DE1803806A1 - Micro-neutron guide - Google Patents

Micro-neutron guide

Info

Publication number
DE1803806A1
DE1803806A1 DE19681803806 DE1803806A DE1803806A1 DE 1803806 A1 DE1803806 A1 DE 1803806A1 DE 19681803806 DE19681803806 DE 19681803806 DE 1803806 A DE1803806 A DE 1803806A DE 1803806 A1 DE1803806 A1 DE 1803806A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
neutron
layer
layers
guide
curvature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19681803806
Other languages
German (de)
Other versions
DE1803806C3 (en
DE1803806B2 (en
Inventor
Dipl-Phys Dr Dieter Marx
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAUE MAX INST
Original Assignee
LAUE MAX INST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAUE MAX INST filed Critical LAUE MAX INST
Priority to DE19681803806 priority Critical patent/DE1803806C3/en
Priority claimed from DE19681803806 external-priority patent/DE1803806C3/en
Priority to FR6935888A priority patent/FR2023321A1/en
Publication of DE1803806A1 publication Critical patent/DE1803806A1/en
Publication of DE1803806B2 publication Critical patent/DE1803806B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE1803806C3 publication Critical patent/DE1803806C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/064Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements having a curved surface
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K2201/00Arrangements for handling radiation or particles
    • G21K2201/06Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
    • G21K2201/068Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements specially adapted for particle beams

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

GESELLSCHAFT FÜR . Karlsruhe, den 13.9.1968ORGANISATION FOR; SOCIETY FOR; PARTY FOR . Karlsruhe, September 13, 1968

KERNFORSCHUNG MBH PTA 68/27 Br/jdNUCLEAR RESEARCH MBH PTA 68/27 Br / jd

Anmelder: Institut Max von Laue - Paul Langevin, 38 Grenoble, Rue de Martyrs.Applicant: Institut Max von Laue - Paul Langevin, 38 Grenoble, Rue de Martyrs.

MikroneutronenleiterMicro-neutron guide

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Führen und Lenken, insbesondere zum Umlenken eines subthermischen Neutronenstrahls mit mindestens in einer Ebene so gekrümmten Begrenzungsflächen, daß daran die Neutronen total reflektiert werden (Neutronenleiter)The invention relates to a device for guiding and steering, in particular for deflecting a sub-thermal neutron beam with boundary surfaces curved in this way at least in one plane, that the neutrons are totally reflected (neutron guide)

Solche Neutronenleiter werden als Experimentierhilfsmittel bei Bestrahlungsversuchen außerhalb des Bestrahlungskanals des .Reaktors verwendet. Sie dienen folgenden Zwecken:Such neutron guides are used as experimental aids in irradiation experiments outside the irradiation channel of the reactor used. They serve the following purposes:

a) Abtrennung der störenden Untergrundstrahlunga) Separation of the disturbing background radiation

b) Abtrennung der subthermischen von den thermischen Neutronenstrahlen mit der Möglichkeit einer Strahlfokussierung. b) Separation of the sub-thermal from the thermal Neutron beams with the possibility of beam focusing.

009 823/0685009 823/0685

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

c) IntensitätsverStärkung des Neutronenstrahls, wenn der effektive Raumwinkel im die Neutronen totalreflektierenden Neutronenleiter größer ist als der geometrische Raumwinkel des Neutronenleiters.c) Intensity enhancement of the neutron beam, if the effective solid angle in the neutron guide totally reflecting the neutrons is greater than that geometric solid angle of the neutron guide.

Durch Neutronenleiter großer Länge ist es möglich, Neutronen aus dem Reaktor-Core zu möglicherweise außerhalb des Reaktorgebäudes aufgebauten Experiment!erständen und -Einrichtungen zu leiten.By using neutron guides of great length it is possible to detect neutrons from the reactor core to possibly outside the reactor building established experiment! acquisitions and facilities to direct.

Das bringt folgende Vorteile: Diese außerhalb des Reaktorgebäudes gelegenen Laboratorien und Experiment!erstände werden nur noch von einer extrem niedrigen Untergrundstörung erreicht, insbesondere, wenn der Neutronenleiter leicht gekrümmt ist, so daß die im Geradeausflug aus dem Reaktor-Core ankommenden Neutronen ausgeschaltet werden, und wenn besondere AbschirmSchilde vorgesehen sind, welche die Laboratorien und Experimentiereinrichtungen vor der diffusen Störstrahlung aus dem Reaktorgebäude schützen. Weiterhin kann die mögliche Anzahl von Bestrahlungsexperimenten vergrößert werden, weil die Neutronenleiter-Röhren strahlenförmig vom Reaktor-Core ausgehen und mit größer werdendem Abstand vom Reaktor immer größere Aufstellflächen für die Experimentiereinrichtungen gewonnen werden können. Außerdem können gekrümmte Neutronenleiter-Röhren mit ihrem einen Ende in Core-Zonen mit dem höchsten üeutronenfluß gebracht werden, da schnelle Neutronen von ihnen nicht weitergeleitet werden.This has the following advantages: This outside of the reactor building Laboratories and experiment! achieved by an extremely low subsurface disturbance, especially if the neutron guide is slightly curved, so that the flight in a straight line neutrons arriving from the reactor core are switched off, and if special shielding shields are provided, which the laboratories and experimental facilities in front of the diffuse Protect radiation from the reactor building. Furthermore, the possible number of irradiation experiments can be increased because the neutron guide tubes radiate from the reactor core and with increasing distance from the reactor, ever larger installation areas are obtained for the experimental facilities can. In addition, one end of curved neutron guide tubes can be brought into core zones with the highest neutron flux because they do not transmit fast neutrons.

