Concept for a Time-of-Flight Small Angle Neutron Scattering Instrument at the European Spallation Source
本文介绍了一种新的小角中子散射仪。脉冲源需要在探测器处对收集的中子进行飞行时间分析。最佳的仪器长度被发现是相当大的，这允许一个偏振器和一个通用的准直。偏振器允许研究磁性样品和非相干背景扣除。宽准直将承载VSANS和SESANS选项，分别将仪器的分辨率提高到微米和数十微米。两个1m2面积的探测器将同时覆盖一个大的立体角。与基于反应堆的最新仪器相比，这一新仪器的预期增益将在20至36之间，这取决于评估标准。这将为快速动力学、弱散射样品和多维对比度变化研究开辟新的前景。
2014-03-11 nucl-ex physics.ins-det
Monte Carlo modeling of spallation targets containing uranium and americium
用基于Geant 4的蒙特卡罗加速器驱动系统模型（Monte Carlo model for Accelerator Driven Systems，MCADS）研究了铀和镅等离子体靶的中子产生和输运。一个很好的协议的MCADS结果与实验数据的中子和质子诱导反应的$^{241}$上午和$^{243}$上午核允许使用此模型模拟扩展上午目标。结果表明，MCADS模型可用于计算$^{233,235}$ U、$^{237}$ Np、$^{239}$ Pu和$^{241}$ Am的临界质量。对于加速器驱动系统中使用的溅射靶，考虑了几种几何形状选项和材料成分（U、U+Am、Am、Am $_2$ O $_3$）。所有考虑的方案都作为中子倍增因子为$k \sim 0.5$的深次临界靶运行。结果表明，在运行的第一年内，一个溅射靶可以燃烧超过4公斤的Am。
2014-05-02 nucl-ex physics.ins-det
Simulating neutron transport in long beamlines at a spallation neutron source using Geant4
中子在长束线中的输运对蒙特卡罗输运计算提出了独特的挑战。这是因为需要精确模拟高能中子穿过靠近源的几米厚的致密屏蔽的深度穿透，同时模拟低能中子穿过长达约150米的距离的传输。通常，这种类型的计算可以用基于MCNP的代码或替代地PHITS来执行。然而，近年来，越来越多的人对Geant 4是否适合这种类型的计算感兴趣。因此，我们已经实现了超镜物理，中子斩波器模块和管道源方差减少技术的低能中子输运从PHITS蒙特卡罗程序到Geant 4。在目前的工作中，我们提出了一系列的基准，这些扩展与PHITS软件，这表明Geant 4模拟长中子束线的spiritual中子源，如欧洲spiritual源，目前正在建设中的瑞典隆德的适用性。
2020-01-03 physics.ins-det
Synthesis of neutron-rich transuranic nuclei in fissile spallation targets
本文讨论了在加速器驱动系统（ADS）的空间靶中合成中子能及超重元素的可能性。开发了一个名为核素组成动力学（NuCoD）的专用软件，用于模拟强质子和氘束长时间照射期间靶中同位素组成的演变。模拟结果表明，超铀元素Bk-249可以在多个中子俘获反应中产生宏观量。然而，在溅射靶中可实现的中子通量仍然不足以克服所谓的费米能隙。进一步优化靶的设计，特别是包括慢化材料并用反射器覆盖，将使ADS成为核裂变反应堆之外的超铀元素的替代来源。
2014-10-16 physics.ins-det
The Cold Neutron Chopper Spectrometer at the Spallation Neutron Source - A Review of the first 8 Years of Operation
正在审查橡树岭Sputron中子源冷中子斩波器谱仪（CNCS）的头八年运行情况。自2009年以来，该仪器一直是设施用户计划的一部分，迄今已进行了250多项个人用户实验。CNCS是一种功能极其强大、用途广泛的仪器，在光束强度、能量分辨率和灵活性方面具有领先的性能。实验通常在极端条件下进行：T~0.05K，p>=2GPa和B= 8 T可以单独或组合实现。特别是，CNCS能够推进压力下非弹性中子散射的最新技术水平，并将更详细地介绍这一领域的一些最新成就。
2016-09-01 physics.ins-det
Optimizing neutron moderators for a spallation-driven ultracold-neutron source at TRIUMF
我们报告我们的努力，以优化的几何形状的TRIUMF超冷先进中子（TUCAN）源使用MCNP模拟的中子减速器和转换器。它将使用一个现有的散中子源，由TRIUMF的520 MeV回旋加速器提供的19.3千瓦质子束驱动。散中子将在室温下的重水和20 K的液态氘中慢化，然后在超流、同位素纯化的$^4$ He中超热转化为超冷中子。氦气将通过$^3$ He- $^4$ He热交换器由$^3$ He制冷机冷却。优化考虑了一系列工程和安全要求，并指导了源的详细设计。对于27 L的生产体积，输送到典型实验的预测超冷中子密度最大化，实现了$1.4 \cdot 10^7$ s $^{-1}$到$1.6 \cdot 10^7$ s $^{-1}$的生产速率，热负荷为8.1 W。在这个热负荷下，冰箱可以将超流氦冷却到1.1 K，从而使超冷中子在源中的储存寿命约为30 s。最关键的性能参数是冷减速剂的选择和包含超流氦的容器的体积、厚度和材料。该源计划于2021年安装，将使TUCAN合作能够以$10^{-27}$ e cm的灵敏度测量中子的电偶极矩。
2020-01-22 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
COHERENT Plans for D$_2$O at the Spallation Neutron Source
