Нейтронный дифрактометр Советский патент 1987 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для исследовани в области физики твердого тела ядер- нофизическими методами, в частности для изучения структуры веществ в кон денсированном состоянии с помощью дифракции медленных нейтронов.

Цель изобретения - увеличение скорости измерений путем повышения светосилы, снижение уровня фона и обес- печение возможности работы с образцами малого объема.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез нейтронного дифрактометра; на фиг. 2 - устройство поворотных коллиматоров; на фиг. 3 - схема системы детектирования.

Нейтронный дифрактометр содержит (фиг. ) трубу I, коллимируюво ю нейтронный поток 2, конический коллима- тор 3, установленный на трубе 1 с помощью разъемного соединения, держатель образца 4, блок 5 юстировки образца и приспособление 6 для крепления блока и держателя, детектиру- юп;ую систему 7, включающую набор кольцевых детекторов 8, каждый из которых состоит из отдельных счетчиков 9 (фиг. З). Детектирующая систе

ма изготовлена в виде подвижного мо- дуля, установлена на оси нейтрального пучка и окружена нейтронной заии- той, состоящей из неподвижной 10 и подвижной 11 частей. Перемещение детектирующей системы обеспечивается приводом 12 с помощью винта 13.

Каждый счетчик (фиг. 2) имеет собственный коллиматор 14, одетый на него и ориентированный на держатель образца 4 устройством, состоящим из ползунка 15 с кулисой 16. Коллиматор жестко закреплен на кулисе 16. Ролики (шестерни) 17 обеспечивают центрирование и перемещение детектирующей системы 7 в защите 10.

Нейтронный дифрактометр работает следующим образом.

Поток 2 тепловых монохроматических нейтронов, проходя через конус- ный коллиматор 3, попадает на образец 4, расположенный вдоль распространения нейтронного пучка соосно ему Нейтроны, отраженные по брегговским конусам рассеяния, регистрируются кольцевыми детекторами 8, каждый из которых дает информацию о суммарном отражении на конусе с определенным углом 20 рассеяния. Затем модуль

(фиг. 1) смещается на шаг и кольцевые детекторы дают информацию об отражении под углами последующих конусов .

Через m шагов первый кольцевой детектор займет положение второго, второй - третьего и т.д. Расстояние IT между кольцевыми детекторами в модуле (фиг, 2) кратно тагу перемещения модуля. Разность характеристик счетчиков, составляющих кольцевой детектор, не имеет значения, так как снимается суммарный сигнал от счетчиков, а ошибки, вносимые разностью характеристик отдельных кольцевых детекторов и усилителей, исключаются, так как информация о каждом угле отражения есть сумма показаний всех кольцевых детекторов. Количество счетчиков в кольцевом детекторе, количество детекторов в модуле и рабочий интервал углов выбираются из конструктивных соображений. Предлагаемый нейтронный дифрактометр состоит, например, из восьми кольцевых детекторов, каждый из которых содержит 16 счетчиков, а рабочий интервал углов рассеяния составляет 30-125.

Устройство, ориентирующее коллиматор на образец и состоящее из ползунка 15 с кулисой 16, движется с половинной скоростью по. сравнению с модулем или от самостоятельного привода, или от системы, соединенной с осями направляющих роликов (шестерен) 17, и поворачивает коллиматоры 14 кольцевых детекторов. Для обеспечения постоянного ориентирования коллиматора на образец необходимо вьшолнение следующего условия: осевая линия ползунка, на котором подвижно установлены кулисы с коллиматором, должна быть средней линией треугольника, вершинами которого являются центр образца и центры двух детекторов, а основание совпадает с направлением движения детекторов.

Коллиматор 3 крепится к трубе 1 с помощью разъемного соединения, например резьбового, для быстрой замены при смене образца. Нейтронный дифрактометр был опробован на модели, содержащей один кольцевой детектор радиусом 400 мм, содержащий 16 гелиевых счетчиков CHM-3I, с углом рассеяния 45-135 при соответствующем перемещении, равном 800 мм. Выигрыш в скорости измерения (по сравнению с прототипом) составил примерно порядок величины, причем была продемонстрирована возможность работы с образцами с минимальным объемом около 0,1 мм, недоступным существующим установкам. С учетом числа п кольцевых детекторов общей выигрыш в светосиле возрастает в п раз, а минимальный объем исследуемых образцов дополнительно уменьшается.

Формула изобретения

1. Нейтронный дифрактометр, содержащий входной коллиматор, держатель образца с блоками юстировки, систему детектирования с коллиматорами, расположенные по ходу пучка нейтронов и заключенные в блок нейтронной защиты, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения скорости измерений путем повышения светосилы и обеспечения работы с образцами малого объема, система детектирования выполнена в виде п(п l) соосных замкнутых кольцевых детекторов, расположенных соосно пучку нейтронов на одинаковом расстоянии друг от друга с возможностью поступательного перемещения вдоль нейтронного пучка, при этом входной коллиматор и держатель образца расположены на оси

нейтронного пучка.

2.Дифрактометр по п. 1, о т л и- чающ,ийся тем, что, с целью снижения уровня фона,- коллиматоры системы детектирования установлены с

возможностью одновременного углового и линейного перемещений.

3.Дифрактометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения работы с различными образцами и снижения уровня фона, входной коллиматор выполнен сменным и имеет форму койуса.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для исследования структуры веществ в конденсированном состоянии с помощью дифракции медленных нейтронов. Цель изобретения - увеличение скорости измерения путем повышения светосилы, снижение величины фона н обеспечение возможности работы устройства с образцами малого объема. Эта цель достигается тем, что система детектирог; вания выполнена в виде замкнутых кольцевых детекторов, расположенных перпендикулярно направлению нейтронного потока на одинаковом расстоянии друг от друга. Детекторы установлены с возможностью поступательного перемещения вдоль пучка иейтронов и поворота вокруг него. Расстояние между детекторами кратно шагу перемещения. 2 3.п. ф-лы, 3 ил. i (Я 4ib

11

I

/

Vat. 2

|

«пэ

РГ

CU

2J

е.