Voluminous D2 source for intense cold neutron beam production at the ESS
ESS最近开发的平板减速器概念开辟了一种可能性，即目标上方的单个平板减速器可以服务于所有依赖高亮度的散射仪器。这将允许在目标以下引入一种根本不同的减速剂，以满足某些基础物理实验的补充需要。为了便于实验，取决于在一个相当大的束中的中子的总数，一个大体积的D2减速剂的选择，在一个大的横截面提取指南进行了讨论，并评估其中子性能。
2014-01-23 nucl-ex physics.ins-det
Neutronic Design and Measured Performance of the Low Energy Neutron Source (LENS) Target Moderator Reflector Assembly
低能中子源（英语：Low Energy Neutron Source，缩写LENS）是美国印第安纳大学回旋加速器实验室（英语：Indiana University Cyclotron Facility，缩写IUCF）正在建造的一个基于加速器的脉冲冷中子设施。LENS背后的想法是产生脉冲冷中子束，从Be中的（p，n）反应开始，其被缓和到meV能量，并从小立体角提取，用于中子仪器，其可以以相对宽（~1 msec）的中子脉冲宽度有效地操作。虽然这个源的功能和操作参数的组合是独一无二的，目前，中子设计具有几个功能类似于那些设想为未来的中子设施，如长脉冲中子源（LPSS）和非常冷的中子（VCN）源。我们描述的基本思想和设计细节的目标/减速器/反射器系统（TMR）和比较测量的亮度，能谱，和发射时间分布在不同的减速器配置与MCNP模拟。亮度测量使用环境温度水慢化剂同意MCNP模拟的测量精度在20%以内。从固体甲烷慢化剂测量的中子发射时间分布与模拟一致，冷中子通量是足够的材料的中子散射研究。我们描述了一些可能的修改现有的设计，这将增加冷中子的亮度，发射时间分布的影响可以忽略不计。
2008-03-28 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Characterisation of neutron field in large graphite insertion in special core of the LR-0 Reactor
本文在LR-0反应堆特殊堆芯中验证石墨块内的中子场，通过比较实验与计算的中子谱及通量分布，确认慢化剂水平以下区域的一致性。
2023-07-31 physics.ins-det
A GEANT4-Based Simulation of Directional Neutron Detectors Using Liquid Scintillators and Boron Carbide Moderators
本文通过GEANT4模拟研究了一种由液体闪烁体、碘化铯、碳化硼慢化层和硅光电倍增管组成的紧凑型方向性中子探测器，探测效率约10%–30%，并利用机器学习分类器实现了沿四个主轴方向100%的中子源方向识别准确率。
2025-07-19 hep-ex 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
Research of interaction processes of fast and thermal neutrons with solution of methyl orange organic dye
本文研究了中子通量与有机染料甲基橙水溶液的相互作用过程。这项工作在NSC KIPT的LINAC LUE-300上进行。一组钨板被用作中子产生靶。电子能量为15 MeV，平均电流为20 mkA。样品位于铅屏蔽和不带铅屏蔽、带和不带减速剂的后面。使用Geant 4工具包进行实验，计算了没有减速剂和不同厚度（1-5厘米）减速剂的实验样品位置的中子通量及其能谱。对实验结果的分析表明，当没有铅屏蔽和没有减速剂的物体受到辐照时，染料分子被完全破坏。在铅保护的存在下，观察到10%的染料分子的破坏。当一个5厘米的聚乙烯慢化剂安装在铅屏蔽后面时，没有硼酸的染料分子对热中子的破坏几乎没有观察到。当热中子和超热中子的通量与含有4%硼酸的染料溶液相互作用时，由于放热反应10 B（n，a），观察到30%的染料分子被破坏。研究表明，有机染料溶液是一种很好的材料，用于制造记录热中子和超热中子通量的探测器。这种探测器可用于环境的放射生态学监测、核能工程和核医学，特别是中子俘获治疗研究领域。
2022-01-04 physics.comp-ph physics.ins-det
Bi-spectral beam extraction in combination with a focusing feeder