中子源（SNS）是一种脉冲中子源，作为这种操作的副产品，通过停止π衰变产生强烈的中微子源。COHERENT合作使用该源和一套探测器来研究相干弹性中微子-核散射（CEvNS）。为了实现精确的横截面测量，我们必须解决我们的通量计算中的估计10%的不确定性，这与缺乏1 GeV质子在Hg靶上产生$π^\pm$的数据有关。在这里，我们提出了我们的Geant 4模拟中微子生产的SNS和我们的计划，实验规范化这个通量的发展670公斤D $_2$ O探测器。利用中微子与氘相互作用的精确截面计算，我们将大大降低通量的不确定性。
2019-10-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Simulated Fast Neutron Instrument Backgrounds at a MW Spallation Source
像每一个大型项目一样，目前正在瑞典隆德建设的欧洲空间源（ESS）不得不做出一些不可避免的妥协，以保持预算和进度。其中一些妥协带来了技术后果，对设施的运行特性，特别是中子散射仪器有潜在的影响。为了准备该设施的运行，从项目设计阶段开始再次考虑仪器背景和屏蔽问题是及时的。仪器背景的预期范围以及每个贡献者的相对强度使用多个物理模拟来估计。这些是与其他领先的spectrum源进行比较。最后，给出了几个建议，以减少在每种情况下的背景贡献，如果他们被证明是在实践中占主导地位的设施的调试阶段开始时。
2023-01-14 physics.ins-det
Development and extension of a monochromatic neutron beamline for neutron polarimetry device characterization at the Spallation Neutron Source
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；University of Tennessee（田纳西大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Kellogg Radiation Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院凯洛格辐射实验室）
本文介绍了在Spallation Neutron Source建设并扩展单色中子束线，用于系统表征中子偏振仪装置，通过三种设备验证了束线的性能和应用价值。
2026-04-27 physics.ins-det
Neutron activation and prompt gamma intensity in Ar/CO$_{2}$-filled neutron detectors at the European Spallation Source
利用MCNP 6.1对Ar/CO $_{2}$中子探测器计数气体中的中子活化效应进行了蒙特卡罗模拟研究。建立了一个通用的MCNP模型，并通过简单的分析计算进行了验证。模拟和计算一致认为，只有$^{40}$ Ar激活可以有相当大的影响。结果表明，无论是从$^{40}$ Ar中子捕获的即时伽马强度，也没有产生的$^{41}$ Ar活动的影响，在探测器周围的伽马剂量率和背景水平。
2017-06-16 physics.ins-det
Detector rates for the Small Angle Neutron Scattering instruments at the European Spallation Source
建造世界上最强大的中子源--欧洲中子源（ESS），需要在仪器部件设计的大多数前沿取得重大技术进步。探测器也不例外。目前中子散射设施的现有实现处于其性能极限，有时几乎不能满足科学需求。在全面运作的ESS将产生前所未有的中子亮度。这意味着新检测器设计的最具挑战性的方面之一是增加的速率能力，特别是峰值瞬时速率能力，即，在中子脉冲峰值时，每个通道、像素或cm $^2$撞击探测器的中子数。本文着重于估计的事件和检测率，预计为小角中子散射（SANS）仪器计划为ESS。各种方法被应用，其结果。
2018-07-09 physics.ins-det
Characterisation of the neutron beam in the n_TOF-EAR2 experimental area at CERN following the spallation target upgrade
CERN（欧洲核子研究中心）
本研究对CERN的n_TOF装置散裂靶升级后的EAR2中子束线进行特性表征，验证了FLUKA模拟的准确性，证实升级显著提升了中子通量与能量分辨率。
2025-10-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Prospect of undoped inorganic scintillators at 77 Kelvin for the detection of non-standard neutrino interactions at the Spallation Neutron Source
在这项工作中调查的灵敏度非标准中微子相互作用（NSI）的原型探测器放置在约20米远的Spiritus中子源在橡树岭国家实验室在两年的数据采集。假定的原型由10公斤未掺杂的碘化铯闪烁晶体直接耦合SiPM阵列在77 K下运行。与相干CsI（Na）探测器相比，原型的光产额要高得多。在约77 K下，将圆柱形未掺杂CsI晶体直接耦合到光电倍增管上进行了实验，以验证光产额假设。在[13，60] keVee中实现了每keV电子当量（PE/keVee）的$33.5 \pm 0.7$光电子产率，这比一些早期研究更接近NSI搜索的相关能量区域。
2020-08-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A simulational study of the indirect geometry neutron spectrometer, BIFROST at the European Spallation Source, from neutron source position to detector position