Für folgende Niederenergie-Versuche sind Neutronenleiter aus den obengenannten Gründen interessant: (a) Kleinwinkelstreuexperimente an gewöhnlichen oder magnetischen Materialien? (b) Einfang- γ-Strahlen Untersuchungen, insbesondere Koinzidenzexperimente,, Bei einem Hochflußreaktor erfordern letztere eine besondere Beachtung des Störstrahlungsuntergrundes ; (c) Flugzeit-Spektroskopie mit langsamen Neutronen und einem Zerhacker? (d) Transmisüxonsexperinaente bei sehr niedrigen Energien.For the following low-energy experiments, neutron guides are from the Interesting reasons mentioned above: (a) Small angle scattering experiments on ordinary or magnetic materials? (b) Capture γ rays Investigations, especially coincidence experiments, in a high-flow reactor the latter require special consideration of the background radiation; (c) Time-of-flight spectroscopy with slow Neutrons and a chopper? (d) Transmission experiences at very low energies.

009823/0685009823/0685

- 3■ - BAD ORIGINAL- 3 ■ - ORIGINAL BATHROOM

Es ist ein Neutronenleiter bekannt, der aus einem geraden, innen hochglanzpolierten kupferplattierten Rohr zylindrischen Querschnitts besteht, dessen Durchmesser in der Größenordnung von Zentimetern und dessen Länge in der Größenordnung von 20 bis 30 Metern liegt, und das evakuiert ist. Solch ein gerader, röhrenförmiger Neutronenleiter bringt eine Intensitätsausbeute bei langsamen Neutronen von G - 4 γ 2 /Ο. , wobei y der kritische Winkel für die Totalreflexion an der inneren Neutronenleiter-Rohrwand (beispielsweise 1,5 X 1O~ für kalte Meutronen mit einer Wellenlänge von IO Ä) und Λ der wirksame Raumvinkel mit X2 = ttj /L ist. ($> = Innenradius des Keutrononleiters; L = Länge des geraden Neutronenleiters).A neutron guide is known which consists of a straight, internally highly polished copper-clad tube of cylindrical cross-section, the diameter of which is in the order of centimeters and the length of which is in the order of 20 to 30 meters, and which is evacuated. Such a straight, tubular neutron guide brings an intensity yield for slow neutrons of G - 4 γ 2 / Ο. , where y is the critical angle for total reflection on the inner neutron guide tube wall (e.g. 1.5 X 10 ~ for cold neutrons with a wavelength of 10 Å) and Λ is the effective solid angle with X2 = ttj / L. ($> = Inner radius of the Keutronon guide; L = length of the straight neutron guide).

Weiter ist ein gekrümmter Neutronenleiter mit ungefähr den gleichen Abmessungen bekannt, wobei der Krümmungsradius ca. 300 bis 5OO m beträgt. Bei größeren Längen des Neutronenleiters kann dieser Krüm- Next is a curved neutron guide with roughly the same Dimensions known, the radius of curvature being approximately 300 to 500 m. With longer lengths of the neutron guide, this curvature

zuto

mungsradius beispielsweise auch 2000 m betragen. Um eine/große Erwärmung und Aktivierung des reflektierenden Belags zu verhindern, endet dieser bereits außerhalb des Hochflußbereichs des Reaktor-Gores. Als Materialien für den Neutronenleiter sind Kupferüberzüge auf dem Trägerwerkstoff Aluminium und Niekelüberzüge auf Eisenwerkstoffen bekannt (Reactor Science and Technology, Journal of Nuclear Energy, Part A/B, Vol. 17, 1963, Seite 217 bis 225; Nukleonik, Band 4, 1962, Seite 23 bis 25).measurement radius, for example, also be 2000 m. To a / great warming and to prevent activation of the reflective covering, this ends already outside the high flow area of the reactor-Gore. The materials for the neutron guide are copper coatings on the carrier material aluminum and Niekel coatings Iron materials known (Reactor Science and Technology, Journal of Nuclear Energy, Part A / B, Vol. 17, 1963, pages 217 to 225; Nukleonik, Volume 4, 1962, pages 23 to 25).

