ПРЕРЫВАТЕЛЬ НЕЙТРОННОГО ПУЧКА С ОГРАНИЧЕННОЙ ПОЛОСОЙ ПРОПУСКАНИЯ Российский патент 2023 года по МПК G21K1/00 

Изобретение относится к области нейтронной физики и, в частности, к использованию нейтронных пучков для исследований структуры и динамики различных материалов, представляющих интерес для различных областей науки (физики, химии, биологии), например, для реализации нейтронной рефлектометрии - неразрушающего метода исследований структуры и магнетизма приповерхностных областей, слоев и многослойных покрытий.

Пучки от нейтронных источников содержат нейтроны с различными энергиями. Нейтронные методы исследований обычно требуют разделения нейтронов по энергиям. Для этого реализуется времяпролетный метод: с помощью прерывателя пучка (чоппера) формируются короткие нейтронные импульсы и по времени прибытия нейтронов на детектор определяется их скорость (энергия).

Известны прерыватели, которые применяют на импульсных источниках для отсечения нейтронов с длинами волн вне рабочего диапазона (S. Mattauch, A. Ioffe, D. Lott, A. Menelle, F. Ott, Z. Medic, VERITAS: a high-flux neutron reflectometer with vertical sample geometry for a long pulse spallation source. - J. Phys.: Conf. Ser. 711 (2016) 012009) [1]. Такие прерыватели синхронизированы с источником и сконструированы для работы с длительными импульсами, сформированными источником. Большой интерес представляют прерыватели, которые используют на источниках с постоянным потоком (на нейтронных реакторах).

Известен однодисковый прерыватель пучка нейтронов (Ю.А. Александров, Э.И. Шарапов, Л. Чер. Дифракционные методы в нейтронной физике. - М., Энергоиздат, 1981 г.) [2], (J. Niederhaus, J. Brenizer, Development of a Single-Disk Neutron Chopper for Time-of Flight Spectrometry at Penn State. - Trans. Am. Nucl. Soc. 89 (2003) 677.) [2]. Принцип его работы заключается в следующем. Диск прерывателя, содержащий поглощающий нейтроны материал, размещается перпендикулярно нейтронному пучку. В диске имеются одна или несколько радиальных прорезей. При вращении диска прорези пересекают нейтронный пучок и формируют короткие нейтронные импульсы («вспышки»), повторяющиеся через равные промежутки времени. Через каждую прорезь проходят нейтроны с различными скоростями. По времени t_d регистрации нейтронов детектором определяют их скорость ν, или длину волны

где h/m_n=ν₁≅3956 м/с - скорость нейтрона с длиной волны 1 Å, L_b - расстояние между диском и детектором (времяпролетная база). Таким образом получают интенсивности нейтронов в зависимости от длины волны (спектры). Измеряя, например, спектры падающего и рассеянного на образце пучков, можно получать сечения рассеяния в зависимости от длины волны.

Времяпролетное разрешение определяется длительностью импульса т, которая задается частотой вращения диска ƒ и угловой шириной радиальных прорезей α:

Поскольку τ одинаково для всех длин волн, времяпролетное разрешение Δλ₁ не зависит от длины волны. Частота вращения ƒ, число прорезей n и времяпролетная база L_b задают максимальную длину волны нейтронов, которые регистрируются детектором до прихода быстрых нейтронов из следующей вспышки:

Интенсивность пучка после прерывателя пропорциональна Δλ₁, поскольку

где Т₁ - коэффициент пропускания пучка. Выбор времяпролетного разрешения зависит от экспериментальной задачи и связан с выбором α.

Отсутствие возможности изменения времяпролетного разрешения при заданном диапазоне рабочих длин волн λ_max и фиксированной времяпролетной базе L_b является недостатком прерывателя. Также существенным недостатком однодискового прерывателя является пропускание нейтронов с длинами волн λ>λ_max, поскольку эти нейтроны регистрируются в тех же временных каналах, что и нейтроны с рабочими длинами волн, и служат фоном. Например, фоновые медленные нейтроны сильно ограничивают возможности нейтронной рефлектометрии (N.K. Pleshanov, Beam choppers for neutron reflectometers at steady flux reactors. - Nucl. Instrum. Methods A 866 (2017) 213) [4]; эффективно отражаясь от зеркальных образцов, они маскируют полезный сигнал для обычно малых коэффициентов отражения.