欧洲散中子源（ESS）旨在成为世界上最强大的散中子源，并在未来几十年内成为中子科学的旗舰。异常高的中子通量将为科学实验提供独特的机会，但也对探测器提出了很高的要求。最具挑战性的方面之一是速率能力，特别是峰值瞬时速率能力，即在中子脉冲的峰值处每个通道或cm $^2$撞击探测器的中子数。本文的主要目的是估计事件率，预计为ESS计划的BIFROST仪器，并演示使用强大的模拟工具，正确解释晶体材料中的中子输运。一个完整的仿真模型的仪器从源到检测器的位置，实现了使用多个仿真软件包。对于一个单一的检测管的瞬时入射率与最大的1.7 GHz的布拉格峰从单晶，和0.3 MHz的钒samples.This还包括一个新的热解石墨模型的首次应用，并比较不同的模拟工具，以突出其优点和缺点。
2020-11-09 physics.ins-det
New Concept for a Neutron Electric Dipole Moment Search using a Pulsed Beam
本文提出了一种寻找中子电偶极矩的概念，它用脉冲中子束代替目前使用的可贮存超冷中子。该技术利用了高峰值通量和时间结构的下一代脉冲spectrum源，如计划中的欧洲spectrum源。它表明，nEDM的灵敏度可以提高几个数量级相比，在20世纪70年代进行的最好的光束实验，可以与UCN实验的灵敏度竞争。
2013-10-14 nucl-ex physics.ins-det
Physics Opportunities in the ORNL Spallation Neutron Source Second Target Station Era
橡树岭国家实验室（ORNL）的Spanish中子源（SNS）第一目标站（FTS），用于COHERENT实验，提供了一个强烈的和极高质量的脉冲停止π介子中微子源，能量高达约50 MeV。计划对SNS进行升级，包括第二个目标站（STS），这将使预期的中微子通量增加一倍，同时保持与FTS源相似的质量。此外，可提供用于十吨级探测器的额外空间。我们在这里描述了中微子物理，其他粒子和核物理，探测器的发展使用FTS和STS中微子源的令人兴奋的机会。
2022-09-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study of neutron shielding collimators for curved beamlines at the European Spallation Source
欧洲散斑源正在瑞典隆德建造，计划成为世界上最亮的冷和热中子束脉冲散斑中子源（$\le$ 1 eV）。该设施使用2 GeV质子束从钨靶产生中子。然后中子在由液氢和水组成的减速器组件中被减速。围绕着减速器的是22个射束孔，它们可以看到减速器的外表面。射束端口连接到长中子导管，长中子导管通过反射将慢化中子输送到样品位置。与所需的慢化中子一样，直接来自靶的快中子可以沿着束线找到它们的路。这些可能会为仪器创建不需要的背景源。为了减轻这种背景，一些仪器将使用弯曲的导轨来失去对减速器和目标的直接视线（LoS）。此外，仪器还可以使用屏蔽准直器来减少由于散射反射或流而进一步沿着导向器行进的快中子的量。为此目的，已经提出了几种不同的材料。我们提出了不同的选择准直器的研究结果，并确定最佳的选择，平衡成本，背景和激活水平。
2018-04-09 physics.ins-det
Cost Optimisation of an Instrument Suite at an Accelerator-Driven Spallation Source
本文介绍了欧洲中子源中子散射仪器的性能和成本的优化。这是通过在多维但简单的参数空间中对波束传输函数交换详细的成本函数来完成的。一方面，由于所需的超反射镜涂层，中子导向器成本随着期望的束发散的功率而增加，并且与最小波长相反。另一方面，被输送到仪器的中子越多，用于处理由中子的最终吸收产生的伽马射线的屏蔽成本就越大。还有其他因素，其中许多定义中子导向器几何形状的参数是连续变量，并且导向器的直线度增加了高能量散射产物的传输，这影响了特别重的硬件的规格，例如重型快门和附加屏蔽、射束停止等。在16台仪器的套件中，通过用最小中子波长$λ$与总的光学成本和屏蔽成本进行交易，在20 M \euro \n附近确定了最大的潜在成本节约，而对仪器性能和带宽的损失可以忽略不计。最后，这些成本计算结果与现实世界中现有的spectrum源设施一致。
2016-03-18 physics.ins-det
The CENNS-10 Liquid Argon Detector to measure CEvNS at the Spallation Neutron Source
COHERENT合作正在ORNL Spinning中子源（SNS）的低背景走廊中部署一套低能探测器，以测量采用不同探测器技术的核目标阵列上的相干弹性中微子-核散射（CEvNS）。对不同核上的CEvNS的测量将测试CEvNS截面的$N^2$依赖性，并进一步测试相干努力的物理范围。该计划的第一步已经实现了最近在14.6公斤碘化铯探测器的CEvNS的观察。Ge和NaI探测器的运行和部署也在进行中。一个22公斤的单相液氩探测器（CENNS-10）于2016年12月开始采集数据，并将提供来自较轻核的CEvNS结果。初步结果表明，光输出，脉冲形状歧视，和背景抑制是足够的测量CEvNS对氩。
2018-02-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Development of High Intensity Neutron Source at the European Spallation Source
正在瑞典隆德建造的欧洲中子源将为用户提供前所未有亮度的中子源。到2025年，一套15台仪器将由一个高亮度的减速器系统提供服务，该系统位于太阳能目标上方。ESS的基础设施，包括质子直线加速器，目标站，和仪器大厅，允许实施的第二个源低于spectrum目标。我们建议开发具有高强度慢化剂的第二中子源，其能够（1）提供更大的总冷中子通量，（2）在冷（4 - 10 μ m），极冷（10 - 40 μ m）和超冷（几个100 μ m）中子的光谱区域中提供更长波长的高强度，而不是由顶部慢化剂提供的热和冷中子。在一个设施中提供前所未有的亮度，通量和光谱范围，这一升级将使ESS成为世界上最通用的中子源，并将进一步加强欧洲在中子科学方面的领导地位。新的来源将促进凝聚态研究的几个领域，如成像和自旋回波，并将提供杰出的机会，在基础物理研究的自然规律在精度无法达到其他任何地方。在拟议的系统的核心是一个体积液体氘减速剂。基于成熟的技术，其性能将在详细的工程研究中得到优化。该减速器将由次级源补充，以提供极冷和超冷中子的强束。