Bekannt ist außerdem ein Mehrkanal-Kollimator für Neutronen, der aus magnetisieren und polierten Eisenfolien hergestellt ist. Kit ihm kann eine sehr gute Neutronenpolarisation erzielt werden (Journal of Nuclear Energy Part A und B, Reactor Science Technology, Vol. 17, 1963, Seite 22"1 bis 231) . Es ist nur eine kleine Abänderung notwendig, um diese Kollimatoren als Neutronenfilter zu verwenden. Dazu muß der Kollimator aus zwei Teilen bestehen und Wände aus Materialien mit Neutronen gut reflektierenden Eigenschaften aufweisen, beispielsweise nickelplattierte Stahlbleche.Also known is a multichannel collimator for neutrons made from magnetized and polished iron foils. Kit him a very good neutron polarization can be achieved (Journal of Nuclear Energy Part A and B, Reactor Science Technology, Vol. 17, 1963, page 22 " 1 to 231). Only a small modification is necessary to use these collimators as neutron filters For this purpose, the collimator must consist of two parts and have walls made of materials with neutron reflective properties, for example nickel-plated steel sheets.

0 0-9-ß 23/0 68-50 0-9-ß 23/0 68-5

BADOBIGtHALBADOBIGtHAL

Wenn das innere Teil schwenkbar angelenkt wird, so daß der Winkel zwischen den zwei Teilen wahlweise eingestellt werden kann, kann der Kollimator auch als Neutronenfilter eingesetzt werden. Jedes Blechpaket-Teil weist dabei eine Länge von ca. 100 cm auf und besteht etwa aus 5 bis 6 Lagen mit dazwischen liegenden Luftspalten. Es wird jedoch in dieser Literaturstelle bezweifelt, ob dieses Reflektionskollimator-System eine genau so hohe Kalte-Neutronen-Intensität erbringt, wie ein Quarzkristallfilter oder ein gekrümmter, rohrförmiger Neutronenleiter mit reflektierenden Wänden.When the inner part is hinged so that the angle can optionally be set between the two parts, the collimator can also be used as a neutron filter. Each The laminated core part has a length of approx. 100 cm and consists about 5 to 6 layers with air gaps in between. However, it is doubted in this reference whether this Reflection collimator system has an equally high cold neutron intensity produces, like a quartz crystal filter or a curved, tubular neutron guide with reflecting walls.

Die bekannten Neutronenleiter haben den Nachteil, daß die mit ihnen erreichbare. Neutronen-Beleuchtungsstärke an der Mündung des Neutronenleiters relativ gering ist. Für das experimentelle Arbeiten wäre es jedenfalls wünschenswerter, neben dem Vorteil des Ausschaltens der Untergrundstörstrahlung und des Gewinns der räumlichen, Frei zügigkeit auch noch hohe Neutronenbeleuchtungsstärken zur Verfugung zu haben. Außerdem ist das Sinjustieren und Aufrechterhalten des Krümmungsradius langwierig bzw. schwierig.The known neutron guides have the disadvantage that they can achieve. Neutron illuminance at the mouth of the neutron guide is relatively low. In any case, for experimental work it would be more desirable, in addition to the advantage of the Switching off the background radiation and the gain in spatial, freedom of movement and high neutron illuminance levels To have at your disposal. In addition, it is aligned and maintained the radius of curvature lengthy or difficult.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Neutronenleiter zu finden, desses Krümmungsradius gegenüber den bekannten Einrichtungen klein ist und stets konstant bleibt. Weiterhin besteht die Aufgabe, rait solch einer Neutronenleiteranordnung möglichst hohe Beleuchtungsstärken zu erzielen.It is therefore the object of the invention to find a neutron guide whose radius of curvature compared to the known devices is small and always remains constant. There is also the task of providing such a neutron guide arrangement with the highest possible illuminance to achieve.

"rfindungsgemäß wird ein kleiner und stets konstanter Krümmungsradius dadurch erreicht, daß zwischen den äußeren Begrenzungsflächen mehrere parallel dazu angeordnete, jeweils gleichmäßig Jicke, sich abwechselnde Schichten Λ und B vorgesehen sind, die den gleichen Krümmungsmittelpunkt wie die äußeren Begrenzungsflächen und einen Krümmungsradius in der Größenordnung von einigen Zehntel lietern bis einigen Metern haben, wobei die in der Größenordnung von einigen Kikrometern dicke Schicht A aus einem fürAccording to the invention, there is a small and always constant radius of curvature achieved in that between the outer boundary surfaces a plurality of parallel thereto, each evenly arranged Jicke, alternating layers Λ and B are provided that the same center of curvature as the outer boundary surfaces and have a radius of curvature on the order of a few tenths to a few meters, those of the order of of a few micrometers thick layer A from one for