双谱束提取将来自两种不同类型的慢化剂的中子组合到一条束线中，从而扩大了光谱范围，从而扩大了仪器的利用率。这个想法可以通过反射镜来实现，该反射镜将长波长中子从离轴较冷的慢化剂反射到与另一慢化剂对准的中子导管中，该另一慢化剂发射具有较短波长的中子，该较短波长的中子将透射通过反射镜。在这种系统中使用的反射镜通常是几米长，这是一个严重的缺点，因为它减少了设计概念中的聚焦装置的可能长度，该设计概念要求在离源的短距离处的窄光束，如在为计划中的欧洲空间源（ESS）开发的许多仪器中所使用的。我们提出了一个缩短提取系统，由几个镜子，并表明，这样的提取系统是更适合于结合与馈线的针眼设计，在这里说明的情况下，一个可能的ESS成像光束线。
2013-07-30 physics.ins-det
UCN sources at external beams of thermal neutrons. An example of PIK reactor
我们考虑超冷中子（UCN）源的基础上的一种新的方法UCN生产超流氦（4 He）。选择PIK反应堆作为应用这一想法的透视示例，其包括将4 He UCN源安装在热或冷中子束中，并用慢化剂-反射器包围源，慢化剂-反射器起到冷中子源（CN）供给UCN源的作用。由于来自慢化剂-反射体的多次中子反射，源中的CN通量可以比入射通量大几倍。我们表明，这样的源在PIK反应堆将提供一个数量级更大的密度和生产率比一个类似的源在ILL反应堆。我们估计4 He源与固体甲烷（CH 4）或/和液体氘（D2）的慢化反射的参数。我们发现，在PIK反应堆中使用CH 4慢化剂-反射体的这种源将提供约1x10^5 1/cm^3的UCN密度和约2x10^7 1/s的UCN产生速率。这些值分别比最强UCN用户源的值大1000倍和20倍。具有D2慢阻剂-反射剂的源中的UCN密度将达到~2x10^5 1/cm^3的值，并且UCN产生速率将等于~8x10^7 1/s。在具有相同通量的氯化萘束中安装此类源将略微增加密度和生产率。
2015-11-24 nucl-ex physics.ins-det
Development of neutron scattering kernels for cold neutron reflector materials
最新的中子散射应用是高度强度限制的技术，要求减少源和探测器之间的中子损失。此外，核工业需要更准确的数据和程序来设计和优化先进的裂变反应堆，特别是处理燃料和慢化剂材料。为了满足这些要求，有必要改进现有的计算工具，通过生成更好的模型来描述中子与感兴趣的系统的相互作用。巴里洛切原子能中心（阿根廷国家原子能机构）的中子物理系一直在开发慢中子与材料相互作用的新模型，以产生热和冷中子能量区的散射核和截面数据。除了对中子减速剂进行的研究外，我们最近开始研究在这些能量范围内可以作为有效中子反射体的材料。在这项工作中，我们提出了金刚石纳米粉末和氢化镁，同时进行VESUVIO光谱仪（ISIS，英国）的传输和散射实验的结果，并将它们与新生成的横截面库进行比较。
2021-03-16 physics.ins-det
Study of 14.1 MeV Neutron Moderation in Beryllium
利用GEANT4蒙特卡罗模拟研究球形天然铍对14.1 MeV中子的慢化，并通过不同半径确定最佳热化厚度。
2025-03-11 nucl-ex nucl-th physics.comp-ph
Characterization of ultracold neutron production in thin solid deuterium films at the PSI Ultracold Neutron source
我们在Paul Scherrer研究所（PSI）的超冷中子（UCN）源的固体氘（sD $_2$）慢化剂中通过超热转换测定了UCN产生率。特别地，我们考虑了少量的小于$20\,$摩尔的D $_2$，其以几mm厚的薄膜沉积在冷却的慢化剂容器表面上。我们测量了氘的同位素（$ c_\text{HD} < 0.2 \, \% $）和同分异构体（$ c_\text{para} \le 2.7 \, \% $）纯度，从而得出结论，在$5\,$ K下的吸收和上散射对来自薄膜的UCN产率具有可忽略的影响。我们比较了计算的UCN产额的基础上，以前测得的热中子通量从重水热慢化剂测量的UCN计数率在束端口。我们证实了我们的结果，从而证明了UCN的生产和运输的来源模拟的绝对特征。
2023-03-14 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Impact of crystallite size on the performance of a beryllium reflector