2020-02-10 physics.ins-det
Searches for baryon number violation in the HIBEAM-NNBAR experiment at the European Spallation Source
本文介绍 ESS 的 HIBEAM-NNBAR 两阶段实验，利用高亮度中子源高灵敏度搜寻中子转化为反中子或惰性中微子，以检验重子数破坏并探索宇宙重子不对称性起源。
2023-09-27 hep-ex hep-ph nucl-ex
Considerations about Chopper Configuration at a time-of-flight SANS Instrument at a Spallation Source
在任何中子散射实验中，测量散射中子的位置和它们各自的速度是必要的。为了做到这一点，需要位置敏感检测器以及确定速度的方法。测量速度可以通过仅使用单个波长和速度来完成，或者通过创建脉冲来完成，其中每个脉冲的开始和结束时间是已知的，并记录到达检测器的时间，这是我们想要考虑的情况。中子散射仪器中的脉冲整形过程通常是通过使用多个斩波器的配置来完成的。然后，这组斩波器用于定义脉冲的开始和结束。此外，当然还存在相空间中的选择，其确定可以由仪器实现的最终分辨率。考虑到特定仪器的特殊要求，这里是小角度中子散射仪器，产生了一组必须考虑的额外限制。在这份手稿中，斩波器配置为两种可能的设置，即最大通量和高分辨率模式将被提出。
2016-06-14 nucl-ex physics.ins-det
The new Cold Neutron Chopper Spectrometer at the Spallation Neutron Source - Design and Performance
本文介绍了美国橡树岭Sputron中子源上新的冷中子斩波器谱仪（CNCS）的设计和性能。CNCS是一种直接几何非弹性飞行时间谱仪，设计用于以类似的能量分辨率覆盖与ILL的IN5、ISIS的LET、NIST的DCS、FRM2的TOFTOF、J-PARC的AMATERAS、LANSCE的PHAROS和HZB的NEAT基本相同的能量和动量传递范围。将测量值与射线追迹蒙特卡罗模拟的结果进行了比较，得到了较好的一致性（绝对值优于20%）。该仪器在冷中子和热中子能量范围内表现良好，有望成为中子散射社区准弹性和非弹性散射实验的主力。
2011-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Extension of the operation mode of back-streaming white neutron beam at the China spallation neutron source
返流白中子源（Back-n）是一个用于核数据测量、核天体物理、中子辐照、探测器刻度等的综合中子实验平台，为了满足多种实验要求，对目前的准直系统进行了多种准直器组合的尝试。研究了不同束流操作模式下的束流通量和束斑特性等基本参数。根据CSNS质子束流运行模式的变化，研究了不同质子束斑对质子束流的影响。研究发现，采用新型准直器组合的部分光束模式可以满足实验要求，并大大缩短了实验时间。此外，基于束流监测数据，我们还得到了高功率质子束均匀束斑的参数化计算公式，为今后的白中子束物理和应用研究提供了更为精确的质子束源项。
2021-08-16 physics.ins-det
Design of the third-generation lead-based neutron spallation target for the neutron time-of-flight facility at CERN
欧洲粒子物理实验室（CERN）的中子飞行时间（n_TOF）设施是一个脉冲白谱中子源，为两个实验区产生中子：实验区1（EAR 1），位于水平距离目标185 m处，实验区2（EAR 2），位于目标上方20 m处。目标，基于纯铅，是由高强度的20-GeV/c脉冲质子束的影响。该设施的设想是研究中子动能在几个meV到几个GeV之间的中子-核相互作用，并在核天体物理学、核技术和医学研究中应用。在第二代靶达到其寿命结束后，该设施在CERN的长周期2（LS 2，2019-2021）期间进行了重大升级，其中包括安装新的第三代中子靶。第一代和第二代靶是基于水冷的大质量铅块，设计重点是EAR 1，因为EAR 2是后来建造的。新靶采用氮气冷却，以避免冲刷腐蚀和放射性铅溅射产物污染冷却水。此外，新设计还针对垂直飞行路径和EAR 2进行了优化。本文概述了靶设计的物理和热机械性能，包括氮气冷却回路和辐射防护研究的描述。
2021-08-14 physics.ins-det
Feasibility and applications of the spin-echo modulation option for a small angle neutron scattering instrument at the European Spallation Source
我们描述了自旋回波调制小角中子散射（SEMSANS）的理论和实践方面，以及与SANS的潜在组合。基于SKADI（SANS仪器建议为欧洲SputtersSource）和一个SEMSANS附加的初步技术设计，我们评估的实用性，可行性和科学价值相结合的SANS和SEMSANS设置计算暂定SANS和SEMSANS结果软物质，地质和先进的材料样品，以前已经研究的散射方法。我们的结论是，从1纳米到0.01毫米的长度可以同时观察到在一个单一的测量。因此，SANS和SEMSANS仪器的组合适合于同时观察各种长度尺度，例如，用于复杂多尺度系统中动力学过程的时间分辨研究。
2017-07-11 physics.ins-det
Detecting the Coupling of Axion Dark Matter to Neutron Spins at Spallation Sources via Rabi Oscillation
提出利用磁场中中子自旋的 Rabi 振荡和双 Stern-Gerlach 装置探测轴子暗物质与中子自旋耦合，以提升 $10^{-12}-10^{-10}$ eV 质量窗口的实验灵敏度。
