Data Acquisition System for CSNS Neutron Beam Monitor
中国空间中子源（CSNS）是用质子束轰击金属钨靶，产生高通量中子，用于仪器实验。在中子注量率能谱校正方面，仪器中采用了硼包晶、锂玻璃和~ 3 He作为中子束流监测器。为了集成到中子仪器控制系统中，开发了一种新的中子束流监测数据采集软件NEROS（Neutron Event Readout System）。NEROS以EPICS V4为基础，定义了CSNS中子束流监测器的统一数据格式。本文介绍了NEROS系统的结构和软件设计，包括实时数据读取、数据处理、数据可视化和Nexus格式的数据存储。通过离线测试、X射线测试和252 Cf测试对性能进行了评价。文中还介绍了NEROS在CSNS仪器调试中的部署和运行结果。
2018-06-21 physics.ins-det
Integration of a $^6$LiInSe$_2$ Thermal Neutron Detector into a CubeSat Instrument
我们提出了一个新的中子探测系统，是紧凑，轻便，低功耗的初步设计，利用立方体卫星平台，使其适合于空间应用。这通过使用结晶二硒化锂铟（$^6$ LiInSe $_2$）、在结晶结构中包括$^6$ Li的第一晶体以及硅雪崩光电二极管（Si-APD）而成为可能。该仪器的原理图，以及该仪器的反应，在α辐射下的初始测试。这项工作的主要目的是证明这种中子探测系统在立方体卫星平台的可行性。这里介绍的整个端到端系统为10 cm x 10 cm x 15 cm，重670 g，需要5 V直流电和3 W。
2016-10-31 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
Neutron Scattering Instrumentation at Compact Neutron Sources
基于紧凑型加速器的中子源（CANS）作为一种新型的中子散射实验源，目前引起了人们的浓厚兴趣。2017年7月，几个欧洲研究所围绕“CANS周围的中子散射仪器”组织了一次研讨会。本报告概述了讨论的主要结果。该文件旨在为CANS周围的仪器提供一般指导。详细的技术讨论将在具体出版物中提供。
2018-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
"Grating Echo" instrument for small-angle neutron scattering investigations
讨论了将吸收光栅用于中子小角散射测量的概念。仪器的作用包括通过3个吸收光栅系统的直接和散射辐射，由周期性的透明和吸收带组成。该仪器以几何光学方式工作。该仪器的操作原理在为光辐射创建的原型上演示。对于辐射透射和样品显示的仪器方程，导出了散射函数。给出了中子吸收光栅的必要参数和装置的设计限制。通过“中子散射光栅回波仪”的概念，提出了它的预期特性和实验可能性。
2019-11-22 cond-mat.mes-hall 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
Axisymmetric Grazing-Incidence Focusing Optics for Small-Angle Neutron Scattering
我们提出并设计了新颖的轴对称聚焦镜，称为沃尔特光学，小角度中子散射仪器。射线跟踪模拟表明，使用反射镜可以导致超过一个数量级的增加，在中子通量到达探测器，同时减少最小波矢量传输。这种镜子是由镍使用成熟的技术。它们可以涂上中子超反射镜多层膜，多个反射镜可以嵌套以提高它们的通量收集能力。因此，这些镜像提供了简单而灵活的方法，可以显著改善现有和未来的SANS仪器。此外，短SANS仪器可能成为可能，特别是在紧凑的中子源，当高分辨率探测器与沃尔特光学相结合。
2012-05-02 physics.ins-det
Scattered neutron background in thermal neutron detectors
非弹性中子散射仪器需要非常低的本底;因此，抑制散射中子本底的适当屏蔽，无论是从弹性和非弹性散射是必不可少的。为了有效地抑制背景散射，需要对背景散射源有详细的了解。多栅极热中子探测器是一种Ar/CO $_{2}$充气探测器，在铝基板上涂有一个$^{10}$ B $_{4}$ C中子转换器。这是一个大面积探测器设计，将装备在欧洲中子源（ESS）的非弹性中子谱仪。为此，为多网格探测器构建了参数化的Geant 4模型。这是第一次在探测器响应的详细模拟中对热中子散射背景源进行建模。通过与ILL的IN 6仪器和SNS的CNCS仪器上安装的原型的测量数据进行比较，验证了该模型。源自检测器组件的散射的影响小于源自其他地方的影响。
2018-05-25 physics.ins-det
Evaluation of a method for time-of-flight, wavelength and distance calibration for neutron scattering instruments by means of a mini-chopper and standard neutron monitors
研究评估利用微型斩波器和双位置标准中子监测器，由飞行时间校准中子波长与源距的方法，在V20光束线验证其精度并给出改进途径。
2022-11-03 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
