基于Montel结构的新型中子聚焦系统研究

As a science research platform for multidisciplinary application, neutron scattering facilities plays an irreplaceable role in supporting national defense construction and promoting fundamental approach and prospective study. The requirement for improving the experiment accuracy and volume resolution drives the development of neutron focusing technology to focusing the neutron beam size from the millimeter to micron. Montel Kirkpatrick–Baez（KB） supermirror optics provide a promising and efficient way to further decrease the useable neutron sample size by focusing polychromatic neutrons into microbeams. In the project, new neutron microfocusing system based on Montel KB supermirror will be designed and developed for the High Pressure Neutron Diffractometer（HPND）at CMRR to achieve micron spot size and meet the in situ measurement needs at high pressure. The ultra-smooth machining technique of plano-elliptical substrate will be studied. Graded multilayers neutron supper-mirror will deposited by magnetron sputtering to reach the critical total reflective angle (m=4, Rc~65%) and keep high reflectance. Mirror coating，figure measurements，focal spot size measurements, mirror assembly and adjusting technology will be developed.

中子散射装置作为多学科交叉应用的科学平台，在支撑国家国防建设，推动基础性、前瞻性研究中发挥着不可替代的作用。随着材料科学的发展，针对材料原位中子散射测量的实验精度、体积分辨要求越来越高，急需发展中子聚焦技术实现从毫米级束斑到微米量级的中子束聚焦。本项目结合绵阳研究堆高压中子衍射谱仪在原位高压加载实验条件下对中子微束聚焦的需求，开展基于Montel结构的新型中子聚焦系统研究，探索基于界面设计的中子超镜薄膜材料改性，突破m=4，Rc≥65%中子超镜制备技术瓶颈，掌握新型 Montel 聚焦镜嵌套系统模型建立和模拟仿真，突破纳米精度绝对误差检测和高反射率、低应力中子超镜纳米多层膜沉积关键技术，并通过在线测试获得百微米聚焦中子束。研制新型中子聚焦系统，发展中子聚焦新技术新方法，为中子散射应用于国防领域、先进制造和前沿科学问题提供技术支撑。

随着材料科学的发展，针对材料原位中子散射测量的实验精度、体积分辨要求越来越高，急需发展中子聚焦技术实现从毫米级束斑到微米量级的中子束聚焦。项目结合绵阳研究堆高压中子衍射谱仪在原位高压加载实验条件下对中子微束聚焦的需求，开展了基于Montel结构的聚焦系统研究，获得了双曲柱面和椭圆柱面结合的聚焦镜组，尺寸分别为300mm×68.8mm和300mm×9mm。加工后的表面粗糙度优于0.3nm，建立应力检测系统一套。突破m=4，Rc≥65%中子超镜制备技术瓶颈，突破了m=4的中子超镜的制备技术，获得Rc=65.19%反射率，研制出的聚焦系统在中子源进行初步聚焦，获得了小于1.0mm聚焦效果，完成相关技术验证。研制新型中子聚焦系统，发展中子聚焦新技术新方法，为中子散射应用于国防领域、先进制造和前沿科学问题提供技术支撑。