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

کشیری, کامران; رضوی نژاد, روح‌اله; شایسته, محسن; عشقی, مهدی; طیب فرد, اسماعیل

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

20.1001.1.26762935.1398.10.2.4.8

عنوان مقاله [English]

The Effect of Straight and Elliptic Neutron Guides with Nickel Coating on the Neutron Intensity Distribution

نویسندگان [English]

K. Kashiri ¹
R. Razavi ²
M. Shayesteh ³
M. Eshghi ²
E. Tayebfard ²

¹ Imam Hossein Comprehensive University

² Imam Hossein Comprehensive University

³ Imam Hossein Comprehensive University

چکیده [English]

Neutron focusing with specific energy and intensity distribution from neutron source plays an important role in various applications. In this paper, the effect of straight and elliptical guide systems for focusing on the neutron intensity on the target has been investigated for a neutron source as a Maxwell distribution in the range of wavelength from 0.5 to 5 angstroms. The simulations were performed using the Monte Carlo simulation code McStas and the effects of different parameters of straight and elliptical neutron guides on the neutrons intensity have been obtained. Then, the results of straight and elliptical guide systems are also compared. Studying the role of the straight and elliptical guide's length shows that increasing the guide length, the output intensity increases and after an optimal length, it decreases. The results show that for the straight guide, optimization of the distance between the source to the guide has the greatest effect on the intensity of the output neutrons versus wavelength, while for the elliptic guide, optimization of the source radius has the greatest effect. Finally, the results show that the performance of the elliptical guide is better than the straight guide.

کلیدواژه‌ها [English]

Neutron focusing
Neutron intensity
Neutron guide
McStas

مراجع

[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.##