Measurements of the neutron absorption in supermirror coatings
在这项工作中，我们报告的测量超反射镜涂层的中子吸收。这些测量是使用劳厄-朗之万研究所的SuperADAM仪器进行的，并通过测量m = 3和m = 4的中子超镜在被中子束照射时产生的伽马射线来进行。结果提供了一个有价值的验证，最近的计算和理论工作，可以用作输入到蒙特卡罗辐射输运计算的屏蔽中子散射仪器的设计。
2021-12-06 physics.ins-det
Understanding inelastically scattered neutrons from water on a time-of-flight small-angle neutron scattering (SANS) instrument
大多数小角中子散射（SANS）用户团体通常假设中子能量在SANS测量期间不变。在这里，来自水的散射，特别是轻水，是在EQ-SANS仪器上测量的，EQ-SANS仪器是位于橡树岭国家实验室的Spectrometer中子源的飞行时间SANS仪器。在中子从水中散射的飞行时间谱中观察到一个显著的非弹性过程。样品的TOF谱分析表明，散射中子的能量与室温热能（~20 meV）一致，而与入射中子能量无关。借助蒙特卡罗粒子输运模拟，我们得出结论，样品内的热化过程导致更快的中子到达探测器比预期的入射中子能量的基础上。这种热化过程影响测量的SANS强度的方式，最终将样品和温度依赖，需要仔细处理的原始数据到SANS横截面。
2013-09-05 physics.acc-ph 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
A Design Study of a Compact Small-Angle Neutron Scattering Instrument
纳米尺度结构的确定是材料科学的重要课题之一。小角中子散射（SANS）是研究纳米结构的一种非常有价值的工具。在这里，我们探讨了一个紧凑的SANS仪器安装在一个单独的加速器为基础的脉冲低通量源的可能性，并讨论在结构表征，教育和培训中的应用。一个现实的设置的蒙特卡罗模拟证明了这种仪器的可行性，一个理想的测量需要约7小时。预期的长度尺度测量范围为0.5 nm至50 nm。极简的设计使仪器易于操作，维护成本低，不受大型设施的时间表的影响。尺寸，成本和维护与实验室小角X射线散射（SAXS）仪器相当，这使得SANS对于大学的个人研究团队来说是负担得起的，并为教育和培训提供了独特的机会。拟议的设置创造了测量超低速结构变化的机会，其成本仅为现有SANS仪器的一小部分，因此能够实现每周或每月的重复率。这个概念可以扩展到一整套仪器，包括广角中子散射（WANS）和衍射，中子反射计（NR），中子射线照相术，光栅干涉测量（GI）和瞬发伽马活化分析（PGAA）。
2022-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Upgrade to the MAPS neutron time-of-flight chopper spectrometer
自1999年以来，在ISIS脉冲中子和μ子源上的MAPS直接几何飞行时间斩波器谱仪一直在运行，其对大量位置敏感中子探测器的新颖使用为世界各地的下一代斩波器谱仪铺平了道路。近二十年的用户操作MAPS的经验，加上从新一代仪器操作中吸取的经验教训，导致决定对仪器进行三次并行升级。这些措施是取代主束线准直与超镜中子导管，安装一个磁盘斩波器，并修改中毒的水慢化剂的MAPS查看的几何形状。这些升级预计将大大增加中子通量，允许更灵活地使用重复率倍增，并减少一些背景源。在这里，我们报告这些升级的细节，并比较其安装前后的仪器的性能，以及蒙特卡罗模拟。这些情况表明，该文书的执行情况符合预期，在某些方面甚至超过预期。预计性能的改进将对仪器的能力产生重大影响。一些科学调试的例子来说明一些可能性。
2019-03-25 physics.ins-det
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
The uTPC Method: Improving the Position Resolution of Neutron Detectors Based on MPGDs
由于氦-3危机，标准中子探测技术的替代品变得迫切。此外，欧洲中子源（ESS）的仪器需要中子探测技术的进步。这些仪器需要具有出色中子探测效率、高速率能力和前所未有的空间分辨率的探测器。大分子晶体学仪器（NMX）要求在入射中子的宽角度范围内的位置分辨率为200 μ m。固体转化器与微模式气体检测器（MPGD）相结合，以满足新的要求。从中子俘获中升起的带电粒子在气体中的射程通常大于几毫米。这显然与位置分辨率的要求形成对比。在本文中，我们提出了一种分析技术，在中子探测领域的新的，基于时间投影室（TPC）的概念。使用一个标准的单GEM阴极涂有10 B4 C，我们提取的中子相互作用点的分辨率优于西格玛= 200微米。
2015-01-20 physics.ins-det
Comparison of Methods to Determine the Fluence of Monoenergetic Neutrons in the Energy Range from 30 keV to 14.8 MeV
本研究比较了PTB用于30 keV至14.8 MeV单能中子注量测量的传递仪器与主要参考仪器，以确保测量溯源性并提升计量服务效率，最终实现了仪器的改进表征与新的分析程序。
