[實用新型]一種用于中子小角散射的掠入射實驗裝置

有效

• 申請號: 201820423209.2
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN208140611U
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 陳杰;閆冠云;孫良衛;王云;鄒林;黃朝強;劉棟;陳良;孫光愛;薛艷梅;龔建
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G01N23/202
• 分類號: G01N23/202
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

本實用新型公開了一種用于中子小角散射的掠入射實驗裝置。該實驗裝置包含準直組件、固定基座、深度掃描限束組件、多維度運動組件、樣品臺組件。該實驗裝置采用的反射實驗幾何實現了薄膜樣品小角散射信號的測量，采用的限束孔位置及大小均連續可調的限束組件實現了大型機械部件表層小角散射信號的深度掃描。本實用新型的用于中子小角散射的掠入射實驗裝置配合中子小角散射譜儀使用，可有效測量薄膜樣品內部和大機械部件表層的小角中子散射信號，同時可以實現大機械部件近表層結構的深度掃描，具有結構簡單、性能可靠的特點，應用前景廣泛。

技術領域

本實用新型屬于中子小角散射應用中的環境加載技術領域，具體涉及一種用于中子小角散射的掠入射實驗裝置。

背景技術

中子小角散射為無損深度檢測的一種有效手段，可探測固態或者液態系統中納米到亞微米尺度的結構信息，對于材料科學、生物制藥、物理研究、工程應用等都具有重要意義。常規小角實驗采用透射幾何，測量信號與樣品厚度密切相關，因此很難測量薄膜樣品內部與機械部件表層結構特征。掠入射中子小角散射指的是中子以很小的角度，即材料臨界角附近的角度入射到樣品表面發生的小角度散射信號，由于采用了反射幾何，因此可以測量薄膜樣品內的納米及亞微米尺度結構信息，以及大型機械部件深度方向的結構變化特征。

小角中子散射技術在國內正處于起步階段，相應的各種技術發展尚有所欠缺。中國專利文獻庫公開了名稱為《一種用于掠入射X射線小角散射實驗的真空冷熱臺》（公開號：CN106979957A）的專利申請，該專利申請提供了一種適用于X射線小角的掠入射實驗測量裝置，但是由于X射線與中子具有很大差異，該發明的準直、屏蔽以及整體結構都不適用于中子小角散射。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于中子小角散射的掠入射實驗裝置。

本實用新型的用于中子小角散射的掠入射實驗裝置，其特點是，所述的實驗裝置包括準直組件、固定基座、深度掃描限束組件、多維度運動組件和樣品臺組件；

所述的準直組件包括同水平軸的源光闌、真空飛行腔和樣品光闌，真空飛行腔為水平放置的密閉的真空腔，入口端窗口安裝源光闌，出口端窗口安裝樣品光闌；

所述的深度掃描限束組件包括入射束限束裝置和出射束限束裝置；所述的固定基座的上表面為平面，上表面安裝有多維度運動組件，入射束限束裝置和出射束限束裝置對稱安裝在多維度運動組件的兩側，樣品臺組件固定在多維度運動組件的上面；

所述的多維度運動組件包含橫向、縱向、垂直方向的三維平動裝置和繞橫向軸、繞縱向軸、繞垂直軸的三維轉動裝置；所述的樣品臺組件包括樣品固定裝置和包覆在樣品固定裝置外表面的復合屏蔽層；所述的準直組件、深度掃描限束組件的外表面包覆中子屏蔽材料；

所述的實驗裝置的工作過程如下：

中子束從源光闌入射，經真空飛行腔后，從樣品光闌穿出，再經入射束限束裝置入射至樣品臺組件的樣品表面，在樣品的表層反射或透射，反射或透射的中子束從出射束限束裝置穿出后到達中子探測器。

所述的真空飛行腔的入口端窗口和出口端窗口材料為藍寶石或金屬鋁。

所述的真空飛行腔安裝有中子導管，中子導管的數量可調。

所述的入射束限束裝置和出射束限束裝置的限束孔的中心位置和大小連續可調。

所述的多維度運動組件的平動精度優于0.1 mm，轉動精度優于0.05^o。

所述的樣品臺組件的樣品固定裝置為水平固定裝置或豎直固定裝置。

所述的樣品臺組件的復合屏蔽層包括中子屏蔽層和伽瑪射線屏蔽層。

所述的中子屏蔽材料為Cd、Gd、¹⁰B、⁶Li中的一種或一種以上的復合材料。