تأثیر سیستم هدایتگرهای نوترونی مستقیم و بیضوی با پوشش نیکل بر توزیع شدت نوترون

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه جامع امام حسین (ع)،

2 دانشگاه جامع امام حسین (ع)

3 دانشگاه امام حسین(ع)

چکیده

متمرکز نمودن نوترون­های خروجی از چشمه­های نوترونی بر روی هدف با توزیع انرژی و شدت مشخص در کاربرد­های مختلف نقش مهمی را ایفا می­کند. در این مقاله، تأثیر سیستم هدایتگر مستقیم و بیضوی جهت تمرکز شدت نوترونی حاصل از چشمه نوترونی استوانه­ای با توزیع ماکسولی و در بازه طول‌موج 0.5 آنگستروم تا 5 آنگستروم روی نمونه بررسی شده است. شبیه­سازی­ها با استفاده از کد شبیه­سازی مونت­کارلو McStas انجام شده و تأثیر پارامتر­های مختلف هدایتگر نوترونی مستقیم و بیضوی بر روی شدت نوترون­ها مورد بررسی قرار گرفته است. سپس نتایج سیستم هدایتگر مستقیم و بیضوی با یکدیگر مقایسه شده است. بررسی نقش طول هدایتگر مستقیم و بیضوی نشان می­دهد که با افزایش طول هدایتگر شدت خروجی افزایش یافته و پس از رسیدن به یک طول بهینه، کاهش می‌یابد. برای هدایتگر مستقیم، بهینه­سازی فاصله چشمه تا هدایتگر بیش‌ترین تأثیر در شدت نوترون­های خروجی برحسب طول‌موج را داشته، درحالی‌که برای هدایتگر بیضوی،     بهینه­سازی شعاع چشمه بیش‌ترین تأثیر در شدت نوترون­های خروجی برحسب طول‌موج را دارد. درنهایت نتایج نشان می­دهد که پس از بهینه­سازی عملکرد هدایتگر بیضوی بهتر از هدایتگر مستقیم است.

کلیدواژه‌ها


[1]     Taylor, M.; Sengbusch, E.; Seyfert, C.; Moll, E.; Radel, R. “Thermal Neutron Radiography Using a High-Flux Compact Neutron”; Physics Proc. 2017, 88, 175 – 183.
[2]     Mildner, D. F. R.; Gubarev, M. V. “Wolter Optics for Neutron Focusing”; Nucl. Instrum. Meth. A. 2011, 634, 7–11.
[3]     Eskildsen, M. R.; Gammel, P. L.; Isaacs, E. D.; Detlefs, C.; Mortensen, K.; Bishop, D. J.  “Compound Refractive Optics for the Imaging and Focusing of Low-Energy Neutrons”; Nature 1998, 391, 563–566.
[4]     Stahn, J.; Panzer, T.; Filges, U.; Marcelot, C.; Boni, P. “Study on a Focusing, Low-Background Neutron Delivery System”; Nucl. Instrum. Meth. A. 2011, 634, 12–16.
[5]     Stuber, N.; Hofmann, T. “On the form Invariant Volume Transformation in Phase Space by Focusing Neutron Guides: an Analytic Treatment”; Nucl. Instrum. Meth. A. 2013, 727, 84–89.
[6]     Komarek, A. C.; Boni, P.; Braden, M. “Parabolic Versus Elliptic Focusing – Optimization of the Focusing Design of a Cold Triple-axis Neutron Spectrometer by Monte-Carlo Simulations”; Nucl. Instrum. Meth. A. 2011, 647, 63–72.
[7]     Willendrup, P.; Farhi, E.; Knudsen, E.; Filges, U.; Lefmann, J. “User and Programmers Guide to the Neutron Ray-Tracing Package McStas, Version 2.4.1”; Phys. Dep. DTU 2017.
[8]     Lefmann, K.; Nielsen, K. “McStas, A General Software Package for Neutron Ray-Tracing Simulations”; Neutron News 1999.
[9]     Willendrup, P. K.; Farhi, E.; Lefmann, K. “McStas 1.7-a New Version of the Flexible Monte Carlo Neutron Scattering Package”; Physica B. 2004, 350, 735.
[10]  Martin Rodriguez, D.; DiJulio, D. D.; Bentley, P. M. “Systematic Study on the Performance of Elliptic Focusing Neutron Guides”; Nucl. Instrum. Meth. A. 2016, 808, 101–108.
[11]  Erko, A.; Idir, M.; Krist, T.; Michette, A. G. “Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics”; Springer Series in Optical Sciences, 2008, 123-124.
[12]  Kaspar H. K.; Klaus L.; Ken H. A.; Kim L. “Systematic Performance Study of Common Neutron Guide Geometries”; Nucl. Instrum. Meth. A. 2012, 696, 75–84.