2024-06-26 nucl-ex physics.ins-det
Demonstration of a novel focusing small-angle neutron scattering instrument equipped with axisymmetric mirrors
中子小角散射（SANS）是最重要的中子技术，在科学和工程方面的影响。然而，SANS设备的基本概念自该技术在大约40年前问世以来一直没有改变，因为所有SANS仪器，除了少数几个，仍然被设计为针孔相机。在这里，我们展示了一个新的概念，SANS仪器，基于轴对称聚焦镜。我们建立和测试一个小的原型，这表明了传统的大型SANS设施的性能相媲美。通过使用具有50微米像素的探测器，我们构建了世界上最紧凑的SANS仪器。这项工作，加上最近的证明，这种镜子可以增加信号速率至少50倍，同时提高分辨率，铺平了道路，以新颖的SANS仪器，从而影响了广泛的科学家和工程师社区。
2013-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Correcting Aberrations of a Transverse-Field Neutron Resonance Spin Echo Instrument
中子共振自旋回波（NRSE）技术具有利用射频（rf）中子自旋翻转器提高中子散射傅立叶时间和能量分辨率的潜力。然而，在射频鳍之间的中子路径长度的变化所产生的偏差减少了极化。在这里，我们开发和测试一个横向静磁场磁铁，其中一系列被放置在射频鳍板之间，以纠正这些偏差。原型校正磁铁都模拟在NRSE束线使用McStas，蒙特卡罗中子射线跟踪软件包，并使用中子测量。从原型的结果表明，这种静态场设计校正横向场NRSE像差。
2022-09-23 cond-mat.soft physics.ins-det
Monte-Carlo Simulations for the optimisation of a TOF-MIEZE Instrument
MIEZE（Modulation of Intensity with Zero Effort）技术是中子共振自旋回波（NRSE）技术的一种变体，已被证明是一种独特的中子散射技术，可在磁场中进行高能量分辨率测量。它在飞行路径差异方面的局限性已经被研究分析为中子束与消失发散。在目前的工作蒙特卡罗模拟准弹性MIEZE实验考虑到光束发散以及样品尺寸。MIEZE技术的一个应用可以是瑞典欧洲空间源的专用NRSE-MIEZE仪器。在此将详细讨论基于Montel镜光学器件并借助蒙特卡罗模拟的特定设计的优化。
2013-04-19 physics.ins-det
Neutron Position Sensitive Detectors for the ESS
位于瑞典隆德的欧洲中子源（ESS）将成为世界领先的材料研究中子源。这些文书是从欧洲各地团体提交的概念提案中挑选出来的。在没有氦-3的情况下，这些仪器对探测器技术提出了许多挑战，氦-3是迄今为止建造的仪器的探测器的默认选择，并且由于ESS仪器套件中预期的极端速率。此外，新一代放射源需要新一代探测器技术，以充分利用该放射源提供的机会。探测器将通过许多实物安排从欧洲的合作伙伴那里采购;这一过程对中子散射界来说有些新颖。本文简要介绍了ESS探测器的现状，并概述了完成的时间轴。对于基于建议建造的仪器的固定仪器套件，给出了当前预期探测器要求的最近更新的快照。一个战略大纲，以如何解决这些要求可能是由新的探测器的发展。就中子界的未来发展而言，应在探测器基本上具有多学科性质的背景下，寻求与其他门徒的协同作用，这一点已被欧洲最近的各种举措所认识。这一战略的基础是能够生产出性能最佳的探测器，使ESS仪器成为世界领先的实物和合作伙伴关系。这预见并鼓励其核心的高度合作和相互依赖，而不是每个小组都是每项技术的全能者，而是在整个欧洲进一步发展特定技术和利基的卓越中心。
2014-11-23 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
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
Neutron detectors for the ESS diffractometers
最近在瑞典隆德开始建设的未来欧洲空间源的雄心勃勃的仪器套件对中子探测器提出了一系列多样化和具有挑战性的要求。例如，在中子衍射或反射测量实验中要研究的样品上所期望的前所未有的高通量需要能够处理高计数率的探测器，而亚毫米蛋白质晶体的研究将只有能够实现低至200 μm的位置分辨率的大面积探测器才有可能。这促使开展了广泛的研究和开发活动，以推进最先进的探测器，并寻找在ESS充分发挥潜力时能够达到成熟的新技术。本文介绍了三个飞行时间衍射仪器的概念，由科学咨询委员会选择推进到初步工程设计阶段的关键检测器的要求。我们讨论了适用于这一特定仪器类别的现有检测器技术及其面临的主要挑战。简要地讨论了仪器组选择的用于收集衍射图样的探测器技术。利用解析计算、蒙特卡罗模拟和实际实验数据，提出了一种估算衍射探测器中事件率的通用方法。建议的方法是基于保守的假设，使用的信息和输入参数，反映了我们目前的知识水平和理解的ESS项目。我们应用这种方法来预测未来的衍射仪器，从而提供额外的信息，可以帮助仪器团队优化检测器设计。
2016-11-29 physics.ins-det
Hardware Aspects, Modularity and Integration of an Event Mode Data Acquisition and Instrument Control for the European Spallation Source (ESS)
