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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
PSI加速器部分平面示意图
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。
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。
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。
高功率的加速器谐振器
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。
PSI高强度质子加速器的中心控制室
不同厚度的石墨轮状靶
SINQ靶站
SINQ的散裂靶
SINQ中子引导大厅
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 |
高分辨粉末衍射仪HRPT 四圆单晶衍射仪TriCS
多用反射仪AMOR
小角中子散射摄影仪SANS-I
小角中子散射摄影仪SANS-II
三轴光谱仪Rita-II 三轴光谱仪TASP
极化中子反射仪NARZISS
SINQ的运行情况
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