2025-01-09 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Physical design of cold neutron direct geometry inelastic spectrometer at China Spallation Neutron Source
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）
该研究设计了一种用于中国散裂中子源的冷中子直接几何非弹性谱仪，通过长飞行路径和弯曲超镜导管结合椭圆聚焦几何结构，提升低温中子的交付效率和低能晶格磁激发探测能力。
2026-05-11 physics.app-ph physics.ins-det
SEEMS: A Single Event Effects and Muon Spectroscopy facility at the Spallation Neutron Source
该手稿概述了一个概念，该概念将利用橡树岭国家实验室Spiritual中子源现有的质子加速器，通过一个世界级的设施，为两个任务提供变革性的科学：单粒子效应（SEE）和μ子光谱（$μ$ SR）。$μ$ SR部分将提供世界上最高通量和最高分辨率的脉冲μ子束，用于材料表征目的，其精度和能力远远超过可比设施。SEE能力为航空航天工业提供中子、质子和μ子束，这些工业面临着一个即将到来的挑战，即在来自宇宙和太阳射线的大气辐射的轰击下，认证设备的安全和可靠行为。由于对SNS的初级中子散射任务的影响可以忽略不计，拟议的设施将为科学和工业带来巨大的好处。我们将此设施命名为“SEEMS”。
2023-03-16 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
An apparatus for studying spallation neutrons in the Aberdeen Tunnel laboratory
本文介绍了安装在香港仔隧道实验室的一个装置的设计、结构和性能，该装置用于研究宇宙射线μ子在611米水当量（m.w.e.）的垂直岩石覆盖层下感生的散中子。该装置包括六个水平层的塑料闪烁体hodoscopes用于确定入射宇宙射线μ子的方向和位置。夹在两个描迹器平面之间的是一个中子探测器，该探测器装有650公斤掺杂有约0.06%重量钆的液体闪烁体，用于提高探测闪烁中子的效率。还介绍了该装置的性能。
2013-08-13 hep-ex physics.ins-det
Effects of ground movements on realistic guide models for the European Spallation Source
我们模拟地面运动的影响，根据经验，长中子导管的输运性质的射线跟踪模拟。我们的研究结果再现了早期研究发现的一个简单的模型的大损失，而对于一个更现实的工程模型的指导安装，我们发现的损失显着小于早期预测。对欧洲空间源的冷中子谱仪BIFROST指南的详细研究表明，对于2.3-4.0 μ m波长（仪器的典型工作波长范围），损失为7.0（5）%。这个损失量并不需要像以前的工作中所建议的那样通过过度照明来减轻。我们的工作是量化的鲁棒性的运输性能的长中子导管，在建设或规划在世界各地的中子设施。
2020-05-26 physics.ins-det
Simulation of the Response of the Solid State Neutron Detector for the European Spallation Source
固态中子探测器的特点，正在开发的中子散射测量在欧洲Spectrometer源，已被模拟与Geant 4为基础的计算机代码。该代码模拟了热中子和电离辐射在探测器的6Li掺杂的闪烁玻璃中的相互作用，闪烁光的产生以及光学闪烁光子通过闪烁体到所附多阳极光电倍增管的光电阴极的运输。比较了影响光学光子输运的因素，如表面光洁度、玻璃片的像素化、前反射器和光学耦合介质的设置。探测器响应的预测进行比较与中子和伽马射线源，准直α源和精细准直光束的2.5 MeV质子和氘的测量。
2021-03-11 physics.comp-ph physics.ins-det
Architecture of the data aggregation and streaming system for the European Spallation Source neutron instrument suite
欧洲中子源（ESS）将为一套不同仪器上的实验提供长中子脉冲。其中大多数将在事件模式下执行中子数据采集，即每个探测到的中子将由一个绝对时间戳和像素标识符对表征。来自EPICS的慢速控制元数据（例如样本环境测量和电机位置）也将在其源处被打上时间戳，以便所有数据和元数据作为事件列表而不是直方图进行流传输。正在开发一个灵活的数据汇总和流系统，将开放源码第三方软件与内部开发相结合。这将用于ESS和其他中子散射设施，如ISIS和SINQ，通过跨设施工作维护的共享软件集合取代传统解决方案。基于Apache Kafka的系统的架构，其元数据转发和NeXus文件编写组件，以及测试结果，证明其集成和性能方面的可扩展性。
2018-08-30 physics.ins-det
Coherent Scattering Investigations at the Spallation Neutron Source: a Snowmass White Paper
位于田纳西州橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，Tennessee）的中子源（SNS）提供数十MeV范围内的强烈中微子通量，其尖锐的脉冲时序结构有利于背景抑制。在本白皮书中，我们描述了SNS源如何用于测量相干弹性中微子-核散射（CENNS），以及这种实验计划（CSI：SNS的相干散射研究）的不同阶段的物理范围。
2013-10-01 hep-ex hep-ph nucl-ex
Prospect of undoped inorganic crystals at 77 Kelvin for low-mass dark matter search at Spallation Neutron Source