Известен двухдисковый прерыватель, предложенный и описанный в работах (А.А. van Well, Double disk chopper for neutron time-of-flight experiments. - Physica B180&181 (1992) 959) [5], (A.A. van Well, H. Fredrikze. On the resolution and intensity of a time-of-flight neutron refiectometer. - Physica В 357 (2005) 204) [6]. Этот прерыватель состоит из двух одинаковых дисков. Диски устанавливаются вдоль оси пучка на расстоянии L₂ друг от друга и синхронно вращаются с частотой ƒ. На каждом диске имеются одна или более (обычно две) радиальные прорези с угловой шириной β. Прорезь одного диска повернута относительно другого на угол β так, что система становится оптически непрозрачной: прорезь окна второго диска открывается в момент закрытия прорези первого. Длительность нейтронного импульса, сформированного прерывателем, линейно растет с длиной волны на интервале от 0 до

и линейно падает до 0 на интервале от λ₂ до λ_max=2λ₂. В данном случае времяпролетное разрешение

Очень медленные нейтроны определенных длин волн проходят через прерыватель во время прохождения через пучок следующих прорезей второго диска и регистрируются в тех же временных каналах, что и нейтроны с рабочими длинами волн. В данном случае длины волн фоновых медленных нейтронов заметно превышают λ_max. Тем не менее, с двухдисковым прерывателем фоновые медленные нейтроны также ограничивают возможности нейтронной рефлектометрии [4]. Для отсечения применяют трансмиссионный фильтр в виде зеркала с покрытием Ni на прозрачных для нейтронов кремниевых пластинах (frame overlap mirror) (R.A. Campbell, H.P. Wacklin, I. Sutton, R. Cubitt, G. Fragneto. FIGARO: The new horizontal neutron refiectometer at the ILL. - Eur. Phys. J. Plus 126 (2011) 107) [7], (M. James, A. Nelson, S.A. Holt, T. Saerbeck, W.A. Hamilton, F. Klose, The multipurpose time-of-flight neutron reectometer "Platypus" at Australia's OPAL reactor. - Nucl. Instrum. Methods A 632 (2011) 112) [8]. Фоновые медленные нейтроны полностью отражаются от покрытия Ni, тогда как нейтроны из рабочего диапазона длин волн проходят через зеркальный фильтр. Необходимость использования дополнительного устройства длиной до 1 м и более, сложного в изготовлении из-за высоких требований к плоскостности сборки из кремниевых пластин, является недостатком прерывателя. Также следует упомянуть потери нейтронов из рабочего диапазона длин волн из-за поглощения в кремниевых пластинах, особенно заметного для нейтронов с большими длинами волн, которых в спектре изначально мало. Еще нужно отметить: из сравнения (2) и (6) следует, что, в отличие от однодискового, двухдисковый прерыватель уменьшает долю нейтронов с малыми длинами волн, которые требуются для измерения очень малых коэффициентов отражения в области больших переданных импульсов.

Как и в случае однодискового прерывателя, недостатком является то, что при заданной λ_max и фиксированной геометрии (расстояниях L₂ и L_b) времяпролетное разрешение не может быть изменено. Оперативное изменение времяпролетного разрешения требует перемещения на значительное расстояние достаточно громоздкой механической системы с вращающимся диском для изменения расстояния L₂. Поэтому для изменения времяпролетного разрешения используют несколько дисков на разных расстояниях друг от друга - весьма дорогостоящее решение, которое увеличивает размер прерывателя. Так, на нейтронном рефлектометре FIGARO (Институт Лауэ-Ланжевена, Гренобль, Франция), выбирая из четырех дисков разные пары, дискретно изменяют расстояние L₂ между дисками и относительное разрешение в соответствии с формулой (6): Δλ₂/λ=1.2, 3.0, 4.2, 5.6, 8.6 или 9.8% [7].