位于瑞典隆德的欧洲中子源（ESS）刚刚进入建设阶段，3台中子仪器已于2014年开始设计概念阶段。作为17个欧洲国家的合作，中子仪器的大部分硬件设备将以实物形式提供。这为仪器的建造和集成到设施范围的基础设施中提出了许多技术和组织挑战;特别是具有标准化硬件接口的EPICS控制网络和设施绝对计时系统。此外，新一代脉冲源需要新的复杂性和灵活性的仪器，以充分利用其机会。在这方面的贡献，我们提出了一个策略，为仪器硬件的模块化与定义良好的标准化功能和控制和数据接口集成到EPICS和设施定时系统。它允许为每项文书提供专门模块的实物捐助（横向办法）以及整个文书的实物捐助（纵向办法）。该策略的关键点是对来自仪器控制电子设备的所有读数进行时间戳，将事件模式数据采集从中子事件扩展到所有元数据。这为控制软件提供了必要的灵活性，使仪器的功能适应每个实验的要求。我们提出的操作和诊断方法的优点，并讨论必要的额外硬件要求。
2015-07-07 physics.ins-det
Neutron reflectometry with the Multi-Blade 10B-based detector
Multi-Blade是一种基于硼-10的气体探测器，用于瑞典欧洲中子源（ESS）的中子反射仪。中子反射计探测器的主要挑战是瞬时计数率和空间分辨率。在英国ISIS中子和μ子源的CRISP反射计上对多叶片进行了测试。已经进行了一系列科学测量，以研究多叶片在实际仪器条件下的响应。这些测试的结果在本手稿中进行了讨论。
2018-04-18 physics.ins-det
The Proton Beam Real-time Monitor System in CSNS
中国空间中子源（CSNS）是利用质子束轰击金属钨靶，产生高通量中子，供仪器实验使用。对于中子注量率能谱校正，质子束流是针对每台仪器的。在CSNS中开发了一个实时监测系统，用于监测、广播和记录每个质子脉冲。测量每个质子脉冲电荷并标记高精度时间戳。然后，测量结果将被广播到控制室和每个中子仪器。在控制室，代理程序监听每个脉冲的质子电荷量，并将其存储在数据库中，供脱机使用。高精度时间戳可用于质子电荷和中子数据在时间尺度上的对齐。介绍了质子束流监测系统的结构。并对该系统的性能进行了评价。
2018-06-21 physics.ins-det
First neutron data recorded at the V20 Test Instrument utilizing prototype chopper systems and beam monitors planned for ESS
欧洲中子源（ESS）的主要目标是使用同类设施中最高的中子通量进行持续的高撞击中子散射科学。这一雄心壮志自然伴随着来自13个欧洲国家的合作者之间共享的仪器硬件和软件的垂直整合相关的运营挑战。目前的工作将详细介绍在V20测试仪器在德国柏林亥姆霍兹Zentrum的集成测试。通过ESS斩波器集成控制器（CHIC）和实验物理与工业控制系统（EPICS）成功地控制了ESS斩波器样机。使用中子束监测器、ESS原型探测器读出电子设备和数据管理软件中心（DMSC）数据采集（DAQ）软件成功地收集了中子数据并打上了时间戳。斩波器旋转事件的时间戳和斩波器盘表现出优异的稳定性和中子吸收特性。该测试产生（i）预期的飞行时间（TOF）响应，（ii）与仪器参考数据比较良好的收集数据，以及（iii）揭示所执行的集成测试的诊断能力。该集成测试的结果验证了ESS斩波器和检波器DAQ架构的选择。
2019-08-21 nucl-ex 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
Study of a high spatial resolution 10B-based thermal neutron detector for application in neutron reflectometry: the Multi-Blade prototype
虽然对于大面积探测器来说，由于3 He短缺，找到一种替代方法来探测热中子是至关重要的，但对于小面积探测器来说，情况并非如此。中子散射科学仍在不断提高其仪器的功率，探测器必须承受的中子通量也在不断增加。对于小面积探测器，主要的努力是扩大探测器的性能。在劳厄-朗之万研究所（ILL），我们开发了多叶片探测器，旨在提高3 He探测器的空间分辨率，以用于高通量应用。我们开发了一个高空间分辨率的原型适用于中子反射仪。它利用固体10 B-薄膜中采用的比例气体室。两个原型已建成在ILL和我们的单色测试光束线上获得的结果在这里。
2013-12-09 physics.ins-det
A project of advanced solid-state neutron polarizer for PF1B instrument at ILL