在这项工作中调查的灵敏度的原型探测器的低质量的暗物质粒子的检测在橡树岭国家实验室的Spiritus中子源在两年的数据采集。假定的原型由10公斤未掺杂的CsI或NaI闪烁晶体直接耦合SiPM阵列在77 K工作。与相干CsI（Na）探测器相比，原型的光产额要高得多。作为验证这一想法的第一步，在77 K左右，用1 kg未掺杂的CsI晶体直接耦合到两个光电倍增管上进行了实验。实现了每keV电子当量$26.0 \pm 0.4$光电子的光产额。这消除了早期研究中提出的大晶体中的自光吸收问题。
2020-05-17 hep-ex physics.ins-det
Software-based data acquisition and processing for neutron detectors at European Spallation Source - early experience from four detector designs
欧洲中子源（ESS）将以高通量提供中子，用于各种中子散射技术。中子源设施和科学仪器将设在隆德，数据管理和软件中心将设在哥本哈根。ESS正在与其欧洲实物合作伙伴一起开发一些探测器原型，例如：SoNDe，Multi-Grid，Multi-Blade和Gd-GEM。这些都是位置敏感探测器，但使用不同的技术来探测中子。除电子读数数字化外，预计所有中子数据都将在软件中处理。这提供了最大的灵活性和适应性，并允许对原始数据进行深入检查，以降低启动新探测器技术的风险。但它也需要开发高性能的软件处理管道和优化的可扩展的处理算法。本文介绍了中子数据通道的ESS系统结构，重点介绍了探测器与DMSC之间基于UDP的以太网接口。该报告还描述了探测器数据处理的软件架构和我们开发的工具，这些工具已被证明对有效的早期实验非常有用，并且可以在一台笔记本电脑上运行。处理要求的SoNDe，多网格，多叶片和锗GEM探测器，并比较事件处理率存档至今。
2018-10-22 physics.ins-det
The neutron electric dipole moment experiment at the Spallation Neutron Source
为了使中子电偶极矩实验灵敏度在统计学和系统误差控制方面有新的飞跃，需要新的实验技术。在散斑中子源（nEDM@SNS）的nEDM实验将实施Golub和Lamoreaux的方案[物理代表，237，1（1994）]。将利用极化超冷中子、极化$^3$ He和超流$^4$ He组合的独特性质来提供对$\sim 10^{-28}\,e{\rm \,\cdot\, cm}$的灵敏度。我们的低温装置将部署两个小型（$3\,{\rm L}$）测量单元，具有高密度的超冷中子产生和自旋分析。的电场强度，进动时间，磁屏蔽，并检测到的UCN数都将增强相比，以前的室温拉姆齐测量。我们的$^3$ He共磁强计提供了独特的控制系统的影响，特别是布洛赫Siegert诱导的假EDM。此外，将有两种不同的测量模式：自由旋进和修饰自旋。这将为我们的结果提供重要的自我检查。经过五年的“关键组件演示”，我们的合作于2018年过渡到“大规模集成”阶段。我们的测量技术，实验设计和简要更新的概述在这些会议记录中描述。
2019-10-04 nucl-ex physics.ins-det
Commissioning of the new high-intensity ultracold neutron source at the Paul Scherrer Institut
新的高强度超冷中子源已于2009年开始在Paul Scherrer研究所投入使用。这种新一代高强度UCN源的设计目标是超过目前可用于基础物理研究的超冷中子密度的约100倍，其中最大的推力来自对中子电偶极矩的搜索。PSI UCN源是基于通过质子诱导铅溅射产生中子，然后在重水中进行中子热化，并在固体氘晶体中进行中子冷却以获得冷和超冷能量。最近成功地进行了高达2mA的质子束在溅射靶上的束流测试。大多数源组件已安装，其他组件最终安装。该装置正在轨道上的第一次冷却和UCN生产在2010年。
2010-11-17 nucl-ex physics.ins-det
Nuclear data development at the European Spallation Source
中子设计的输运计算需要精确的核数据和有效的计算工具。在欧洲空间源的空间物理组中，我们进行屏蔽和中子束计算，以帮助部署当前高亮度（顶部）减速器的仪器套件，以及目前正在研究的高强度底部减速器的设计。这项工作包括提供现有最佳核数据，并在必要时改进模型和工具。本文介绍了这些活动的现状，包括一套用于慢化剂、反射器和结构材料的热散射核，基于路径积分分子动力学的铍、纳米金刚石、液氢和氘的考虑晶粒尺寸效应的新核的开发，以及使用NCrystal软件包协助在新的HighNESS项目框架内开发核数据。
2021-03-10 physics.ins-det
CAMEA ESS - The Continuous Angle Multi-Energy Analysis Indirect Geometry Spectrometer for the European Spallation Source
CAMEA ESS中子谱仪的设计是为了在水平散射面实现高探测效率，并最大限度地利用长脉冲欧洲散射源。它是一种间接几何飞行时间谱仪，使用晶体分析仪来确定从样品散射的中子的最终能量。与其他间接宝石光谱仪不同，CAMEA将使用十个同心弧分析仪来分析十种不同最终能量的散射中子，通过使用棱镜分析可以增加到30种最终能量。在这份报告中，我们将概述CAMEA仪器的概念，大的性能增益，和潜在的科学进步，可以与这种仪器。
2014-06-23 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering at the European Spallation Source
欧洲中子源（ESS），目前正在顺利完成，不久将提供最强的中子束多学科科学。幸运的是，它还将产生最大的脉冲中微子通量，适用于探测相干弹性中子-核散射（CE $ν$ NS），这是最近在ORNL的Spanish中子源首次测量的过程。我们描述了创新的探测器技术，最大限度地能够从ESS提供的中微子通量的数量级增加中获益，以及它们对丰富的粒子物理现象的敏感性，通过高统计，精确的CE $ν$ NS测量。
2020-02-03 hep-ex hep-ph nucl-ex