Наиболее близким к изобретению является прерыватель с ограниченной полосой пропускания, который рассмотрен в качестве прототипа (N.K. Pleshanov, Neutron bandpass limiting chopper. - Nucl. Instrum. Methods A 872 (2017) 139-143) [9].

Данный прерыватель представляет собой конструкцию, состоящую из двух дисков с радиальными прорезями и расположенного между ними отсекателя фоновых медленных нейтронов. Диски и отсекатель синхронно вращаются в одном направлении. Диски задают диапазон рабочих длин волн λ<λ_max, где λ_max определена в (3). Первый диск назовем полосовым, поскольку он определяет рабочую спектральную полосу (диапазон рабочих длин волн) при наличии второго диска, который является основным, т.к. именно он задает времяпролетное разрешение, совпадающее в большей части диапазона рабочих длин волн с времяпролетным разрешением однодискового прерывателя с такими же прорезями. Поэтому доля рабочих нейтронов с малыми длинами волн в пучке не уменьшается, как в случае с двухдисковым прерывателем. Угловая ширина полосового диска задается отношением расстояния от него до основного диска к расстоянию от основного диска до детектора [9]. Через противоположные прорези полосового - первого диска, и основного - второго диска, проходят только нейтроны с рабочими длинами волн. Отсекатель перехватывает и поглощает очень медленные нейтроны, которые могли бы пройти через прерыватель во время прохождения через пучок следующих прорезей основного диска. Таким образом, прерыватель пропускает нейтроны с ограниченным диапазоном длин волн: проходят только нейтроны из рабочего диапазона длин волн. Отсекатель может быть сконструирован в виде пластин, соединяющих диски, либо в виде прикрепленных к второму диску ребер, но наиболее перспективным было признано решение в виде ротора с лопастями на оси основного диска [9]. Для изменения времяпролетного разрешения добавляется диск, который идентичен основному и устанавливается после него с возможностью синхронизации их вращения в том же направлении и вокруг той же оси. Время открытия для пучка находящихся друг против друга прорезей идентичных дисков и, как следствие, времяпролетное разрешение можно изменять, меняя разность фаз вращения этих дисков. Для работы с перемещающимся нейтронным детектором добавляется диск, который идентичен полосовому, и устанавливается перед ним с возможностью синхронизации их вращения в том же направлении и вокруг той же оси. Меняя разность фаз вращения этих дисков, можно изменять время открытия для пучка находящихся друг против друга прорезей идентичных дисков и, как следствие, эффективную угловую ширину. Это позволяет приводить ее в соответствие с расстоянием от основного диска до детектора и работать с перемещающимся нейтронным детектором.

Основные достоинства прототипа в том, что он не пропускает фоновые медленные нейтроны, поэтому не нужно использовать технологически сложное дополнительное устройство - зеркальный трансмиссионный фильтр, и не уменьшает долю рабочих нейтронов в пучке с малыми длинами волн, а использование дополнительных дисков перед полосовым диском и/или после основного диска позволяет работать с перемещающимся нейтронным детектором и/или изменять времяпролетное разрешение при заданном диапазоне рабочих длин волн. Дополнительные диски располагаются вблизи полосового и/или основного диска и не увеличивают габариты прерывателя. С дополнительным диском после основного диска времяпролетное разрешение можно менять при фиксированной геометрии: фиксированных расстояниях между дисками и между отсекателем и дисками.

Основным недостатком описанного прототипа является его сложность. Вращающейся элемент в виде ротора с широкими лопастями, в отличие от тонких дисков, имеет значительную протяженность вдоль оси вращения. Из-за больших скоростей вращения широких лопастей при эксплуатации прерывателя для предотвращения разрушения устройства требуется специальная конструкция отсекателя с использованием достаточно прочных материалов, а также откачка воздуха в области вращения лопастей. Это реализуется созданием вакуумного кожуха для основного диска и отсекателя, или вакуумированием большего объема вдоль нейтронного тракта, что усложняет эксплуатацию устройства. Откачка воздуха предполагает наличие достаточно толстых, входного и выходного, окон для нейтронов, что влечет за собой поглощение части нейтронов из рабочего спектра в материале окон, и особенно заметно уменьшатся изначально малые потоки нейтронов с большими длинами волн.