在超镜（SM）偏振器中，固态器件具有许多优点。最相关的是与气隙偏振器相比小5-10倍的长度，允许施加更强的磁场。一个好的SM偏振器的一个重要条件是匹配的衬底SLD（散射长度密度）与SM涂层SLD的自旋下降中子。对于传统的Si衬底上的Fe/Si SM，当中子从衬底到达SM时，该SLD阶跃为正，这导致在小Q下偏振器性能的显著损失。相反，我们使用单晶蓝宝石/石英基板。后者在与Fe的界面处显示出负的自旋下降中子SLD阶跃，因此避免了小Q时的全反射区。为了优化偏振器的性能，我们制定了蓝宝石V型弯曲器的概念，进行光线跟踪模拟的蓝宝石V型弯曲器，比较结果与传统的C型弯曲器在Si上，和实验研究不同基板的V型弯曲器原型。我们的结果表明，基板材料的选择，偏振器的几何形状和磁化场的强度和质量有显着的影响。特别地，我们比较了偏振器对于$50 mT$和$300 mT$的施加磁场强度的性能。只有大的场强提供了一个很好的协议之间的模拟和测量的偏振值。对于双碰撞组态，在$0.3-1.2 nm$的中子波段获得了记录的极化$>0.999$，在$2 nm$只有$1\%$降低。在没有任何准直的情况下，发现在整个出射捕获光谱$0.997$上平均的偏振等于先前仅使用“交叉”（X-SM）几何中的双偏振器获得的值。这些结果被应用在一个全尺寸的偏振器的PF 1B仪器。
2019-06-11 physics.ins-det
Neutron Guide Building Instruments of the Brazilian Multipurpose Reactor (RMB) Project
越来越多的科学家在各种科学领域使用中子。为了满足研究人员在物理、化学、材料科学、工程、文化遗产、生物学和地球科学领域的需求，巴西多用途反应堆（RMB）将提供3个热导向器和3个冷导向器，并安装几种材料表征仪器。在这项研究中，我们提出了一个标准的设计要求的两个原始仪器，即Sabiá和Araponga。它们分别是冷中子仪和热中子仪，对应于将安装在人民币中子引导大楼（N02）的小角中子散射仪（SANS）和高分辨率粉末中子衍射仪（HRPND）。为了提供足够的通量，这两种仪器，我们建议在这里使用简单的和分裂的指南运输中子束到两个不同的仪器在同一个指南的初步调查。为此，我们使用蒙特卡罗模拟，利用McStas软件来检查不同的基本配置和源的热中子输运的效率。通过考虑这些结果，可以得出结论，在大多数情况下，分裂引导配置比使用独立于源的透射中子束的情况更有效。我们还验证了曲面上的凹凸表面的不同涂层指数的就业是至关重要的，至少在模拟的情况下，优化中子通量（强度和发散），并减少设施安装成本。
2020-03-11 nucl-ex nucl-th physics.ins-det
A 2D Acceptance Diagram Description of Neutron Primary Spectrometer Beams
许多类型的中子能谱仪使用由准直器、晶体单色器和第二准直器组成的常规一次能谱仪。传统的分辨率描述使用仪器参数值来推断光束特性，从而推断仪器的透射率和分辨率。本文解决了选择梁单元以提供某些所需梁特性的逆问题，并表明有许多可能的单元选择来提供任何给定的梁特性。处理这种多样性似乎是一个中心问题，在寻找最佳的仪器设计，特别是如果使用数值方法。这里采用的特定方法是扩展2D“验收图”的初级光谱仪光束的散射平面内的组件的视图，包括水平弯曲的单色器和各种准直器类型（光束管，指南，索勒准直器和径向索勒准直器）。这种视觉方法澄清了样品位置光束上的主要光谱仪变量的影响，并提出了一种新的机械简单的主要光谱仪设计，提供了极大的灵活性，加上最大限度的传输。
2016-06-18 physics.ins-det
NeutronGym: Physics-Graded Neutron Instrument Design for LLM Agents
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
NeutronGym是首个中子仪器设计的可执行环境，通过物理分级阶梯和强化学习，使Qwen3-8B在留出任务上从11%提升至77%，超越未训练的更大模型，并揭示了奖励驱动的能力边界。
2026-10-05 cs.AI physics.ins-det
Modelling instrumental response for neutron scattering experiments at CSNS
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（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）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文提出了一种数据处理方法，用于准确推导热中子散射截面，并分析了非弹性效应及样品多重散射。
2026-03-09 physics.comp-ph physics.ins-det
McStas and Mantid integration
McStas和Mantid是中子散射社区中两个成熟的软件框架。McStas主要用于模拟仪器的中子输运，而Mantid主要用于数据简化。我们在这里报告的状态，我们的工作所做的仪器模拟软件McStas和数据简化软件Mantid之间的互操作性。这提供了一个示范，如何成功地链接在一起，否则已经独立开发的两个软件，特别是在这里显示这是如何实现的仪器模拟软件和数据简化软件。本文还将提供一些预期的未来增强分析的例子，这些分析可以通过将精确的仪器和样品模拟与用于校正原始数据的软件相结合来实现。在这种情况下，在大型中子设施收集的原始数据的工作。
2016-08-25 physics.ins-det
Corrections for the Geometric Distortion of the Tube Detectors on SANS Instruments at ORNL