New precision measurements of free neutron beta decay with cold neutrons
自由中子β衰变的精确测量可以用来确定β衰变的耦合常数，并提供对标准模型的几种严格检验。本文介绍了橡树岭国家实验室Sputter-Neutron Source的基础物理光束线计划的自由中子β衰变计划，并将其置于最近和计划的其他中子β衰变观测值测量的背景下。
2014-08-20 nucl-ex physics.ins-det
Measurements of neutron fields in a wide energy range using multi-foil activation analysis
准确描述辐射源的中子场对于许多基于中子辐照的应用是至关重要的，例如需要精确剂量估计的辐射损伤测试。在这项工作中，我们提出了多箔活化技术在ROTAX和ChipIr束线的ISIS spiritus源，其特征在于缓和和unmoderated光谱，分别进行中子通量测量。我们选择了许多不同的活化反应，以涵盖广泛的能量范围，从热中子到非常快的中子高达约100兆电子伏。通过应用贝叶斯展开算法，我们证明了这种技术的有效性，在测量中子通量强度和能谱的精度和准确性。
2022-03-15 nucl-ex physics.ins-det
Design of a $μ$SR spectrometer with ultrahigh arrays at China Spallation Neutron Source
提出了一种新的μ子源，用于在中国散斑中子源（CSNS）上进行μ子自旋旋转/弛豫/共振（$μ$ SR）测量。只有1赫兹的CSNS质子束（总共25赫兹）将被分配用于产生μ子。为了更好地利用每个脉冲中的μ子，正在设计具有数千个探测器通道的超高阵列$μ$ SR谱仪（UHAM）。由于探测器的粒度如此之高，在设计中应仔细考虑由强纵向场中的粒子散射或正电子的螺旋运动产生的多个计数事件。基于两种角度取向（平行布置和指向布置）和三种光谱仪几何形状（圆柱、圆锥和球体），对六种不同的结构进行了建模和仿真。提出了一种品质因数$Q$，通过综合它们对总体不对称性、计数率和多次计数百分比的影响来评估这些结构的性能。根据模拟结果，无论是在零场还是纵向场，探测器指向样品的锥形结构都具有最高的$Q$。结果还表明，在2 T以上的强纵向场作用下，各种结构都不能工作。对$μ$ SR谱仪的全过程仿真可以为CSNS升级中UHAM的建设提供很好的指导。
2022-08-26 physics.ins-det
Design of a horizontal neutron reflectometer for the European Spallation Source
本文介绍了一种适用于欧洲长脉冲源（ESS）总基线的水平中子反射计的设计研究。仪器布局包括中子导管、高分辨率脉冲整形和射束弯曲到样品表面的解决方案，这在反射测量领域是独一无二的。该仪器的长度约为55 m，可实现0.5%至10%的$δλ/ λ$分辨率。入射光束聚焦在水平面上，以提高1 * 1 cm {^2}及更小样品尺寸的测量，并具有向下和向上方向的潜在光束偏转。仪器利用的中子波长范围为2~7.1（12.2，…）如果每（秒，.）使用中子源ULSE。入射角可以设置在0 °和9 °之间，总可达q范围从4 * 10 ^{-3} Ω ^{-1}到1 Ω ^{-1}。该仪器在θ/θ（自由液体表面）和θ/2 θ（固体/液体、空气/固体界面）两种几何形状下工作。该实验装置将特别使直接研究的薄膜（d~10微米）和掩埋单层的多层结构的总厚度高达3000微米。水平反射计将进一步促进从纳米到微米长度尺度的分层系统的研究，以及它们的动力学和动力学特性，特别是在负载（剪切，压力，外部场）下。偏振和偏振分析以及GISANS选项被设计为在通用仪器布局中单独实施的潜在模块。该仪器非常灵活，提供多种不同的测量模式。就其机械部件而言，该仪器完全基于当前技术。所选设置的失败风险最小。
2013-10-01 physics.ins-det
The HIBEAM Instrument at the European Spallation Source
HIBEAM项目旨在利用欧洲散裂源的高亮度中子束，通过专用仪器开展中子-反中子转化、惰性中子及暗物质等前沿粒子物理搜索，并概述了其设计、基础设施与长期科学潜力。
2025-04-07 physics.ins-det
Development of a High Intensity Neutron Source at the European Spallation Source: The HighNESS project
目前正在瑞典隆德建造的欧洲脉冲中子源（ESS）是一个多学科的国际实验室，将运行世界上最强大的脉冲中子源。在欧盟地平线2020计划内的3 M欧洲研究和创新行动的支持下，一项设计研究（HighNESS）正在进行中，以开发低于Sparkle目标的第二个中子源。与第一个位于溅射靶上方并设计用于高冷和热亮度的源相比，新的源将提供更高的强度，并在冷（2 /- 20 μ m），非常冷（VCN，10 /- 120 μ m）和超冷（UCN，> 500 μ m）中子的光谱区域中向更长的波长偏移。第二个源的核心将包括一个大型液体氘减速剂，以提供高通量的冷中子，并为二级VCN和UCN源服务，目前正在研究不同的选择。这些新来源的特征将促进凝聚态研究的几个领域，并将为基础物理学提供独特的机会。HighNESS项目的一部分还致力于开发未来的仪器，这些仪器将利用新的资源，并将补充ESS正在建设的初始仪器套件。在本文中，正在进行的发展和第一年取得的成果进行了说明。
2022-04-08 cond-mat.other hep-ex physics.ins-det
Status of the Control Sytem for the Front-End of the Spallation Neutron Source
