基于紧凑型加速器中子源RANS的飞行时间小角中子散射仪器ib-SAS，专为教育和工业应用而设计

《Journal of Applied Crystallography》：Time-of-flight small-angle neutron scattering instrument ib-SAS at the compact accelerator-based neutron source RANS, dedicated to education and industrial use

小角中子散射仪ib-SAS的构建与性能提升研究，采用多针孔准直器和真空屏蔽技术提高测量效率，抑制背景噪声，成功应用于材料表征（玻璃碳、SDS胶束溶液）和砂浆板水分布成像，拓展了 neutron source 在教育和工业检测中的应用场景。

　　

摘要

我们报告了在日本和歌山县理研研究所（RIKEN）的紧凑型加速器中子源RANS上构建并运行的小角中子散射仪器ib-SAS的性能。通过该仪器，我们旨在增加利用中子进行大学教育和/或工业应用的机会（例如，检测劣质产品）。为了弥补紧凑型中子源较弱的发光特性，采用了飞行时间测量方法，并结合了波长范围从1到10 ?的脉冲中子。通过使用多孔径准直器作为会聚光束装置，进一步提升了仪器性能；81个（即9×9个）孔径能够从固体聚乙烯（PE）减速剂的大表面积中选择热中子，并在探测器上形成聚焦光束。为减少来自RANS束流厅内杂散中子的背景噪声，我们将小角散射路径置于真空环境中，并用含有B₄C粉末的厚镉板（Cd）和聚乙烯块进行屏蔽。为了覆盖广泛的长度尺度d（或波数q = 2π/d），在ib-SAS仪器上安装了三个探测器模块（分别用于小角散射、宽角散射和反向散射）。对于玻璃态碳和十二烷基硫酸钠胶束溶液的小角散射数据，我们与位于东海地区J-PARC的iMATERIA仪器（BL20）的测量结果进行了定量比较，包括所覆盖的波数范围、测量效率及统计特性。与扫描电子显微镜类似，RANS的SANS仪器也被用来生成砂浆板中水分分布的图像，该砂浆板的底部被浸入水中。此外，还测量了氢原子的非相干散射现象，并将其作为高度的函数进行了绘制。