Технический эффект заявляемого изобретения заключается в упрощении конструкции и эксплуатации прерывателя, а также уменьшении потерь нейтронов из рабочего спектра при сохранении таких технических характеристик прототипа, как устранение фоновых медленных нейтронов, возможность работы с разным времяпролетным разрешением и разной времяпролетной базой при фиксированной геометрии.

Технический эффект достигается за счет того, что в нейтронном прерывателе с ограниченной полосой пропускания, включающем полосовой диск, который задает диапазон рабочих длин волн при наличии основного диска, определяющего времяпролетное разрешение, и расположенный между ними отсекатель фоновых медленных нейтронов, а также два дополнительных диска, один из которых идентичен основному диску и устанавливается после него при необходимости изменения времяпролетного разрешения, а второй дополнительный диск идентичен полосовому диску и используется при необходимости работы с перемещающимся нейтронным детектором, причем все диски имеют одинаковое количество радиальных прорезей, выполнены с применением материала, поглощающего нейтроны, и установлены последовательно и соосно вдоль оси пучка с возможностью их синхронизированного вращения, новым является то, что отсекатель медленных нейтронов выполнен в виде диска, имеющего то же количество прорезей, что и прочие диски, причем конечные по ходу вращения края прорезей полосового диска, диска отсекателя и основного диска расположены напротив друг друга, и угловая ширина "a₂ прорезей диска отсекателя выбирается из условия где n - количество прорезей в дисках, α₁ - угловая ширина прорезей полосового диска и α₃ - угловая ширина прорезей основного диска, а расстояние L₂₃ между диском отсекателя и основным диском выбирается из условия где L₁₃ - расстояние между полосовым и основным дисками.

Как и прототип, предлагаемое изобретение лишено тех недостатков, которые были отмечены у других аналогов.

Из источников патентной и научно-технической информации подобное устройство не выявлено.

Заявляемые конструктивные признаки нового устройства позволили исключить использование вращающегося элемента в виде ротора с широкими лопастями, имеющего значительную протяженность вдоль оси вращения и требующего разработки сложной специальной конструкции на основе прочных материалов и откачки воздуха в области размещения прерывателя при его эксплуатации.

На Фиг. 1 представлена схема заявляемого прерывателя нейтронного пучка, который включает: поз. 1 - полосовой диск, 2 - диск отсекателя и 3 - основной диск; диски устанавливаются перпендикулярно нейтронному пучку; L₁₂, L₂₃ - расстояния между дисками, соответственно, 1 и 2, 2 и 3. Диск 1 вращается двигателем поз. 6, диски 2 и 3 - двигателем поз. 7 (при большом расстоянии L₂₃ каждый диск может вращаться своим двигателем). При необходимости изменения времяпролетного разрешения после диска 3 устанавливается идентичный ему - дополнительный диск 4. При необходимости изменения времяпролетной базы перед диском 1 устанавливается идентичный ему - дополнительный диск 5. Диски 4 и 5 вращаются двигателями 8 и 9, соответственно. Диски 4 и 5 располагаются на минимально возможном расстоянии от дисков, соответственно, 3 и 1, поэтому габариты прерывателя увеличиваются незначительно. Число прорезей одинаково на всех дисках. На каждом диске радиальные прорези одинаковы и расположены эквидистантно по окружности диска. Выбор радиуса дисков и длины радиальных прорезей зависит от сечения нейтронного пучка, для которого проектируется прерыватель. Диски на периферии содержат материал, поглощающий нейтронный пучок.

Оптимальное число прорезей зависит от технических решений, обеспечивающих требуемый диапазон частот вращения дисков и точность геометрии прорезей. С большим числом прорезей кратно уменьшается частота вращения, но увеличиваются требования к точности размеров и расположению прорезей на дисках. Возможная конструкция диска с 4 прорезями с угловой шириной α показана на Фиг. 1.