00982V/068500982V / 0685

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

kalte Neutronen durchlässigen Material mit einem vom Wert 1 wenig verschiedenen Brechungsindex und die in der Größenordnung von einigen Zehntel Mikrometern dicke Schicht B aus einem die kalten Neutronen reflektierenden Material besteht (Mikroneutronenleiter). Der Brechungsindex für die Neutronen in den verschiedenen Materialien bestimmt sich nach D.J. Hughes zucold neutron permeable material with a value of 1 little different refractive index and the layer B of a die, which is on the order of a few tenths of a micrometer thick cold neutron reflecting material (microneedle neutron guide). The index of refraction for the neutrons in the different Materials is determined by D.J. Hughes too

n-1-A2-Wacoh/2-ir (1)n-1-A 2 -Wa coh / 2-ir (1)

wobei N = die Atomdichte des Ilaterials, a , = die kohärente Streu-where N = the atomic density of the material, a, = the coherent scattering

cohcoh

amplitude,Λ - die Neutrorienwellenlänge bedeuten. Da der Berechnungsindex η in den meisten Substanzen kleiner 1 ist, tritt eine Total-Reflexion bei einem kritischen Winkelamplitude, Λ - mean the neutron wavelength. Since the index of refraction η in most substances is less than 1, total reflection occurs at a critical angle

(2) ein. Jf0=VS(T^ -K)"3 WZ (2) a. Jf 0 = VS (T ^ -K) " 3 W Z

Da der Brechungsindex von der Neutronenwellenlänge abhängig ist, ist auch der kritische Winkel nach Formel (2) davon abhängig. Der erfindungsgemäße Mikroneutronenleiter ist vorzugsweise geeignet für kalte Neutronen mit einer Wellenlänge von 6 bis 20 Angström.Since the refractive index depends on the neutron wavelength, the critical angle according to formula (2) also depends on it. The microneedron guide according to the invention is preferably suitable for cold neutrons with a wavelength of 6 to 20 Angstroms.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroneutronenlexters bestehen die für kalte Neutronen durchlässigen Schichten (Schicht A) aus Aluminium und die Neutronenreflektierenden Schichten (Schicht B) aus N'ekel. Die Schicht A weist dabei eine Stärke von ca.lyU auf, während die Schicht B eine Stärke von ca. 0,1 Ai aufweist.In an advantageous embodiment of the microneutron lexter according to the invention, the layers permeable to cold neutrons (layer A) consist of aluminum and the neutron-reflecting layers (layer B) consist of necel. The layer A has a thickness of about 1U, while the layer B has a thickness of about 0.1 Ai .

Die Mikroneutronenleiter der erfindungsgemäßen Art haben einen Basisdurchmesser d von 1 bis 20 Zentimetern, während der Krümmungsradius etwa 1 bis 0,2 Meter beträgt.The micro-neutron guides of the type according to the invention have one Base diameter d of 1 to 20 centimeters, while the radius of curvature is about 1 to 0.2 meters.

009823/0685 eAD ORlGiNAL009823/0685 eAD ORlGiNAL

Außerdem läßt sich der Mikroneutronenleiter nach der Erfindung sehr einfach und trotzdem genau herstellen. Als solche Herstellungverfahren haben sich besonders bewährt:In addition, the microneedle guide according to the invention very easy and yet precise to manufacture. Such manufacturing processes have particularly proven themselves:

a) das Vakuumaufdampfen auf eine Positiv- oder Negativforma) vacuum deposition on a positive or negative form

—8
bei einem Vakuum von 10 Torr unter Verwendung von nuklearreinen Aufdampfmaterialien,
-8th
at a vacuum of 10 torr using nuclear-grade vapor deposition materials,

b) das elektrolytische Auftragen der einzelnen Schichten auf eine Positiv- oder Negativform in einem galvanischen Bad,b) the electrolytic application of the individual layers a positive or negative form in an electroplating bath,

c) Kathodenzerstäubung des jeweiligen Schichtmaterials in einer Gasentladung bei niedrigem Druck auf eine Positivoder Negativform.c) Cathode sputtering of the respective layer material in a gas discharge at low pressure to a positive or Negative form.

Die Forderung nach hohen Neutronen-Beleuchtungsstärken wird erfindungsgemäß mit einer Fokussierungseinrichtung aus Mikroneutronenleitern der oben beschriebenen Art dadurch erreicht, daB mehrere solcher Mikroneutronenleiter mit einer Krümmung in nur einer Ebene zu einem Hohlkörper zusammengesetzt werden, der die Form eines polygonalen Kegelstumpfes mit konvex gekrümmten Seitenwinden aufweist. Eine solche Fokussierungseinrichtung kann jedoch auch die Form einer Kugelhalbschale mit abgeschnittener Kugelkappe aufweisen.According to the invention, the requirement for high neutron illuminance levels is met achieved with a focusing device made of microneutron guides of the type described above, that several such micro-neutron guide with a curvature in only one plane be assembled to a hollow body, which has the shape of a polygonal truncated cone with convexly curved side winds. Such a focusing device can, however, also have the shape of a spherical half-shell with a truncated spherical cap.