橡树岭国家实验室高通量同位素反应堆的小角度中子散射仪器最近将面积探测器从最初安装的大型单体积交叉线探测器升级为交错排列的线性位置敏感探测器阵列，其设计基于ORNL Sputron中子源的EQ-SANS仪器。LPSD阵列的特定几何形状要求对传统上采用的数据减少方法进行修改。本文介绍了两种校正LPSD阵列几何畸变的方法，并对这两种方法进行了比较。第一种方法应用从使用与测量样品相同的配置执行的检测器灵敏度测量导出的校正。在这里提出的第二种方法中，将为LPSD导出的立体角校正应用于在数据简化过程期间在任何仪器配置中收集的数据，并结合在几何失真可忽略的足够长的相机长度处收集的检测器灵敏度测量。这两种方法产生一致的结果，并产生一个最大偏差的修正数据从各向同性散射样本小于0.05的动量转移到最大的0.8 A-1。结果是广泛适用于任何SANS仪器采用LPSD阵列探测器，这将是越来越普遍的仪器具有较高的入射通量在世界各地的各种中子散射设施。
2014-05-08 physics.ins-det
Wombat, the high intensity diffractometer in operation at the Australian Centre for Neutron Scattering
Australian Nuclear Science and Technology Organisation（澳大利亚核科学和技术组织）；National Synchrotron Radiation Research Center（国家同步辐射研究中心）
Wombat是一款用于研究材料原位和原态特性的高强度中子衍射仪，支持多种材料的表征与测量。
2025-11-19 physics.ins-det
Methods for analytically estimating the resolution and intensity of neutron time-of-flight spectrometers. The case of the TOFTOF spectrometer
提出了一种分析方法，允许估计的能量分辨率的飞行时间中子谱仪，以及它的部分贡献，在一个动态范围内，从弹性线延伸到可访问的非弹性区域。这种方法在过去已经成功地应用于安装在ISIS中子散射源处的TOSCA和HET中子非弹性散射谱仪[AM Gaspar，PhD Thesis，Universidade Tecnica de Lisboa，2004]，在此应用于高分辨率飞行时间谱仪TOFTOF，其主要致力于准弹性中子散射研究并且安装在新的中子反应堆FRM II处。为了使这些计算容易理解，详细解释了TOFTOF仪器及其每个组件的工作原理。文中还简要介绍了一种估算仪器强度的简单方法，即估算单位时间内到达样品位置的中子数。为方便TOFTOF用户，本文以等分辨率线或等强度线的形式，给出了弹性线处仪器分辨率和仪器强度对相关仪器参数（即入射中子波长、斩波器转速和帧重叠率）的依赖关系曲线。帧重叠率的估计方法，通常使用的飞行时间的仪器，如TOFTOF的解释和替代方案有关这个参数，根据动态范围的利益，简要地讨论。
2007-10-28 physics.data-an physics.ins-det
Elpasolite Planetary Ice and Composition Spectrometer (EPICS): A Low-Resource Combined Gamma-Ray and Neutron Spectrometer for Planetary Science
中子和伽马射线光谱学（NGRS）是一种成熟的技术，用于研究与行星结构和行星体演化相关的地球化学成分和挥发物丰度。以前的NGRS仪器使用单独的伽马射线和中子光谱仪。Elpasolite行星冰和成分光谱仪（EPICS）仪器是一种创新的、完全集成的NGRS，资源需求低。EPICS利用由硅光电倍增器读出的钾长石闪烁体，将伽马射线和中子谱仪结合到一台仪器中，从而显著减小了仪器的尺寸、重量和功率。概述和动机的EPICS仪器，EPICS发展的现状，并讨论预期的灵敏度和性能。
2019-01-09 astro-ph.IM physics.ins-det physics.space-ph
First Measurements with New High-Resolution Gadolinium-GEM Neutron Detectors
欧洲SpectroSource仪器，如大分子衍射仪NMX，需要出色的中子探测效率，高速率能力，时间分辨率和前所未有的空间分辨率，在入射中子的宽角度范围内达到几百微米。对于这些仪器，固体转换器与微模式气体检测器（MPGD）相结合是一个很有前途的选择。在挪威IFE研究堆上，用冷中子束对带有钆转换器的GEM探测器进行了测试。μTPC分析在$^{10}$ B转换器的情况下被证明可以提高空间分辨率，该分析被扩展到基于钆的探测器。首次成功地运行了Gd-GEM探测器，在波长为2 μ m处测得效率为11.8%，位置分辨率优于250 μm。
2016-05-02 physics.ins-det
Suppression of intrinsic neutron background in the Multi-Grid detector
中子散射仪器的关键要求之一是信号背景比（SBR）。这也是欧洲中子源（ESS）许多仪器的设计驱动要求，ESS渴望成为世界上最亮的中子源。通过背景去除可以有效地改善SBR。Multi-Grid是一种带有固体碳化硼转换器的大面积热中子探测器，是斩波谱仪的一种新解决方案。由于多重网格探测器是一个大面积的探测器，结构复杂，其固有的背景和通过先进的屏蔽设计的抑制，应在其复杂性进行研究，因为它不能简单地计算。通过详细的蒙特卡罗模拟的多网格探测器模块，设计的CSPEC仪器在ESS的固有散射中子背景和其对SBR的影响确定。的影响的探测器容器和中子入射窗口上的散射确定，揭示了优化的内部探测器屏蔽的重要性。通过使用理想吸收体作为屏蔽材料来确定常见屏蔽几何形状（如侧屏蔽和端屏蔽）的本底降低能力，并且还测试了常见屏蔽材料（如B $_{4}$ C和Cd）。在比较不同屏蔽拓扑结构和材料的有效性的基础上，给出了多栅极探测器模块的组合屏蔽的建议，针对增加的SBR进行了优化。
