基于表层析镍纤维玻璃管阵列的冷中子聚焦光学关键技术研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11905189
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3005.中子技术及应用
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Neutron depth profiling and neutron activation analysis are widely used in physics, chemistry, materials, archaeology and other fields. At present, the neutron flux of reactor or spallation neutron source cannot meet the actual needs of the fast, high-accuracy and low-detection-limit measurements. It is of great significances to research and develop neutron focusing technology. Nickel alloy film was formed on the inner wall of Ni-Si-B-Al-K glass tube array by hydrogen reduction method to improve the neutron transmission efficiency of the glass capillary array focusing lens. The specific research contents include: (1) Research of the effect of nickel oxide content on the static mechanical properties of Ni-Si-B-Al-K glass system, and to optimize the glass compositions; (2) Explore the optimum conditions of hydrogen reduction reaction, and obtain the thickness and surface roughness of nickel alloy film; (3) Develop a simulation model to analyze the neutron transmission in the nickel-precipitated glass tube array according to the ray tracing theory and lay a foundation for the application the nickel-precipitated glass capillary array focusing lens.
中子深度分析、中子活化分析等无损检测技术广泛用于物理、化学、材料、考古等领域。当前反应堆与散裂中子源的中子通量密度往往不能满足快速、高精度、低探测下限的实际需求,开展高性能中子聚焦技术以提高中子通量密度尤为重要。本项目基于毛细管光学原理,利用高温氢还原法在镍-硅-硼-铝-钾玻璃纤维管阵列的内壁形成镍合金膜,提高纤维玻璃管阵列的中子传输效率,进而提高其中子聚焦能力。具体研究内容包括:(1)研究氧化镍的掺入量对于镍-硅-硼-铝-钾玻璃系统静态力学的影响,得出最优玻璃系统组分。(2)探索镍-硅-硼-铝-钾玻璃系统的最佳氢还原条件及形成镍合金膜厚度及表面粗糙度等信息。(3)根据光线追迹原理,建立冷中子在表层析镍玻璃管阵列中传输的计算模型,为表层析镍纤维玻璃管中子聚焦技术的应用奠定理论基础。

结项摘要

毛细管中子聚焦技术利用中子在毛细管内部的多次全反射达到聚焦目的,能够有效提升小范围样品处的中子通量,减小测量时间,并在中子活化分析、中子深度分析等分析技术领域有广阔地应用前景。受限于毛细管聚焦光学元件自身材料特性,束流接收角低于中子束流发散角,接受效率不高,且由毛细管内部狭长的结构限制,无法通过溅射等方法进行镀膜,束流收集效率仍需提升。本项目通过组分设计和样品熔制,成功研制出了用于毛细管聚焦光学元件的新型镍硅酸盐玻璃,该玻璃氧化镍的最大可掺入范围为19%,且其具有较好的热稳定性,其ΔT(玻璃化转变温度Tx与析晶起始温度Tg的差值)为160~270°C;中子反射临界角为11.1~11.4mrad/nm;线膨胀系数为83.6~92.4×10E(-7)/℃,且不含硼等高中子吸收材料。验证了高温氢还原反应在镍硅酸盐玻璃表面生成镍合金膜可行性。明确了还原温度、时间、氢气浓度对镍合金膜的生成规律,镍合金膜主要成分为镍单质和二氧化硅,其中子反射临界角为12.48mrad/nm,相比于铅硅、硼硅玻璃其中子反射性有明显提升,且氢还原过程对玻璃表面粗糙度影响不大。基于光线追迹原理,建立了中子在镍硅酸盐玻璃管阵列中传输模型,为了后续高性能中子聚焦光学元件的设计奠定基础。本项目开发的硅酸镍玻璃和镍合金薄膜的生成方法,可以有效地中子毛细管聚焦光学元件的效率,为高性能中子聚焦光学元件研制和应用提供新的选择。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Design Optimization and Characterization of Cold Neutron Imaging Detector Based on Novel Gadolinium Scintillation Glass Fiber Arrays and Infinity Corrected Optics
基于新型钆闪烁玻璃纤维阵列和无穷远校正光学器件的冷中子成像探测器的设计优化和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions On Nuclear Science
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Deyuan Li;Sheng Wang;Heyong Huo;Hui Li;Hua Li;Chengliang Wan;Jingwen Lv;Xiaodong Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaodong Zhang
共 1 条
  • 1
前往

其他文献

风力发电机组机舱底座强度与模态分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    沈阳工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周传捷;李德源;黄小华;赵世林
  • 通讯作者:
    赵世林
10 MW 风力机叶片设计与动力特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    沈阳工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李德源;池志强;汪显能;倪晨峰
  • 通讯作者:
    倪晨峰
动态气动载荷和构件振动对风力机气弹特性的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李德源;汪显能;莫文威;张湘伟
  • 通讯作者:
    张湘伟
极端运行阵风下后掠型风力机叶片的气动特性研究
  • DOI:
    10.12052/gdutxb.190159
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    广东工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭坤翔;李德源;黄俊东
  • 通讯作者:
    黄俊东
基于升力线理论的风力机气动性能分析方法
  • DOI:
    10.7688/j.issn.1000-1646.2020.02.06
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    沈阳工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李德源;何正举;郭坤翔
  • 通讯作者:
    郭坤翔
共 36 条
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 8
前往

正在为您生成内容...