Die Fokussierungseinrichtung besteht bei Verwendung an einem Strahlenkanal mit kreisrundem Querschnitt aus einer Kugelhalbschale mit abgeschnittener Kugelkappe (Krümmung der Begrenzungsflächen in zwei Ebenen). Dabei soll unter Strahlenkanal sowohl ein in der Reaktorwand des Forschungsreaktors vorgesehener Bestrahlungskanal als auch ein in der Einleitung beschriebener bekannter Neutronenleiter von großer Länge verstanden werden. In Verbindung mit einem Strahlervkanal rechteckigen Querschnitts weist die erfindungsgemäße Fokussierungs einrichtung die Form eines Kegelstumpfes mit konvex gekrümmten Seitenwänden auf. Die Neutronen reflektierenden Begrenzungeflachen weisen in letzterem Fall eine Krümmung nur in einer Ebene auf.The focusing device exists when used on a beam channel with a circular cross-section from a spherical half-shell with a truncated spherical cap (curvature of the boundary surfaces in two Levels). Thereby one in the reactor wall should be under the radiation channel of the research reactor provided radiation channel as well as a well-known neutron guide described in the introduction be understood of great length. In connection with a radiator canal of rectangular cross-section, the inventive focusing device has the shape of a truncated cone with convexly curved side walls. The boundaries reflecting neutrons in the latter case have a curvature in only one plane.

009823/0685 ·009823/0685

" 7 ~ BAD ORlGfNAL" 7 ~ BAD ORlGfNAL

180380G180380G

Der Basisdurchmesser d einer Fokussierungseinrichtung nach der in der Erfindung beschriebenen Art beträgt 1 cm bis 20 cm, während der Krümmungsradius f der Schichten A und B ungefähr 0,2 bis 1 Meter beträgt.The base diameter d of a focusing device according to the type described in the invention is 1 cm to 20 cm, while the radius of curvature f of layers A and B is approximately 0.2 to 1 meter.

Zweckmäßigerweise wird bei der Herstellung der Fokussierungseinrichtung die als Trägerwerkstoff dienende Positivform aus einem Salz hergestellt, weil diese dann nach dem Auftragen der einzelnen Schichten sehr leicht wieder herauslösbar ist. Das gleiche gilt für ein Herstellungsverfahren der Fokussierungseinrichtung über eine Negativform. Die Herstellung über eine Negativform hat sogar den Vorteil, daß diese nicht-unbedingt wieder entfernt werden muß.Expediently, during the manufacture of the focusing device the positive form used as a carrier material is made from a salt, because this is then applied after the individual Layers can be removed very easily. The same applies to a manufacturing method of the focusing device a negative form. The production has a negative form even the advantage that this is not necessarily removed again must become.

Im folgenden soll anV~.i .·: ■ . . schematise hen Darstellung der Aufbau und die Wirkungsweise- des erfindungsgemäßen Mikroneutronenleiters am Beispiel der F kus ierungseinrichtung näher erläutert werden: ·In the following, anV ~ .i. ·: ■. . schematic representation of the structure and the mode of operation of the microneedron guide according to the invention explained in more detail using the example of the focus device will: ·

Die Figur zeigt einen Längsschn t durch eine Fokussierungseinrichtung kreisrunden Querschnitts.The figure shows a longitudinal section through a focusing device circular cross-section.

Für die im Strahlenkanal 1 mit dem Durchmesser d ~ 2 cm ankommenden kälten Neutronen gibt es folgende zwei Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Fokussierungseinriehtung 2 zu passieren und zum Target 4a zu gelangen:For the cold neutrons arriving in the beam channel 1 with a diameter d ~ 2 cm, there are two ways of passing the focusing device 2 according to the invention and reaching the target 4a:

a) Die Neutronen im achsnahen Bereich durchfliegen den zentralen Hohlraum 3 der Fokussierungseinrichtung 2 ohne jede Reflexion und treffen fast lotrecht auf die Fokussierungsstelle 4b des Targets 4a auf.a) The neutrons in the area close to the axis fly through the central cavity 3 of the focusing device 2 without any reflection and meet almost perpendicular to the focus point 4b of the target 4a.

- 8 0 0 9823/0685- 8 0 0 9823/0685

ßADßAD

b) Die Neutronen im wandnahen Bereich 5 erfahren an den gekrümmten Neutronen-reflektierenden Schichten B der Fokussierungseinrichtung 2 mindestens eine Reflexion und werden dadurch zur Fokussierungsstelle 4b hin abgelenkt. b) The neutrons in the area 5 close to the wall experience the curved neutron-reflecting layers B of the focusing device 2 at least one reflection and are thereby deflected towards the focusing point 4b.