在散堆中子源中使用铍反射体，以增强从冷和热慢化剂表面发射的中子的低能通量。这种减速器/反射器系统的设计通常使用详细的蒙特卡罗模拟来进行，其中铍反射器被假定为表现为多晶材料。然而，在现实中，铍的不均匀性可能会导致实际系统的性能相比，建模系统之间的差异。总截面的依赖性，特别是微晶尺寸，在布拉格散射区，可能会影响反射器的性能，如果这种影响是显着的，它应该考虑在减速器/反射器系统的设计。在本文中，我们报告的初步结果，使用截面库，其中包括修正的微晶尺寸效应，在spp源中子学计算。
2019-12-06 physics.comp-ph physics.ins-det
Measurement of ambient neutrons in an underground laboratory at Kamioka Observatory and future plan
环境中子是寻找稀有事件的地下实验中最严重的背景之一。本文用$\mathrm{^3He}$正比计数器测量了神冈天文台地下实验室的环境中子通量。由于探测器的响应在很大程度上取决于光谱形状，从岩石到实验室的中子的能谱估计的蒙特卡罗模拟。发现热中子通量与总中子通量的比值取决于岩石的热化效率。因此，使用无调节剂的计数率与有调节剂的计数率的比率来确定该参数。因此，最可能的中子谱预测的模拟参数由实验结果确定。结果表明，一个有趣的光谱形状，这在以前的研究中没有指出。周围中子总通量为$(23.5 \pm 0.7 \ \mathrm{_{stat.}} ^{+1.9}_{-2.1} \ \mathrm{_{sys.}}) \times 10^{-6}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$。在本文中，我们解释了我们的结果的方法，并讨论了我们未来的计划。
2019-11-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Nested mirror optics for neutron extraction, transport, and focusing
中子散射是研究凝聚态系统在大范围的时空尺度上的静态和动态性质的一种行之有效的工具。然而，许多高度关注的研究只能在小样本上进行，并且通常需要复杂的环境来改变参数，例如温度、磁场和压力。为了提高可实现的信号-背景比，已经实现了基于椭圆形或抛物线形中子导向器或Montel镜的聚焦装置。在这里，我们报告的嵌套镜光学（NMO），它克服了一些这样的设备的缺点的实验演示。虽然比最初的Wolter设计更简单，但我们紧凑的椭圆镜组件将中子从源成像到目标，最大限度地减少几何畸变，引力效应和波动引起的模糊。MIRA在FRM-II进行的实验证明了我们的第一个原型的预期聚焦特性和72%的光束传输效率。NMO似乎特别适合于i）从紧凑型高亮度中子减速器中提取中子，ii）一般中子输运，以及iii）聚焦和极化中子。中子撞击样品的相空间可以在线定制到所需的实验分辨率，从而产生小的散射背景。作为额外的好处，NMO位于远离慢化剂和样品的地方，不易受到辐射损伤，并且可以很容易地更换。NMO使得能够实现用于中子物理学的束线的模块化和物理透明的实现，类似于在可见光光学器件中使用的设置。
2022-02-16 physics.ins-det
Measurement of ambient neutrons in an underground laboratory at Kamioka Observatory
环境中子是寻找稀有事件的地下实验中最重要的背景之一。本文用$\mathrm{^3He}$正比计数器测量了神冈天文台地下实验室的环境中子通量。由于探测器的响应在很大程度上取决于能谱的形状，从岩石到实验室的中子的能谱估计的蒙特卡罗模拟。发现热中子通量与总中子通量的比值取决于岩石的热化效率。因此，使用无调节剂的计数率与有调节剂的计数率的比值来确定该参数。因此，最可能的中子谱预测的模拟参数由实验结果确定。结果表明，一个有趣的光谱形状，这在以前的研究中没有指出。周围中子总通量为$(23.52 \pm 0.68 \ \mathrm{_{stat.}} ^{+1.87}_{-2.13} \ \mathrm{_{sys.}}) \times 10^{-6}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$。这一结果，特别是能谱信息，可能是一个新的和重要的输入，估计在当前和未来的实验室在神冈天文台的地下本底。
2018-08-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Concept of a fast neutron detector based on 10B-RPCs
