Отдел комплекса спектрометров реактора ИБР-2, задачи и перспективные направления С. Куликов Neutrons are NEUTRAL particles. They are sensitive to light atoms. Neutrons have a MAGNETIC moment. They can be used to study microscopic magnetic structure. The ENERGIES of thermal neutrons are similar to the energies of elementary excitations in solids. The WAVELENGTHS of neutrons are similar to atomic spacings. They can determine structural sensitivity, structural information from 10-11 cm. Спектрометр нейтронов Задачи отдела • Разработка и создание системы управления и контроля криогенных замедлителей реактора ИБР-2М; • создание оборудования, электронной аппаратуры и программного обеспечения для комплекса спектрометров реактора ИБР2М; • развитие информационно-вычислительной инфраструктуры ЛНФ в соответствии с потребностями Лаборатории и стратегией развития вычислительной сети ОИЯИ. Complex of moderators of the IBR-2M reactor IR Complex of moderators of the IBR-2M reactor 1. 2. 3. 4. Main moveable reflector, Auxillary moveable reflector, Fuel assembly, Stationary reflector, 5. 6. 7. 8. Cold moderators, Emergency system, Water moderators, Control rods; Roman characters mark numbers of extracted neutron beams) Complex of moderators for beams 7,8,10,11 Water premoderator Grooved water moderators Membrane of cold moderator for beams 7, 8 and 10 Flat water moderator Структурная схема контроля датчиков и циркулятора гелия «Холодного замедлителя» Удлинитель USB-USB (20м) USB ПК RS485 RS485 Концентратор «UPort 1610-8» , USB/RS232, RS485 8 каналов RS232 RS232 RS232 RS232 RS232 Датчик 1 (ASP1400) Датчик 2 (ASP1400) Датчик 3 (ASP1400) Датчик 4 (901 Plus) 8- канальное АЦП МВ110-8АС Конвертер RS20035 привод «VF-S11» BNHeP-30-000 циркулятор гелия Датчик 1 (SDR-1000) Измеритель аналоговых сигналов ТМ 5103 Датчик 1 (ТВО) Датчик 1 (SDR-1000) Блок питания +/-12В,+5В *** Датчик 8 (ТВО) Ист. Тока 50мкА «Model 102-230» Print-screen of remote client of a control system of cold moderator Bi-spectral moderator for beams 7,8,10,11 Background- and λ-chopper system Background chopper and λ-chopper for beam 7 2.2 kW for the three λ-choppers at beam #7 TOSHIBA variable-frequency drives 22 kW for background choppers: beams #4, 7, 8a, 8b Neutron guide systems for beam 7 of the IBR-2M reactor Reconstruction of the supporting column Background chopper disk-type in the ring corridor Neutron guides Спектрометр нейтронов Регулируемая диафрагма (20х105) с управлением каждой шторкой - Control systems blocks of physical instruments with interface RS485 and CAN controllers/drivers with USB to PC connection installed (spin-flippers, high-voltage sources, current power supplies, temperature regulators, etc.) Adjustable neutron beam slits for the RTD diffractometer developed and installed Detector collimators and goniometer (Huber) at the EPSILON spectrometer Sample environment systems and actuating mechanisms of spectrometers Block diagram of the YuMO spectrometer control system direct control from PC and unification Cryostats Helium-3 purification facility Horizontal cryostat for the DN-6 diffractometer Minimal temperature at sample 4К Cryostat for neutron spectrometer DIN-2PI Temperature ranges 2.3-100K, 8-200K, 20-300K Variable temperature shaft cryostat for NERA spectrometer Temperature range 6-300K Шахтный криостат для работы при 6- 300К для работы с образцами 70 мм в диаметре и 200 мм высотой • (1)- холодная головка РТ-405, (2)- фланец криостата, (3)- капка криостата, (4)-шахта, (5)-загрузочное устройство, (6)-фланец NW25, (7)-фланец, охлаждаемый первой ступенью, (8)-тепловой экран, (9)корпус криостата, (10)-вторая ступень, (11)-гибкий тепловой мост, (12)-теплообменник вставки, (13) – нагреватель, (14) – камера образца. Preliminary design