Все диски вращаются синхронно в одном направлении. Конечные (по движению) края прорезей всех дисков при их вращении должны оставаться напротив друг друга. На Фиг. 2 представлена диаграмма время-расстояние, поясняющая работу заявляемого прерывателя, приведены траектории нейтронов с характерными длинами волн. По оси абсцисс отложено время t пересечения нейтронной траектории с диском 1, по оси ординат - координата х вдоль пучка. Масштаб времени и период Т_р повторяемости импульсов задается частотой ƒ вращения дисков. Момент пересечения нейтронной траектории с другим диском зависит от длины волны (скорости) нейтрона и расстояния между дисками. Чем меньше длина волны, тем меньше время пролета между дисками и более крутая траектория на диаграмме время-расстояние.

Для выбора параметров и режима работы прерывателя при времяпролетных измерениях следует задать диапазон рабочих длин волн, т.е. λ_max, и времяпролетное разрешение, т.е. Δλ.

Через противоположные прорези дисков 1 и 3 проходят нейтроны с длинами волн до

где L₁₃ - расстояние между дисками 1 и 3. Таким образом, как и в случае прототипа, первый диск является полосовым, т.к. определяет спектральную полосу (диапазон) рабочих длин волн. В свою очередь, величина λ_max задает частоту вращения дисков:

При данной частоте максимальная длина волны нейтронов, регистрируемых детектором до прихода быстрых нейтронов из следующей вспышки, совпадает с λ_max. Теперь L_b - это расстояние от диска 3 до детектора. После подстановки (8) в (7) находим угловую ширину прорезей диска 1, которая не зависит от λ_max:

Длительность формируемых импульсов и, значит, времяпролетное разрешение для длин волн λ≤λ_с, где

такое же, как у однодискового прерывателя с α=α₃, а именно:

Угловая ширина прорезей задается выбором отношения Δλ₃/λ_max:

При λ_с<λ<λ_max, длительность «вспышки» линейно уменьшается с длиной волны, поэтому времяпролетное разрешение

Оптимальными будут прорези с α₃<<α₁, когда времяпролетное разрешение в значительной мере определяется диском 3. Это условие выполняется при L₁₃/L_b<<Δλ₃/λ_max, что ограничивает выбор оптимального расстояния L₁₃. Диск 3 задает времяпролетное разрешение и является основным. Как и с прототипом, доля рабочих нейтронов с малыми длинами волн в пучке не уменьшается.

Диск 2 - отсекатель, вводится, чтобы предотвратить прохождение нейтронов с очень малыми скоростями через следующие прорези вращающегося диска 3. При этом диск 2 не должен препятствовать прохождению нейтронов с рабочими длинами волн. Эти условия выполняются при выборе угловой ширины прорезей диска 2

и расстояния между дисками 2 и 3 в интервале значений:

В этом случае прерыватель пропустит только нейтроны с рабочими длинами волн.

Рассмотрим работу заявляемого прерывателя нейтронного пучка с ограниченной полосой прерывания.

Нейтронный источник с непрерывным потоком испускает нейтроны с широким диапазоном длин волн (скоростей). С помощью диафрагм формируется нейтронный пучок с определенным сечением (шириной и высотой) и расходимостью (горизонтальной и вертикальной). Коллимированный диафрагмами пучок нейтронов проходит через прорезь 1-го на пути нейтронного пучка диска в моменты, когда вращающаяся прорезь пересекает пучок. Эти нейтроны с длинами волн менее λ_c беспрепятственно проходят через противоположные прорези 2-го и 3-го дисков, нейтроны с длинами волн λ_с<λ<λ_max беспрепятственно проходят через прорезь 2-го диска и частично проходят через прорезь 3-го диска, нейтроны с длинами волн более λ_max поглощаются в материале 2-го или 3-го диска. В результате формируется импульс, длительность которого одинакова для нейтронов с длинами волн менее λ_с и линейно уменьшается до 0 на интервале длин волн λ_с<λ<λ_max.