2018-12-02 physics.ins-det
Large Scales - Long Times: Adding High Energy Resolution to SANS
中子自旋回波（NSE）变体MIEZE（零作用力强度调制）在样品定位之前进行所有束流操作，可在强磁场和去极化样品中进行低背景SANS测量。然而，MIEZE对通过仪器和样品的中子飞行路径长度的差异\DeltaL敏感。在这篇文章中，我们讨论了\DeltaL对MIEZE测量对比度降低的主要影响及其最小化。最后，我们提出了一个设计案例，以提高小角中子散射（SANS）仪器在计划中的欧洲SparkleSource（ESS）在瑞典隆德，使用组合的MIEZE和其他TOF选项，如TISANE提供的时间窗口从纳秒到分钟。所提出的仪器允许研究波动的去极化样品，样品暴露于强磁场，自旋非相干散射样品在一个简单的方式高达\mus的时间尺度在动量转移高达0.01-1，同时保持仪器的努力和成本低。
2011-07-08 physics.ins-det
Realization of an advanced super-mirror solid-state neutron polarizer for the instrument PF1B at the Institut Laue-Langevin
在这最后的一系列的三篇论文的发展先进的固态中子偏振器，我们提出的偏振器的最终结构和结果的调试。偏振器利用中子的自旋选择性反射，通过涂覆有偏振超级镜的界面。该偏振器完全是为马克斯·冯·劳厄-保罗·朗之万研究所（ILL）的PF 1B冷中子束设施内部制造的。它已安装在PF 1B级联和测试在真实的条件下。测量“良好”自旋分量的平均透射率为> 30%。在俘获谱上平均的偏振达到了Pn ~ 0.997的记录值，用于由H113中子导管递送的中子束中的全角发散，以及0.3-2.0 nm的全波长带λ。这种前所未有的性能是由于在以下领域的设计和制造中的一系列创新：衬底材料的选择，超反射和减反射多层膜，磁化场，组装工艺。自2020年最后一个反应堆循环以来，偏振器用于PF 1B的用户实验。
2022-08-30 nucl-ex physics.ins-det
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
Multitube monitors: a new-generation of neutron beam monitors
随着许多中子科学仪器的更新和新中子设施的调试，对具有减少的束扰动和更高计数率能力的改进的中子束监测系统的需求不断增加。裂变室是最常用的束流监测器;然而，它们在某些仪器上的使用可能会受到235 U中子捕获过程中发射的快中子和裂变室材料中散射的中子产生的背景的影响。另一方面，多管探测器提供了一个很好的选择，光束扰动最小。本文的目的是报告和分析的结果进行测量与几个多管用于束流监测。我们表明，多管束流监测器的透明度为97.6 +/-0.4%，它们的探测效率是均匀的，与平均值的偏差<0.7%。由于堆积效应，在550 kHz的速率下测量到计数率降低10%。除了中子束强度监测，多管还可以配置为一维或二维定位。我们提出了这些额外的功能的初步结果。
2022-05-19 physics.ins-det
Neutronics Calculations for the Common Shielding Project at ESS
目前正在瑞典隆德建造的欧洲散斑源ESS是世界上最亮的冷脉冲散斑中子源。该设施使用2GeV的质子束撞击目标产生中子。然后中子在慢化剂中热化。围绕着慢化剂的是几个连接到中子导管的束流端口，这些中子导管输送冷中子。由于ESS的长脉冲源性质，中子散射仪器明显长于大多数现有设施，大约一半的仪器需要150米长的中子导管，只有少数短于50米。因此，屏蔽成本主要取决于导向屏蔽。为了满足屏蔽要求，一个“通用屏蔽项目”已经启动，为几个仪器提供具有成本效益的标准化解决方案。这包括屏蔽块的一致设计，以及中子学模拟的通用方法。
2022-09-23 physics.comp-ph physics.ins-det
Simulation Tools for Detector and Instrument Design
欧洲中子源的高性能要求一直在推动中子探测器前沿的技术进步。现在比以往任何时候都更重要的是优化探测器和仪器的设计，以充分利用ESS源的辉煌。中子散射社区拥有的大多数模拟工具都是针对仪器优化，直到样品位置，很少关注探测器。ESS探测器组扩展了现有探测器模拟工具的功能，以弥补这一差距。已经开发了一个广泛的软件框架，从而能够有效和协作地开发所需的模拟和分析-以Geant 4蒙特卡罗工具包为基础，但在相关的情况下具有扩展的物理能力（如晶体中热中子的布拉格衍射）。此外，MCPL（蒙特卡罗粒子列表）粒子数据交换文件格式，目前支持的主要蒙特卡罗工具的社区（McStas，Geant 4和MCNP），促进集成的探测器模拟与现有的模拟仪器使用这些软件包。这些方法提供了一套强大的工具，可以根据仪器应用定制检测器和仪器设计。
2017-08-07 physics.comp-ph physics.ins-det