Die Zahl der Reflexionen soll dabei nicht mehr als 5 oder 6 betragen, weil mit der Anzahl der Reflexionen und den damit zwangsläufig einhergehenden langen Flugwegen in der Neutronen-leitenden Schicht A die Energie und damit die Wellenlänge der Neutronenstrahlung verändert wird. Der Krümmungsradius £> der gekrümmten Schicht A und B der Fokussierungseinrichtung 2 bestimmt sich nach dem Basisdurchmesser d, welcher gleich dem Strahlenkanaldurchmesser sein soll, nach der Anzahl der Reflexionen, nach dem kritischen Winkel Y für eine Totalreflexion, welcher abhängig ist von der Wellenlänge der Neutronenstrahlung, und nach der Größe der Fokussierungsstelle 4b auf dem Target 4a.The number of reflections should not be more than 5 or 6, because the energy and thus the wavelength of the neutron radiation is changed with the number of reflections and the associated long flight paths in the neutron-conducting layer A. The radius of curvature £> of the curved layers A and B of the focusing device 2 is determined according to the base diameter d, which should be equal to the beam channel diameter, according to the number of reflections, according to the critical angle Y for total reflection, which is dependent on the wavelength of the neutron radiation , and according to the size of the focusing point 4b on the target 4a.

Für die im Ausführungsbeispiel beschriebene Fokussierungseinrichtung betrug die Dicke der Neutronen-leitenden Schicht Λ aus .Aluminium l,u, die Dicke der Neutronen-ref lektierenden Schicht B aus Nickel 0,1 ja, der Krümmungsradius f dieser Schichten A und B 10 cm, die Bogenlänge 1 der äußersten Schicht der Fokussierungseinrichtung 2 cm, der kritische Winkel / - 0,2° /Ä Neutronenwellenlänge.For the focusing device described in the exemplary embodiment, the thickness of the neutron-conducting layer Λ from .Aluminium 1, u, the thickness of the neutron-ref lecting layer B from nickel 0.1 yes, the radius of curvature f of these layers A and B 10 cm, the Arc length 1 of the outermost layer of the focusing device 2 cm, the critical angle / - 0.2 ° / Ä neutron wavelength.

0 c Hi 0 c Hi

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf Fokussierungseinrichtungen mit längs der Flugrichtung der Neutronen gekrümraten Begrenzungsflächen. Es kann vielmehr auch mit einer Mikroneutronenleiter-Anordnung mit ebenen Neutronen-reflektierenden Schichten - bei einem Strahlenkanal mit rechteckigem Querschnitt also mit einem ilikroneutronenleiter von der Form eines Pyramidenstumpfes mit ebenen Seitenflächen; bei einem Strahlen-The invention is not limited to focusing devices with boundary surfaces curved along the direction of flight of the neutrons. Rather, it can also be done with a microneedron guide arrangement with flat neutron-reflecting layers - with a radiation channel with a rectangular cross-section thus with an ilikroneutronenleiter in the shape of a truncated pyramid with flat side surfaces; at a radiation

0Ö"9%Z3;/0 6.8 50Ö "9% Z3; / 0 6.8 5

BAD ORiQINAt.BAD ORiQINAt.

kanal kreisrunden Querschnitts mit einem Mikroneutronenleiter von der Form eines Kegelstumpfes mit nur in einer Ebene gekrümmten Seitenflächen - nach der Art eines mehrschichtigen Spiegels eine Ablenkung der in den wandnahen Randzonen fliegenden Neutronen zum Fokussierungspunkt hin erzielt werden.Channel circular cross-section with a microneedle conductor in the shape of a truncated cone with curved only in one plane Side surfaces - in the manner of a multi-layer mirror, a deflection of those in the edge zones near the wall Neutrons can be achieved towards the focus point.

Mit den in der Erfindung beschriebenen fokussierenden Mikroneutronenleitern lassen sich neben den die Neutronenleiter allgemein auszeichnenden Eigenschaften insbesondere noch außerordent-With the focusing micro-neutron guides described in the invention In addition to the properties that generally characterize the neutron guide, in particular extraordinary

11 211 2

lieh hohe Neutronenflußdichten von etwa 10 n/cm see. und darüber erzielen. Außerdem ist es mit einem Mikroneutronenleiter der erfindungsgemäßen Art ohne weiteres möglich, auch auf engstem Raum eine 90 -Umlenkung des Neutronenstfoms zu erreichen, was bei den bisher bekannten Neutronenleiterη bei deren Krümmungsradius von 300 bis zu 2000 m einfach unmöglich war.borrowed high neutron flux densities of about 10 n / cm see. and above achieve. In addition, it is easily possible with a microneutron guide of the type according to the invention, even in the tightest of spaces Space to achieve a 90 deflection of the neutron flow, which is at the previously known Neutronenleiterη with their radius of curvature from 300 to 2000 m was simply impossible.