На Фиг. 3 представлены расчеты спектральных плотностей потока нейтронов от источника с температурой 30K без прерывателей (0) и с прерывателями, включающими два (1,3) и три (1,2,3) диска. Расчеты зависимостей от нейтронной длины волны λ проведены по программному пакету McStas [10]. При трассировке лучей пучок формируется двумя диафрагмами шириной 1 мм и высотой 10 мм с коллимационным расстоянием 1 м и использованы параметры прерывателя, который производится для нейтронного рефлектометра SONATA (реактор ПИК, Гатчина) с времяпролетной базой L_b=5250 мм: количество прорезей в дисках n=4, средний радиус расположения прорезей на дисках R₀=250 мм, расстояние между дисками 1 и 3 L₁₃=1500 мм, расстояние между дисками 2 и 3 L₂₃=220 мм, угловые ширины прорезей α₁=25.7° (диск 1), α₂=12.0°, (диск 2), α₃=1.35° (диск 3). Диапазон рабочих длин волн с λ_max=20 Å задан частотой вращения ƒ=9.42 с^-1. Приведенные выше значения α₂ и L₂₃ обеспечивают выполнение условий (14) и (15) при значениях α₃ до 9°. Для α₃=1.35° расчеты на Фиг. 3 не меняются с более компактной парой дисков 2 и 3, скажем, при α₂=2.5° и L₂₃=50 мм.

На Фиг. 3 видно, что прерыватель с двумя дисками (1 и 3) пропускает медленные нейтроны, которые проходят через следующее открытие диска 3 для пучка. Диапазон длин волн таких нейтронов от 69 до 90 Å, который можно найти из схемы на Фиг. 2, практически совпадает с диапазоном, полученным точными расчетами по программному пакету McStas. С тремя дисками (1,2,3), т.е. при введении диска 2 пропускание нейтронов в рабочем диапазоне длин волн не меняется, а более медленные нейтроны полностью отсутствуют в прошедшем через прерыватель пучке.

На Фиг. 4 приведены зависимости разрешения по длине волны Δλ в рабочем диапазоне длин волн, которые были получены из простой теории по формуле (13) (кривая) и по точному численному расчету по McStas (точки). Зависимости в основном совпадают. Согласно простой теории, времяпролетное разрешение Δλ равно 0.3 Å для нейтронов с длинами волн до λ_с=19 Å и линейно падает до 0 на интервале от λ_с=19 Å до λ_max=20 Å. В точных численных расчетах (Фиг. 4) переходы вблизи λ_с и λ_max немного сглаживаются, и через прерыватель не проходят нейтроны с длинами волн выше 20.25 Å, что немного превышает заданную максимальную длину волны 20 Å. Это связано с конечной расходимостью пучка, которая не учитывается в простой теории. Наличие нейтронов с длинами волн от 20 Å до 20.25 Å не влияет на работоспособность прерывателя, поскольку эти нейтроны регистрируются во временных каналах нейтронов высоких энергий с длинами волн от 0 до 0.25 Å, которые практически никогда не используются и обычно даже не доставляются до прибора с прерывателем (транспортные нейтроноводы, не пропускают нейтроны с высокими энергиями).

Таким образом, устройство не пропускает фоновые медленные нейтроны, не уменьшает долю рабочих нейтронов в пучке с малыми длинами волн, а использование дополнительных дисков перед полосовым диском и/или после основного диска позволяет работать с перемещающимся нейтронным детектором и/или изменять времяпролетное разрешение при заданном диапазоне рабочих длин волн и фиксированных расстояниях между дисками. Мы видим, что при новой конструкции устройства технические характеристики, свойственные прототипу, сохранены. При этом конструкция прерывателя существенно упрощается по сравнению с прототипом за счет замены ротора с широкими лопастями тонким диском, поэтому не требуется откачки воздуха из объема с отсекателем, в связи с чем облегчается эксплуатация устройства и исключаются потери нейтронов в материале входного и выходного окон на вакуумном кожухе.

Подобный прерыватель производится и будет использован на нейтронном рефлектометре SONATA (реактор ПИК, Гатчина); основные параметры прерывателя приведены выше.

