瑞士散裂中子源SINQ

2019年10月10日22:01:17瑞士散裂中子源SINQ已关闭评论 33 views

 

独特的SINQ / 高强度质子加速器 / 实验设备 / 运行情况


独特的瑞士散裂中子源SINQ

瑞士散裂中子源SINQ(Swiss Spallation Neutron Source)位于瑞士保罗谢尔研究所PSI(Paul Scherrer Institute)。PSI拥有世界上仅有的连续中子源SINQ、第三代同步辐射光源SLS、世界上功率最强的连续束流缪介子源SµS等大规模科研设备,能够深入观察各种物质和材料内部的演变过程。其中某些设备不仅是在瑞士,甚至在全世界都是独一无二的。

瑞士散裂中子源SINQ

瑞士保罗谢尔研究所PSI鸟瞰

 

中子散射是获得物质结构和凝聚态动态的最有效方法之一。用液态氘慢慢冷却中子,将它们的频谱改变到较低能量,这些中子对生物物质材料的研究特别有价值。从固态物理与化学的基本原理,以及从材料科学到生物学、医学和环境科学广泛的领域均可用中子进行研究。除了散射技术,非衍射方法如成像技术等也不断增强与工业应用的相关性。

SINQ是世界上第一个连续波散裂中子源,中子通量1014 n/cm2/s。主要提供热中子和冷中子束用于研究,同时也作为生产同位素和中子活化分析的设施。除了释放中子的不同过程,它类似于中等通量的研究反应堆。SINQ是个用户设施,有兴趣的研究团体可以提出使用研究设施的申请。

 

高强度质子加速器

瑞士散裂中子源SINQ

PSI加速器部分平面示意图

瑞士散裂中子源SINQ 瑞士散裂中子源SINQ

870keV预注入器 可变能注入器1

 

预注入器提供870 keV极低能量的束流,而注入器2是个有4个扇形磁铁的环形回旋加速器,设计非常专业化,实现了具有挑战性的目标,提供72 MeV高品质高强度质子束。

1984年,注入器2开始运行后取代了可变能量注入器1,向590 MeV环形回旋加速器提供高强度高品质的72 MeV质子束。

 

瑞士散裂中子源SINQ

72MeV注入器2

 

可变能注入器1延迟至2010年12月3日才正式退役,它为原子和核物理、放射化学、重元素、生物学研究等领域的研究服务了37年。

 

瑞士散裂中子源SINQ

590MeV环形回旋加速器

 

直径15米的环形回旋加速器是590 MeV能量固定束流的分离扇形回旋加速器,包括8个扇形磁铁、4个加速谐振器和一个平顶谐振器,在第三谐波频率运行。高功率的加速器谐振器的设计和制造采用了特殊技术,每个谐振器可向质子束传输约400 kW功率。来自注入器2的72 MeV的电子束,从回旋加速器的背面注入环中心的轨道,加速超过186圈后全能量引出。环形回旋加速器1974年开始运行,按照计划,2013年之前,束流功率将从1.3 MW提高到1.8 MW。

 

瑞士散裂中子源SINQ

高功率的加速器谐振器

 

瑞士散裂中子源SINQ

散裂中子源SINQ位置示意图(图的右下部分)

 

590 MeV的全能量质子束经过通道后穿过两个旋转的石墨轮状的介子靶,轮的厚度分别为40毫米和5毫米。目前,这些靶产生的束流主要用于μ子光谱实验。通过这些靶后,束流经准直,剩余强度70%,进一步引向SINQ散裂靶站,用于产生中子。再分别引导到各种实验设备供研究者使用。以上过程再加上SLS光源、医疗回旋加速器COMET以及低能量注入器2的回旋加速器,PSI的质子加速器都由中心控制室控制。

 

瑞士散裂中子源SINQ

PSI高强度质子加速器的中心控制室

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不同厚度的石墨轮状靶

瑞士散裂中子源SINQ

SINQ靶站

瑞士散裂中子源SINQ

SINQ的散裂靶

瑞士散裂中子源SINQ

SINQ中子引导大厅

瑞士散裂中子源SINQ

SINQ实验站示意图

 

SINQ的实验设备

 

衍射
HRPT 高分辨粉末衍射仪(热中子)
DMC 高强度粉末衍射仪(冷中子)
TriCS 四圆单晶衍射仪(热中子)
POLDI 应变仪:多脉冲衍射仪(热中子)
ORION 两轴衍射仪(冷中子)
小角散射
SANS-I 小角中子散射摄影仪40米(冷中子)
SANS-II 小角中子散射摄影仪12米(冷中子,PSI-Risø 合作)
反射仪
AMOR 多用反射仪(冷中子)
MORPHEUS 两轴中子衍射仪与反射仪(冷中子)
NARZISS 偏振中子反射仪
分行时间谱仪
FOCUS 分行时间谱仪(冷中子)
三轴光谱仪
Rita-II 三轴光谱仪(冷中子,PSI-Risø 合作)
TASP 三轴光谱仪(偏振冷中子)
背散射谱仪
MARS(*) 高分辨飞行时间背散射谱仪(冷中子)
非衍射及其它用途仪器
NEUTRA 中子射线照相设备(热中子)
ICON 冷中子射线照相设备
BOA 中子光学及其它相近束线
PNA 同位素生产(热中子)
NAA 中子活化分析(热中子)
GJA 裂变产物气流(热中子)
投影仪
EIGER 高强度宽能区热中子三轴谱仪
其它设备和计算机
MuPAD 高导磁合金分析装置
ECHO 超小角中子散射
Sample Environment Devices   样品环境装置
Detectors   探测器
LNS Computing Homepage 中子散射实验室计算机主页

 

 

瑞士散裂中子源SINQ 瑞士散裂中子源SINQ

高分辨粉末衍射仪HRPT 四圆单晶衍射仪TriCS

瑞士散裂中子源SINQ

多用反射仪AMOR

瑞士散裂中子源SINQ

小角中子散射摄影仪SANS-I

瑞士散裂中子源SINQ

小角中子散射摄影仪SANS-II

瑞士散裂中子源SINQ 瑞士散裂中子源SINQ

三轴光谱仪Rita-II 三轴光谱仪TASP

瑞士散裂中子源SINQ

极化中子反射仪NARZISS

 

SINQ的运行情况

瑞士散裂中子源SINQ

SINQ1997年以来的运行情况

 

 

中国科学院大科学装置办公室   资料来自http://nsdg.web.psi.ch/6a_accel.htm

weinxin
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