of a cryostat with a superconducting magnet and cryostatinsert, and DN-12 diffractometer 1 – superconducting magnet; 2 – cryostat-insert; 3 – entrance window for neutrons/back-scattering window; 4 – current lead (up to 300 А); 5 – highpressure cell; 6 and 7 – detectors of scattered neutrons at angles of 45 and 90; 8 – cryorefrigerator RDK408S; 9 – cryorefrigerator RDK101D Разработка детекторов нейтронов и систем сбора и накопления данных Схема процесса регистрации нейтронов. Нейтрон Преобразование в заряженные частицы Заряженные частицы Съем сигнала Аналоговый сигнал Усиление. Обработка. Оцифровка сигнала. Детектор Цифровой сигнал Обработка. Определение характеристик. Информация о событии Электроника нижнего уровня. (Front-End Electronics) Обработка. Определение характеристик. Спектр нейтронов Система накопления данных (Data Acquisition System) Основные ядерные реакции, используемые для регистрации тепловых нейтронов. n+3He → 3H+p+0,77 MeV n+6Li → 3H+α+4,79 MeV n+10B→7Li+α+γ(0,48 MeV)+2,3 MeV (93%) →7Li + α + 2,79 MeV (7%) n+157Gd → Gd* → γ-ray → conv. electron up to 182 KeV n+235U → fission fragments Газонаполненные позиционно-чувствительных детекторы Многопроволочная камера n 3He3H 1H 0.76MeV 1D PSD 200 x 80 mm2 Multi-purpose instrument for solid-state measurements. Currently there are 5 devices have been manufactured and fully operational. 1–D Type MWPC Active area 200x80 mm2 Position resolution 2,0 mm Range of neutron wavelength 0,4 - 12 A Efficiency for thermal neutrons (λ=2 Å) 60% Position determination Delay line Typical spectrum: multilayer sample measured at the reflectometer REFLEX (TOF mode) 26 2D position-sensitive detector for GRAINS 100 200 300 400 500 600 0 4,922 100 9,844 14,77 200 19,69 24,61 300 29,53 34,45 39,38 400 44,30 49,22 500 54,14 59,06 600 Tests of 2D PSD detectors for GRAINS spectrometer at of Nuclear Physics Institute , NPI ASCR, Řež, Czech Republic 63,00 Development of “Ring” 3He detector of thermal neutrons 96 channel Schematical layout of the 3He gas detector of DN-6 (16 sections, 6 detectors on one section ) Development of “Ring” 3He detector of thermal neutrons Сцинтилляционные детекторы Сцинтилляционные детекторы ZnS-scintillator detector stacks for Fourier stress diffractometer. Data acquisition systems of practically all IBR-2 spectrometers will consist of 2 basic blocks, one of which processes and accumulates data from 1D and 2D PSD and the another – from an array of point detectors. An MPD module. - time discretization frequency of all signals 62.5 MHz - maximum number of detector elements – 240 - maximum count rate – 8∙106 events/s - internal histogram memory – 64 Mbyte - time step – 16 ns - Data transmission rate – 1.25 Gb/s - maximum distance from a computer –100 m A De-Li-DAQ-2 module (count rate – 106 events/s, 1 Gbyte histogram memory histogram and list mode operation) Software Sonix+ and Web remote system • The control systems of all IBR-2 spectrometers have been modernized with the replacement of the control computer in the VME standard (OS9 operating system) with a PC with Windows 7. • New modules for controlling all controllers developed in FLNP (MPD, De-Li-DAQ-2) or purchased (to control stepper engines, goniometers, loading devices, heaters, refrigerators, high-voltage power supplies, etc.) have been added. For DAQ controllers in addition to the histogram mode, the mode of raw data accumulation has been realized. • Adjustment programs for the spectrometers has been developed and installed on 7 spectrometers. •A system for remote monitoring of experiments WebSonix has been significantly improved. Central server for data collection is putting in operation. Computing Infrastructure Irradiation facility at IBR-2 reactor Спасибо за внимание!
1/--страниц