Источники информации

1. S. Mattauch, A. Ioffe, D. Lott, A. Menelle, F. Ott, Z. Medic, VERITAS: a high-flux neutron refiectometer with vertical sample geometry for a long pulse spallation source. - J. Phys.: Conf. Ser. 711 (2016) 012009.

2. Ю.А. Александров, Э.И. Шарапов, Л. Чер. Дифракционные методы в нейтронной физике. - М., Энергоиздат, 1981 г.

3. J. Niederhaus, J. Brenizer, Development of a Single-Disk Neutron Chopper for Time-of Flight Spectrometry at Perm State. - Trans. Am. Nucl. Soc. 89 (2003) 677.

4. N.K. Pleshanov, Beam choppers for neutron reflectometers at steady flux reactors. -Nucl. Instrum. Methods A 866 (2017) 213.

5. A.A. van Well, Double disk chopper for neutron time-of-flight experiments. - Physica B180&181 (1992) 959.

6. A.A. van Well, H. Fredrikze. On the resolution and intensity of a time-of-flight neutron refiectometer. - Physica В 357 (2005) 204.

7. R.A. Campbell, H.P. Wacklin, I. Sutton, R. Cubitt, G. Fragneto. FIGARO: The new horizontal neutron refiectometer at the ILL. - Eur. Phys. J. Plus 126 (2011) 107.

8. M. James, A. Nelson, S.A. Holt, T. Saerbeck, W.A. Hamilton, F. Klose, The multipurpose time-of-flight neutron reectometer "Platypus" at Australia's OPAL reactor. - Nucl. Instrum. Methods A 632 (2011) 112.

9. N.K. Pleshanov, Neutron bandpass limiting chopper. - Nucl. Instrum. Methods A 872 (2017) 139-143.

10. P. Willendrup, E. Farhi, E Knudsen., U. Filges, K. Lefmann, McStas: past, present and future. - Journal of Neutron Research 17 (2014) 35.

Изобретение относится к прерывателю нейтронного пучка с ограниченной полосой пропускания нейтронов. Прерыватель включает синхронно вращающиеся вокруг одной оси диски с эквидистантно расположенными прорезями. Полосовой диск определяет рабочую спектральную полосу при наличии основного диска, который задает времяпролетное разрешение. Между ними расположен диск отсекателя, который поглощает фоновые медленные нейтроны. Для изменения времяпролетного разрешения после основного диска устанавливается идентичный ему дополнительный диск. При необходимости изменения времяпролетной базы перед полосовым диском устанавливается идентичный ему дополнительный диск. Подходящие параметры прерывателя обеспечиваются введением разности фаз вращения идентичных дисков, которое меняет время открытия для пучка находящихся друг против друга прорезей. Техническим результатом является упрощение конструкции, облегчение эксплуатации устройства и уменьшение потерь нейтронов. 4 ил.

Прерыватель нейтронного пучка с ограниченной полосой пропускания, включающий полосовой диск, который задает диапазон рабочих длин волн при наличии основного диска, определяющего времяпролетное разрешение, и расположенный между ними отсекатель фоновых медленных нейтронов, а также два дополнительных диска, один из которых идентичен основному диску и устанавливается после него при необходимости изменения времяпролетного разрешения, а второй дополнительный диск идентичен полосовому диску и используется при необходимости работы с перемещающимся нейтронным детектором, причем все диски имеют одинаковое количество радиальных прорезей, и как отсекатель выполнены с применением материала, поглощающего нейтроны, и установлены последовательно и соосно вдоль оси пучка с возможностью их синхронизированного вращения, отличающийся тем, что отсекатель медленных нейтронов выполнен в виде диска, имеющего то же количество прорезей, что и прочие диски, причем конечные по ходу вращения края прорезей полосового диска, диска отсекателя и основного диска расположены напротив друг друга, и угловая ширина α₂ прорезей диска отсекателя выбирается из условия где n - количество прорезей в дисках, α₁ - угловая ширина прорезей полосового и α₃ - угловая ширина прорезей основного диска, а расстояние L₂₃ между диском отсекателя и основным диском выбирается из условия где L₁₃ - расстояние между полосовым и основным дисками.