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高压中子衍射谱仪性能获重大提升

作者: 来源: 访问: 时间:2017-6-21

  高压中子衍射谱仪(凤凰)20139月涅槃重生,得到第一个高质量标准样品衍射谱以来,已连续带核实验运行超过3000小时。为了更好的开展高压实验,今年,团队对谱仪进行了多项升级改造,不仅实现了自动换样,同时提高样品处注量率近1个量级,信噪比由原来的1.7:1提高到5:1。

  高压谱仪在磁性材料、纳米材料、储氢材料等结构与性能方面开展了大量研究工作。研究成果在Acta MaterScientific REPORTSRSC AdvancesNuclear MaterialsMagnetism and Magnetic Merterials等期刊发表。但是对于原位高压实验使用的毫米级样品以及强吸收样品,样品处中子强度还是显得不够高,难以得到高质量的衍射数据。

  针对谱仪性能的不足之处,谱仪团队经过调研研讨,提出相应升级措施。在国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目“高温高压原位中子衍射实验平台的研制”支持下,完成了新的聚焦中子导管、可调狭缝、导管屏蔽体的设计、制造、安装,经过2个多月的安装和带核调试,导管出口处中子强度从1.08×108 cm-2s-1提高到1.1×109 cm-2s-1,提高了一个量级;样品处强度从0.34×106 cm-2s-12.8×106 cm-2s-1,提高了近一个量级。   

不同狭缝宽度下分辨率对比  

  单色器升级前

  单色器升级后

  导管升级后

  狭缝/导管宽度

  1cm

  1cm

  1cm

  3cm

  5cm

  7cm

  强度/106cm-2S-1

  0.17

  0.34

  0.8

  1.56

  2.22

  2.8

  束斑面积/cm2

  3(V)*4(H)

  最佳分辨率/‰

  3.5

  3.5

  2.90

  3.85

  4.96

  在此基础上,对谱仪进行整体布局调整,经测试衍射谱本底由原来的0.5n/s减少到0.1n/s,大大提高了实验数据质量。对于毫米级的高压实验样品,信噪比由原来的1.7:1提高到5:1。另外还实现了谱仪平行散射几何的工作模式,对控制程序进行了优化,解决了软件自身变慢和运行内存变大的问题,使每个衍射谱测量时间减少2.5小时。设计了样品自动换样器,对于常温常压实验可实现多达12个样品的自动连续测试。

  谱仪通过多项升级改造后,对原来无法测试的强吸收样品也可以得到有效实验数据,还可以开展更高压力下的原位中子衍射实验,大大提高了谱仪的应用领域和范围。

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文章录入:余泳 责任编辑:余泳
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