提出了一种基于10 B-RPC（hybrid double-gap Resistive Plate Chamber with 10 B4 C neutron converter）的探测10-4 ~ 5 MeV能量范围内快中子的方法。探测效率作为中子能量的函数是在蒙特卡罗模拟中获得的，使用Geant 4工具包对几种探测器配置进行模拟。中子转换器的厚度被优化以获得最大效率。结果表明，对于这种类型的探测器，有可能获得大于50%的平均探测效率与中子能量的弱依赖性。还讨论了暗计数率和γ灵敏度。
2021-12-23 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
Montel optics: Tailoring phase-space in neutron beam extraction
考虑到在极端条件下进行更小样品和实验的趋势，重要的是将小而均匀的中子束输送到样品区域。为此目的，椭圆镜和/或Montel镜是理想的适合，因为中子的相空间可以被定义为远离样品。因此，只有有用的中子将到达样品位置，导致非常低的背景。我们证明了使用简单的数值工具，这是验证使用蒙特卡罗模拟，允许考虑到重力和有限的光束尺寸的影响，设计中子输运系统的容易性。结果表明，一个显着的一部分的亮度可以从慢化剂转移到样品。我们的研究结果可能会产生严重的影响，仪器的设计在spectrum源，如欧洲spectrum源（ESS）在瑞典隆德。
2015-03-03 physics.ins-det
Using Back-Scattering to Enhance Efficiency in Neutron Detectors
一般地讨论了利用强散射材料通过未转换热中子的后向散射来恢复中子探测器效率的原理。该方法的可行性说明通过Geant 4为基础的模拟一个特定的设置，涉及一个主持人一样的材料放置在一个单层的硼-10薄膜气体检测器。
2015-09-10 nucl-ex physics.comp-ph 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
Efficient polarization analysis for focusing neutron instruments
极化中子是研究凝聚态物质磁性的强有力的探针，其长度范围从单个原子到微米。随着中子光学的不断进步，允许以增加的发散度传输光束，对中子极化器和分析器的需求也在增长。对于脉冲光源的新仪器来说，这种情况变得特别具有挑战性，其中需要对大波长带进行偏振以有效利用光束的时间结构。在这里，我们提出了一个高度集中的中子束的偏振分析的概念，是基于透射超镜的等角螺旋弯曲的形状。该方法允许95%以上的偏振和良好的透射，而不会对其他光束特性产生负面影响。一个紧凑的偏振设备已经测试的AMOR反射计的一个例子，以及下一代的技术，将安装在Estia仪器正在建设的欧洲SpectroSource的实施的概念。
2017-02-27 physics.ins-det
Feasibility study of a compact Neutron Resonance Transmission Analysis instrument
中子共振透射分析（NRTA）利用中子的共振吸收来推断目标物体的绝对同位素组成，从而能够在考古学、核燃料材料分析和军备控制条约核查等广泛领域中应用。过去，NRTA涉及大型用户设施和复杂的检测器系统。然而，紧凑型中子源的强度的最新进展使得紧凑型中子成像设计越来越可行。本文介绍了一种紧凑型超热NRTA射线照相仪器的蒙特卡罗（MC）设计，该仪器使用了一个慢化的紧凑型氘氚（DT）中子源和一个超热中子探测器。这种工具将有广泛的应用，对于核视察和军备控制核查演习等情况将特别有影响力，因为在这些情况下，系统成本和机动性可能至关重要。在这项工作中提出的MC模拟表明，准确的飞行时间（TOF）重建传输的中子能量，能够区分同位素组成的核材料具有高水平的准确性。新一代小型化和强度越来越高的中子源将使这项技术能够以更高的精度和速度实现测量，对各种工程和社会问题产生重大影响。
2020-01-28 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
Expanding Neutron Capacity at the ESS through Symbiotic Instruments: SLEIPNIR & Remora
Department of Physics, Technical University of Denmark（丹麦技术大学物理系）；Data Management & Scientific Computing, European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源ERIC数据管理与科学计算部）；Spectroscopy Division, European Spallation Source ERIC（欧洲散裂源ERIC光谱学部）；Jülich Centre for Neutron Science（朱利希中子科学中心）；Heinz Maier-Leibnitz Zentrum, Technical University of Munich（慕尼黑大学海因茨·迈尔-莱布尼茨中心）