009823/0685 6A0009823/0685 6A 0

Claims (1)

ί ι nicht _- ndari vnrj^/,'ί ι not _- ndari vnrj ^ /, ' 180380G180380G Karlsruhe, den 13.September 1968 PTA 68/27 Br/jdKarlsruhe, September 13, 1968 PTA 68/27 Br / jd jtentanspräche;jtenta nspräc he; Einrichtung zum Führen und Lenken, insbesondere zum Umlenken, eines subthermischen Neutronenstrahls mit mindestens in einer Ebene so gekrümmten Begrenzungsflächen, daß daran die Neutronen total reflektiert werden (Neutronenleiter), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den äußeren Begrenzungsflächen mehrere parallel dazu angeordnete, jeweils gleichmäßig dicke, sich abwechselnde Schichten A und B vorgesehen sind, die den gleichen Krümmungsmittelpunkt wie die äußeren Begrenzungsflächen und einen Krümmungsradius in der Größenordnung von einigen Zehntel Metern bis einigen Metern haben, wobei die in der Größenordnung von einigen Ilikrometern dicke Schicht A aus einem für kalte Neutronen durchlässigen Material mit einem vom Wert 1 wenig verschiedenen Brechungsindex und die in der Größenordnung von einigen Zehntel Ilikrometern dicke Schicht B aus einem die kalten Neutronen reflektierenden Material besteht (Mikroneutronenleiter).Device for guiding and directing, in particular for deflecting, a subthermal neutron beam with at least one Plane so curved boundary surfaces that the neutrons are totally reflected (neutron guide), characterized by that between the outer boundary surfaces several parallel to it, each of the same thickness, are arranged alternating layers A and B are provided which have the same center of curvature as the outer boundary surfaces and a radius of curvature in the order of magnitude of a few tenths of a meter to a few meters, with the layer A of the order of magnitude of a few ilicrometers thick a material that is permeable to cold neutrons and has a refractive index little different from 1 and that in the Layer B a few tenths of a micrometer thick and made of a material that reflects the cold neutrons exists (microneedle guide). Mikroneutronenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für kalte Neutronen durchlässigen Schichten (Schicht A) aus Aluminium und die Neutronen-reflektierenden Schichten (Schicht B) aus Nickel bestehen.Microneutron guide according to claim 1, characterized in that the layers permeable to cold neutrons (layer A) made of aluminum and the neutron-reflecting layers (layer B) made of nickel. Mikroneutronenleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die/kalte Neutronen durchlässigen Schichten (Schicht A) eine Stärke von ca. 1 .u und die Neutronen-reflektierenden Schichten (Schicht B) eine Stärke von ca. 0,1 At aufweisen.Microneedron guide according to claim 2, characterized in that the / cold neutrons permeable layers (layer A) a strength of about 1 .u and the neutron-reflecting Layers (layer B) have a thickness of approx. 0.1 At. 009823/0685009823/0685 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL -V--V- 180380G180380G 4. Mikroneutronenleiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten durch Vakuumaufdampfen hergestellt sind.4. micro-neutron guide according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the individual layers are deposited by vacuum deposition are made. 5. Ilikroneutronenleiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten durch elektrolytisches Auftragen hergestellt sind.5. Ilikroneutronleiter according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the individual layers are produced by electrolytic deposition. 6. kikroneutronenleiter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten durch Kathodenzerstäubung des jeweiligen Schichtmaterials hergestellt sind.6. micro-neutron guide according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the individual layers are produced by cathode sputtering of the respective layer material. 7. Fokussierungseinrichtung aus Mikroneutronenleitern nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher I'ikroneutronenlei,.r mit einer Krümmung in nur einer Ebene zu einem Hohlkörper zusammengesetzt sind, der die Form eines polygonalen Kegelstumpfes mit konvex gekrümmten SeitenwSnden% aufweist.7. Focusing device made of microneutron conductors according to claims 1 to 5, characterized in that several such I'ikroneutronenlei, .r are composed with a curvature in only one plane to form a hollow body which has the shape of a polygonal truncated cone with convexly curved side walls % . 8. Fokussierungseinrichtung aus Hikroneutronenleitern nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese .-;u einem Hohlkörper geformt sind, der die Form einer Kugelhalbschale mit abgeschnittener Kugelkappe aufweist.8. Focusing device from micro-neutron guides according to the Claims 1 to 3, characterized in that this .-; u one Hollow bodies are shaped, which has the shape of a spherical shell Has with a cut off spherical cap. 9. Fokussierungseinrichtung nach den Ansprüchen Γι und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Basi sdurchinesser d des Hohlkörpers etwa 1 cm bis 20 cm und der Krümmungsradius P der HohlkörperwSnde etwa 1 bis 0,2 ileter beträgt.9. Focusing device according to claims Γι and 7, characterized in that the base size d of the hollow body is about 1 cm to 20 cm and the radius of curvature P of the hollow body walls is about 1 to 0.2 liters. 009823/0685009823/0685 LeerseiteBlank page
DE19681803806 1968-10-18 1968-10-18 Device for guiding a sub-thermal neutron beam and focusing device made of microneutron guides Expired DE1803806C3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19681803806 DE1803806C3 (en) 1968-10-18 Device for guiding a sub-thermal neutron beam and focusing device made of microneutron guides
FR6935888A FR2023321A1 (en) 1968-10-18 1969-10-20 Device for conducting a beam of neutrons

