучку. В центре платформы имеется отверстие, где располагается образец в соответствующих условиях: наковальнях для создания высокого давления, криостате или нагревателе.

Нейтронный спектрометр работает следующим образом.

Импульсный поток нейтронов из замедлителя реактора, проходя через входной конусный коллиматор 1, выполненный из различных поглощающих материалов (с выходным сечением в несколько мм2, в соответствии с размером образца), попадает на образец, где происходит изменение энергии нейтронов. Держатель образца 2 имеет две степени свободы, что позволяет отъюстировать образец относительно выходного окна коллиматора с точностью до 0,1 мм. Положение образца проверяется системой контроля положения образца 7 теодолитом ТБ-3. Энергетический анализ рассеянных на образце нейтронов осуществляется кольцевым анализатором 4, используя брегговское отражение. Для подавления отражений высших порядков применяется кольцевой фильтр 3, расположенный перед анализатором. Отраженные анализатором нейтроны, пройдя кольцевой коллиматор 5, регистрируются счетчиками кольцевого детектора 6. Энергетическое распределение интенсивности рассеяния фиксируется в процессе измерения временным анализатором в системе КАМАК. По окончании эксперимента эта информация по каналу прямой связи передается в память PC AT-286. На ЭВМ реализована система обработки информации 8, позволяющая суммировать спектры, снятые всеми n счетчиками. Таким образом, регистрируются практически все нейтроны, рассеянные под определенным углом (в данном случае 90o), что более чем на порядок увеличивает светосилу прибора по сравнению с существующими спектрометрами, в которых регистрируется небольшая доля рассеянного под данным углом излучения (менее 5% ). Дальнейшее усовершенствование прибора может быть достигнуто за счет увеличения числа углов, под которыми одновременно происходит анализ энергии рассеянных нейтронов.

Источники информации
1. Proceedings of the Twelfth Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources ICANS-XII 24-28 May 1993, Abington, U.K. Volume 1, pp. 89-96 Editors: U. Steigenberger, T. Broome, G. Rees, A. Soper
2. Г. Балука и др. Спектрометр обратной геометрии КДСОГ-М на реакторе ИБР-2. Сообщение ОИЯИ Р13-84-242, Дубна, 1984.

Похожие патенты RU2091777C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ВАКУУМНЫХ УСТАНОВКАХ 2004
  • Медведев Александр Александрович
  • Стрелков Вячеслав Сергеевич
RU2271550C2
СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В УСТАНОВКАХ ТИПА ТОКАМАК 2000
  • Саврухин П.В.
RU2191410C2
Способ определения пространственной структуры крупномасштабных неоднородностей надатомных размеров конденсированного состояния вещества 1987
  • Элер Гейнц
  • Элер Инес
SU1498245A1
НЕЙТРОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР НА БАЗЕ ПРОТОННОГО ТЕЛЕСКОПА 2010
  • Богдзель Андрей Алексеевич
  • Пантелеев Цветан Ценов
  • Милков Васил Михайлов
RU2445649C1
СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АТОМОВ, ПОКИДАЮЩИХ ПЛАЗМУ, В УСТАНОВКАХ ТОКАМАК 2005
  • Медведев Александр Александрович
  • Стрелков Вячеслав Сергеевич
RU2297649C1
Способ экспресс-анализа ингибирования живых белковых молекул 2021
  • Доля Сергей Николаевич
RU2776326C1
Нейтронный дифрактометр 1985
  • Соменков Виктор Александрович
  • Глазков Виктор Павлович
  • Мишенский Владимир Олегович
  • Наумов Игорь Васильевич
  • Станкевич Юрий Иосифович
  • Шильштейн Сана Шаевич
SU1293594A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА 1997
  • Жалсараев Б.Ж.
RU2130604C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ОБРАЗЦА 2009
  • Арзуманов Семен Самвелович
  • Бондаренко Лев Николаевич
  • Морозов Василий Иванович
  • Панин Юрий Николаевич
  • Стрепетов Александр Николаевич
  • Чернявский Сергей Михайлович
RU2411507C1
Устройство для рентгенофлуоресцентного анализа вещества 1982
  • Варлачев Валерий Александрович
  • Солодовников Евгений Семенович
SU1045094A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 091 777 C1

Реферат патента 1997 года НЕЙТРОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР

Использование: исследование атомной динамики вещества с помощью неупругого некогерентного рассеяния медленных нейтронов. Сущность изобретения: устройство позволяет исследовать образцы размером несколько мм3 при уровне энергетического разрешения не ниже 15% и представляет собой нейтронный спектрометр, состоящий из входного коллиматора, держателя образца, фильтра, анализатора, коллиматора, детектора, системы контроля положения образца, системы набора и обработки информации. Фильтр, анализатор, коллиматор и детектор выполнены кольцевыми в виде замкнутых систем, расположенных соосно падающему пучку нейтронов, в плоскостях перпендикулярных к направлению падающего пучка нейтронов. Размер отверстия входного коллиматора составляет 1,0-1,1 поперечного размера образца, при этом держатель образца закреплен соосно на входном коллиматоре. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 091 777 C1

1. Нейтронный спектрометр, содержащий входной коллиматор, держатель образца, фильтр, анализатор, коллиматор, детектор и систему набора и обработки информации, отличающийся тем, что дополнительно введена система контроля положения образца, а фильтр, анализатор, коллиматор и детектор выполнены кольцевыми в виде соосных замкнутых систем, расположенных соосно падающему пучку нейтронов в плоскостях, перпендикулярных направлению падающих нейтронов, а размер выходного отверстия входного коллиматора составляет 1,0 1,1 поперечного размера образца. 2. Спектрометр по п.1, отличающийся тем, что держатель образца закреплен соосно на входном коллиматоре.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2091777C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Procceedings of the Twelgth meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources
IGANS - XII, 24-28 may, 1993, Abington, U.K., v.1, p
Способ размножения копий рисунков, текста и т.п. 1921
  • Левенц М.А.
SU89A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Балука Г
и др
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Насос 1917
  • Кирпичников В.Д.
  • Классон Р.Э.
SU13A1
- Дубна, 1984.

RU 2 091 777 C1

Авторы

Глазков В.П.

Наумов И.В.

Сырых Г.Ф.

Даты

1997-09-27Публикация

1995-10-09Подача