本文提出两种共生仪器概念（SLEIPNIR与Remora），利用ESS长脉冲束流中未开发的中子，通过双单色器垂直平移和布拉格反射提取多余谱带宽，在不干扰现有束线的情况下，以模块化、低成本方式扩展中子科学容量，性能媲美ILL参考仪器。
2026-10-06 physics.ins-det
Application of PROFINET IO in Neutron Scattering Instruments
由Jülich中子科学中心（JCNS）实施的所有中子散射仪器的控制系统都基于西门子PLC技术。历史上，PROFIBUS已用于PLC与监控计算机、分散式外围系统和其他PLC的通信。如今，PROFINET IO是最常用的工业实时以太网系统，西门子PLC系统自然也提供支持。因此，JCNS的所有新中子仪器都基于PROFINET IO。为了与基于CompactPCI的监控计算机进行接口，已开发了用于PC/104-Plus夹层的CompactPCI载板，允许在CompactPCI系统中透明地使用Siemens PC/104-Plus PROFINET IO控制器CP 1604。Linux用作监控计算机的操作系统，软件开发采用西门子PROFINET IO控制器通常支持的PROFINET IO-Base-API。在此API之上，实现了与基于PLC的运动系统通信的应用协议。
2018-06-24 physics.ins-det
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
A double-helix neutron detector using micron-size B-10 powder
本文提出结合双螺旋电极与 $^{10}$B 粉末涂层的大面积中子探测器，其效率可媲美同长度 $^3$He 漂移管，并验证了长期稳定性、模型预测与低成本批量部署潜力。
2014-06-19 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
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
Neutron Response of the EJ-254 Boron-Loaded Plastic Scintillator
掺杂有捕获剂的有机发光剂提供了在宽能量范围内的中子的可检测信号。这项工作表征了EJ-254的快中子和慢中子响应，EJ-254是一种天然硼负载量为5%（重量）的有机塑料闪烁体。对于快中子，有机发光体中产生光的主要机制是n-p弹性散射。为了研究快中子响应，在劳伦斯伯克利国家实验室的88英寸回旋加速器上测量了EJ-254的质子光产额。使用宽谱中子源和双飞行时间技术，在约270 keV至4.5 MeV的能量范围内获得了EJ-254质子光产额，并确定与由相同聚合物基组成的其他塑料发光器一致。为了隔离慢中子响应，将带有聚乙烯减速剂的AmBe源入射到由EJ-309观测探测器阵列包围的EJ-254闪烁体上。EJ-254靶中的事件与特征477.6 keV $γ$射线（由硼中子俘获后残留的$^{7}$ Li核的去激发引起）一致。脉冲形状鉴别被用来评估由$γ$ -射线和快/慢中子相互作用引起的EJ-254闪烁信号响应的时间差异。没有实现$γ$射线和快中子信号之间的清晰分离，并且观察到中子捕获特征与$γ$射线和快中子带重叠。考虑到电子光的非比例性，EJ-254中的中子俘获光产额被确定为89.4 $\pm$ 1.1 keVee。
2021-01-07 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
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
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
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
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
Correction of Optical Aberrations in Elliptic Neutron Guides