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19681803806 DE1803806C3 (en) 1968-10-18 Device for guiding a sub-thermal neutron beam and focusing device made of microneutron guides

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1803806A1 true DE1803806A1 (en) 1970-06-04
DE1803806B2 DE1803806B2 (en) 1977-01-13
DE1803806C3 DE1803806C3 (en) 1977-09-01

Family

ID=

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0517574A1 (en) * 1991-06-04 1992-12-09 Compagnie Industrielle Des Lasers Cilas Reflective material for neutron optics and device using it
US5497008A (en) * 1990-10-31 1996-03-05 X-Ray Optical Systems, Inc. Use of a Kumakhov lens in analytic instruments
EP0723272A1 (en) * 1994-07-08 1996-07-24 Muradin Abubekirovich Kumakhov Method of guiding beams of neutral and charged particles and a device for implementing said method
DE19844300A1 (en) * 1998-09-17 2000-03-30 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Neutron-optical component, especially a sub-thermal neutron beam collimator or polarizer, has repeating sequences of a neutron conducting metal foil between neutron absorbing and/or spin selective reflecting layers

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5497008A (en) * 1990-10-31 1996-03-05 X-Ray Optical Systems, Inc. Use of a Kumakhov lens in analytic instruments
EP0517574A1 (en) * 1991-06-04 1992-12-09 Compagnie Industrielle Des Lasers Cilas Reflective material for neutron optics and device using it
FR2677483A1 (en) * 1991-06-04 1992-12-11 Cilas REFLECTIVE MATERIAL FOR NEUTRON OPTICS AND DEVICE USING THE SAME.
EP0723272A1 (en) * 1994-07-08 1996-07-24 Muradin Abubekirovich Kumakhov Method of guiding beams of neutral and charged particles and a device for implementing said method
EP0724150A1 (en) * 1994-07-08 1996-07-31 Muradin Abubekirovich Kumakhov Device for obtaining an image of an object using a stream of neutral or charged particles and a lens for converting the said stream of neutral or charged particles
EP0723272A4 (en) * 1994-07-08 1996-09-25 Muradin Abubekirovich Kumakhov Method of guiding beams of neutral and charged particles and a device for implementing said method
EP0724150A4 (en) * 1994-07-08 1996-10-02 Muradin Abubekirovich Kumakhov Device for obtaining an image of an object using a stream of neutral or charged particles and a lens for converting the said stream of neutral or charged particles
DE19844300A1 (en) * 1998-09-17 2000-03-30 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Neutron-optical component, especially a sub-thermal neutron beam collimator or polarizer, has repeating sequences of a neutron conducting metal foil between neutron absorbing and/or spin selective reflecting layers
DE19844300C2 (en) * 1998-09-17 2002-07-18 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Neutron optical component

Also Published As

Publication number Publication date
DE1803806B2 (en) 1977-01-13
FR2023321A1 (en) 1970-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69427152T2 (en) METHOD FOR GUIDING NEUTRAL AND CARGO BEAMS AND A DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
DE69938469T2 (en) X-ray analysis device
DE3877995T2 (en) A MAGNETIC FIELD GENERATING DEVICE.
DE2355655C3 (en) Device for converting a beam of electromagnetic energy with linear polarization of the wave
DE828412C (en) Refractive body for electromagnetic waves
DE1541725B2 (en) DEVICE FOR COMBINING ENERGY
EP3251127B1 (en) Scattered-ray grid
DE69102224T2 (en) Structure of a neutron reflecting mirror.
US5455849A (en) Air-core grid for scattered x-ray rejection
DE68925684T2 (en) Superconducting radiation sensitive device with tunnel junction and Josephson element
DE2942386A1 (en) ION SOURCE
DE4411330C2 (en) Process for the production of polycapillary or monocapillary elements and uses of the elements
DE1199401B (en) Optical amplifier
DE2805732A1 (en) POLARIZATION CONVERTER FOR ELECTROMAGNETIC WAVES, IN PARTICULAR LASER LIGHT, AND PLASMA GENERATOR
DE2642637C2 (en) X-ray fluorescence spectrometer
DE1803806A1 (en) Micro-neutron guide
EP0788610A1 (en) X-ray spectrometer
DE112011103373T5 (en) Scintillation detection unit for the detection of backscattered electrons for electron or ion microscopes
DE2010519A1 (en) Combination of a fluorescent screen and an anti-diffusion grille and method of making the same
DE1803806C3 (en) Device for guiding a sub-thermal neutron beam and focusing device made of microneutron guides
DE2511926A1 (en) RING LASER FOR PENETRATING ELECTROMAGNETIC WAVES
DE2517178C3 (en) Signal plate for ultrasound imaging devices
WO2016135279A1 (en) Layer structure for multilayer laue lenses or circular multilayer zone plates
EP1763885B1 (en) Radiation-optical component
DE4137242A1 (en) Spiral formed collimator for screening or X=ray radiation - having easy construction and giving improved spatial and angular resolution

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8339 Ceased/non-payment of the annual fee