Spanish中子源（SNS）是六个实验室之间的合作伙伴关系。为了确保真正的综合控制系统，已商定了许多标准，包括使用EPICS作为基本工具包。然而，合作伙伴关系中的独特之处在于，要求负责构建前端的劳伦斯伯克利国家实验室在将其运送到橡树岭国家实验室（ORNL）之前在当地进行操作。因此，它的控制系统必须在2001年完成，远远早于2006年SNS的完成日期。因此，在其他五个合作伙伴完成设计之前，必须做出关于接口硬件、操作员屏幕布局、设备类型等的许多决定。在某些情况下，前端已经默认定义了一个标准;在其他情况下，升级到一个新的标准是由ORNL预期以后。几乎所有的前端设备都已与EPICS控制系统一起调试。在所需的约1500个信号中，约有60%现已投入日常运作。该控制系统基于“标准架构”;然而，它具有现场总线主导的布局。本文将讨论一些独特的接口要求，导致新的设备系列添加到EPICS的剧目。它还将描述对所有主要领域所作的选择和权衡。
2001-11-10 physics.acc-ph physics.ins-det
A next-generation inverse-geometry spallation-driven ultracold neutron source
提出了下一代散裂驱动强流超冷中子源的物理模型，该源的超冷中子提取率比现有最强源高出约一个数量级，比现有源高出约三个数量级。这种UCN电流优化源将大大改善目前统计上有限的尖端UCN测量。一种新颖的“逆几何”设计与40 L超流$^4$ He（He-II）一起使用，其用作冷中子（CN）到UCN的转换器，用最先进的过冷低温技术冷却到$\sim$ 1.6 K。我们的设计针对He-II及其容器上的100 W最大热负荷约束进行了优化。在我们的几何结构中，溅射靶对称地缠绕在UCN转换器周围，以允许在相对大体积的钨溅射靶上光栅扫描质子束，从而降低对冷却要求的需求，这使得合理地假设仅水边缘冷却就足够了。我们的设计经过几个步骤的改进，在我们的另一个限制1兆瓦的最大可用质子束功率下达到$P_{UCN}=2.1\times10^9\,/$。然后，我们研究了氦-II散射内核的影响，以及由于加压达到$P_{UCN}=1.8\times10^9\,/$ s的$P_{UCN}$的减少。最后，我们提供了一个设计的UCN提取系统，考虑到所需的He-II热传输性能和实施的He-II遏制箔，允许UCN传输。我们估计一个总的有用UCN电流从我们的源$R_{use}=5\times10^8\,/$ s从一个18厘米直径的指南5米的来源。在保守的“不返回”近似下，该速率可以在具有$^{58}$ Ni（335 neV）截止电势的$…
2019-10-24 physics.app-ph physics.ins-det
Investigation of neutron scattering in the Multi-Blade detector with Geant4 simulations
欧洲散裂源（ESS）是世界上新一代的散裂中子源。在ESS进行的研究将在新材料的发现和开发中产生收益，包括制造，制药，航空航天，发动机，塑料，能源，电信，运输，信息技术和生物技术领域。中子源将提供前所未有的中子通量。特别是，选择用于施工的反射计ESTIA和FREIA必须满足具有挑战性的要求。局部入射峰率可达10 $^5$ ~Hz/mm $^2$。对于要解决的新科学，空间分辨率的目标是小于1毫米，所需的散射为10 $^{-4}$（峰尾比）。后一个要求比当前最先进的检测器好大约两个数量级。这项工作的主要目的是量化的累积贡献的各种探测器组件的中子散射，并证明各自的效果是在多叶片探测器的ESS反射计的要求。为此，不同的几何形状和光束参数进行了研究，主要集中在阴极涂层和检测器窗口厚度。
2018-11-27 physics.ins-det
COHERENT 2018 at the Spallation Neutron Source
COHERENT合作的主要目标是使用橡树岭国家实验室（ORNL）的Spanish中子源（SNS）提供的高功率，几十MeV脉冲中微子源测量和研究相干弹性中微子-核散射（CEvNS）。COHERENT合作报告了使用CsI[Na]检测器首次检测到CEvNS [Akimov：2017 ade]。目前，该合作正在部署四种探测器技术：CsI[Na]晶体，p型点接触锗探测器，单相液氩和NaI[Tl]晶体。所有探测器都位于SNS目标建筑物的中子安静地下室，距离SNS中微子源20-30米。在所有四个相干探测器子系统中的同时测量将测试截面的$N^2$依赖性并寻找新的物理学。此外，COHERENT正在测量屏蔽材料中带电和中性电流中微子与原子核相互作用产生的中微子感生中子，这是CEvNS不可忽视的背景，也是固有的兴趣。协作组还计划寻找与超新星和弱相互作用物理学有关的带电电流相互作用。本文件简要介绍了相干物理的动机，灵敏度，并在SNS的测量将在几年的时间尺度上完成的下一个计划。
2018-04-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
An option of "UCN pump" for ESS
这篇短文的目的是提出一种超冷中子（UCN）源的选择方案，它可以从隆德未来ESS空间中子源的脉冲时间结构中获益，从而可以同时产生非常高的UCN密度和相当高的UCN通量。为了实现该想法，必须在溅射靶附近安装相对薄的固体氘UCN源，并将其与具有入口膜窗口的提取UCN引导件耦合，该入口膜窗口周期性地移动并与溅射源的操作周期同步，如下文所述。该建议得益于以下事实：该问题的所有特征参数，诸如ESS中子源的脉冲持续时间、可以容易实现的固体氘源的典型厚度、在固体氘中产生UCN的典型时间、提取中子导管的长度和直径以及仍然现实的膜运动的时间图，它们都很好地适合于最佳的期望参数。以这种方式产生的UCN密度可以接近10^6 UCN/cm 3。
2014-05-29 physics.ins-det
Neutron production and thermal moderation at the PSI UCN source
我们报告金箔活化测量沿垂直通道沿罐的超冷中子源在保罗谢勒研究所。在不同的距离从spectrum目标获得的活动是非常好的协议与MCNPX模拟考虑到源的详细描述建成。
2014-08-14 nucl-ex physics.ins-det
Worldwide Search for the Neutron EDM
60多年来，自由中子电偶极矩（EDM）的现有限制为新的CP破坏源提供了关键约束。新一轮的搜索正在积极进行中，目标是将对CP破坏的灵敏度提高两个数量级。这些新的搜索的状态将被讨论，包括nEDM实验的最新进展进行的基本中子物理束线在橡树岭国家实验室的Spiritus中子源。
2018-10-08 nucl-ex physics.ins-det