Development of a microtpc detector as a standard instrument for low energy neutron field characterization
为了测量能量范围从8 keV到1 MeV的中子场的能量和注量，IRSN（辐射防护与核安全研究所）正在开发一种新的一级标准。这个项目，微型TPC（微型时间投影室），与LPSC合作进行，是基于核反冲探测器的原则。测量策略需要反冲核的轨道重建下降到几keV，这可以实现与低压气体检测器使用微图案气体检测器。主要是异丁烷的气体混合物被用作n-p转换器以检测进入检测体积的中子。然后，来自质子反冲的气体电离的电子被像素化的阳极收集（2D投影）。自触发电子器件能够在50 MHz频率下执行阳极读出，以便给出轨道的第三维度。然后利用算法从该轨迹推导出散射角。电荷收集导致质子能量，考虑到电离猝灭因子。本文着重于127 keV单能中子场的中子能量测量。测量值进行比较，蒙特卡罗模拟使用现实的中子场和模拟的探测器响应。实验和模拟之间的差异是5千电子伏，主要是由于10%的校准不确定性。
2013-10-22 nucl-ex physics.ins-det
Alignment facility and software for single crystal time of flight neutron spectroscopy
本文介绍了一种在ISIS散斑中子源的准直设备（ALF）上进行大单晶表征的仪器和软件算法。我们描述了一种方法，用于表征样品的质量，并将其对准在一个特定的散射平面。我们提出了一个软件包编写的仪器，并证明其效用的方式的一个例子的结构表征的大单晶体的Pb（Mg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$）O $_{3}$。我们建议扩展和修改的表征仪器，为未来改进的光束线。希望该软件将被中子用户社区用于光谱实验的大单晶的预表征，并且未来的设施将包括这样的设施作为光谱套件的一部分。
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Evidence of fast neutron sensitivity for 3He detectors and comparison with Boron-10 based neutron detectors
基于3 He的中子探测器不再是中子散射应用的默认解决方案。无法满足新仪器所需的性能要求，以及3 He的短缺，推动了一系列旨在寻找中子探测新技术的研究计划。新探测器技术的特性已经过广泛测试，以证明其相对于最先进技术的有效性。其中，背景抑制能力是决定的关键。对于大多数仪器，信号背景比与性能品质因数密切相关。这些设计是为了利用新的高强度中子源预期的高通量。因此，不充分的背景抑制可能会显著影响测量，导致探测器饱和和误导事件。这对于信号相当弱的那种技术特别重要。第一次，3 He探测器的灵敏度快中子，En = 10 MeV，已估计。两个独立的测量：一个直接计算的基础上的减法，用于解开的热和快中子的贡献，而进一步的证据是间接计算，通过与最近公布的数据从10 B为基础的探测器的比较。这两项调查都给出了灵敏度数量级的表征。一组模拟，以及为了支持和验证的测量结果。从数据中观察到4x 10 -3的灵敏度。这比以前在基于10 B的探测器中观察到的高两个数量级。
2019-02-26 physics.ins-det
Momentum and Energy Dependent Resolution Function of the ARCS Neutron Chopper Spectrometer at High Momentum Transfer: Comparing Simulation and Experimen
在高动量转移（即$Q\ge20$转移）或DINS的非弹性中子散射提供了轻原子的动量分布的直接观察，使其成为研究液体和固体中的单粒子运动的强有力的探针。DINS数据的定量分析需要准确了解每个$Q$和能量转移$E$下的仪器分辨率函数$R_{i}({Q},E)$，其中标签$i$指示分辨率是实验观察到的$i={obs}$还是模拟的$i=sim$。在这里，我们描述了两个独立的方法来确定总的分辨率函数$R_{i}({Q},E)$的ARCS中子仪器在Spanish中子源，橡树岭国家实验室。第一种方法使用DINS研究的原型系统（液体$^4$ He）的实验数据，然后使用其先前确定的本征散射函数进行数值解卷积，以产生$R_{obs}({Q},E)$。第二种方法使用精确的蒙特卡罗模拟的ARCS光谱仪，占所有仪器的贡献，耦合到一个代表性的散射内核，以重现实验观察到的响应$S({Q},E)$。使用δ函数作为散射核，模拟产生具有与$R_{obs}({Q},E)$相当的线形和特征的分辨率函数$R_{sim}({Q},E)$，但是由于模型的理想性质而稍微窄一些。分别使用这两个$R_{i}({Q},E)$，我们提取液体$^4$ He的特征参数，如正常液体中的本征线宽$α_2$（它设置原子动能$\langle K\rangle\simα_2$）和超流相中的玻色-爱因斯坦凝聚参数$n_0$。所提取的$α_2$值与先前的…
2016-07-07 physics.ins-det
An indirect geometry crystal time-of-flight spectrometer for FRM II
提出一种用于FRM II的间接几何晶体飞行时间谱仪，结合飞行时间初级谱仪与大型晶体分析器，利用嵌套镜光学系统实现灵活的动力学范围与高能量分辨率。
2024-09-20 physics.ins-det