现代非线性弹道中子导管在中子束输送和仪器中是一个有吸引力的概念，因为它们提供了比直的或线性锥形导管更高的性能。然而，像其他弹道几何形状，他们有可能创造显着的非平凡的仪器分辨率功能。我们解决的最突出的光学像差，即彗差的来源，我们表明，对于扩展源的离轴射线具有不同的焦距从轴上的射线，导致在引导系统中的多次反射。我们说明了慧差、有限尺寸的源和具有非完美反射率的镜子之间的相互作用如何共同产生中子束发散的不均匀分布，这是复杂分辨率函数的来源。为了解决这些问题，我们提出了一种混合椭圆-抛物波导几何形状。使用这种新的中子导管形状，可以调节中子束并去除几乎所有的像差，同时提供与标准椭圆形中子导管相同的束流性能。我们强调了积极的影响，这种新的形状可以带来一些中子散射仪器类型。
2012-01-20 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
HERITAGE: the concept of a giant flux neutron reflectometer for the exploration of 3-d structure of free-standing and solid interfaces in thin films
介绍了适合中子源长脉冲结构的水平样品反射计HERITAGE的仪器概念。它致力于创造一种新的反射计，实现了前所未有的高通量的经典镜面反射计结合非镜面反射计和掠入射小角散射（GISANS），从而导致一个完整的三维探测薄膜的横向结构。这是通过专门设计的中子导管实现的：在水平方向（垂直于散射平面），它具有椭圆形形状，并将中子聚焦到样品上。在垂直方向上，它有一个多通道的几何形状，提供了一个平滑的发散分布在样品，同时接受整个光束从一个紧凑的高亮度平面减速器。HERITAGE的模块化准直设置在样品几何形状和环境方面提供了极高的灵活性，包括静态或动态研究所有类型的固体和液体界面的可能性。此外，多光束照明的使用允许从上方和下方在液体界面处进行反射率和GISANS测量，而无需样品的任何移动。这一概念确保了反射率和GISANS测量可以以最佳方式进行，因为最大可能和可用的通量被输送到样品，在通量和测量时间方面优于所有现有或已经计划的ESS反射仪和GISANS设置。
2015-12-16 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
A design study of VOR: a versatile optimal resolution chopper spectrometer for the ESS
VOR是一种多功能的最佳分辨率斩波谱仪，用于探测由于通量限制而无法进行非弹性中子散射的动力学现象。VOR是一种按照欧洲空间辐射源（ESS）标准的短仪器，30.2米慢化剂采样，并提供瞬时访问宽动态范围，每个ESS周期内为1 - 120 meV。短的仪器长度与长的ESS脉冲宽度相结合，即使在较长的波长下，通过将能量分辨率从$Δ$ E/E = 1%放宽到$Δ$ E/E = 7%，也能够实现二次通量增加。这在ESS的长斩波光谱仪和短脉冲源的仪器上都是不可能的。与目前的斩波器光谱仪相比，VOR可以提供一个数量级的改善通量等效的能量分辨率，$Δ$ E/E = 1- 3%。进一步放宽能量分辨率使VOR能够获得额外数量级的通量。此外，VOR已针对重复率倍增（RRM）进行了优化，因此能够在单个ESS周期内测量6 - 14个入射波长，跨越9 μ m的波长带，采用新型斩波器配置，以等效的计数统计传输所有入射波长。VOR的特性使其成为一种独特的仪器，能够获得小的、有限寿命的样品和非弹性中子散射的瞬态现象。
2014-07-02 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
ANNI - A pulsed cold neutron beam facility for particle physics at the ESS
脉冲束在冷中子精密实验中具有巨大的优势。为了最大限度地减少和测量系统效应，尽管强度有相关的大幅下降，但仍在连续源中使用。在欧洲空间源ESS，这些实验将受益于源的脉冲结构及其比最强反应堆设施高50倍的峰值亮度，使新概念成为可能。因此，提议将用于粒子物理学的冷中子束设施ANNI作为ESS仪器套件的一部分。建议的设计已重新优化，以考虑到目前的ESS冷慢化剂布局。我们目前的设计考虑，优化的仪器参数和性能，以及预期的增益因子为几个参考实验。
2018-11-28 nucl-ex 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
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
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
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
