本發(fā)明涉及一種中子準(zhǔn)直器，尤其涉及一種高性能的中子準(zhǔn)直器，其特點(diǎn)是準(zhǔn)直性能好、本底低，加工制造難度低；屬于中子準(zhǔn)直及屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
中子源出射的中子通過中子準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直效果，以約束中子沿預(yù)期方向的縱向與橫向角度發(fā)散度從而形成中子束；同時(shí)作為最內(nèi)層的束線部件，中子準(zhǔn)直器需要屏蔽來自準(zhǔn)直器外部的雜散中子，防止其進(jìn)入中子束內(nèi)影響束線質(zhì)量。準(zhǔn)直器對(duì)通過的中子兼具準(zhǔn)直－控制中子束發(fā)散度和屏蔽－實(shí)現(xiàn)中子束內(nèi)外隔絕的功能，是任何中子束工程和科研裝置的核心部件。一般直通型中子準(zhǔn)直器，受自身結(jié)構(gòu)影響其內(nèi)壁會(huì)反射中子降低準(zhǔn)直性能，并且準(zhǔn)直距離較短，束發(fā)散度較大，且多為非真空狀態(tài)下準(zhǔn)直，性能相對(duì)較低，此外能夠準(zhǔn)直的中子束能量范圍相對(duì)較窄。隨著近年來國內(nèi)外新一代研究用反應(yīng)堆和強(qiáng)流質(zhì)子加速器驅(qū)動(dòng)脈沖中子源的設(shè)計(jì)建設(shè)與投入使用，一系列中子束裝置對(duì)傳統(tǒng)中子準(zhǔn)直器提出了更高的物理要求和性能挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種高性能中子準(zhǔn)直器。該準(zhǔn)直器能夠滿足相比傳統(tǒng)準(zhǔn)直器更高的物理需求和性能挑戰(zhàn)。該結(jié)構(gòu)可準(zhǔn)直從中子源尤其是散裂中子源出射的中子，獲得沿束方向(縱向)及橫向具有預(yù)期截面形狀的中子束；同時(shí)還能減少來自準(zhǔn)直器以外散射過來的雜散中子，防止其進(jìn)入準(zhǔn)直束線內(nèi)影響束線質(zhì)量。不同于通常的直通型準(zhǔn)直和采用刀片疊加組合式的非直通型準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)，該準(zhǔn)直器在準(zhǔn)直器腔體內(nèi)置非組合式單體碳化硼阻擋塊和碳化硼吸收層；阻擋塊+吸收層按墻垛形布置的準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)可阻擋內(nèi)壁反射中子(反射中子總是存在，只是墻垛結(jié)構(gòu)可以阻擋/吸收他們)，對(duì)本底/雜散中子的壓制效果有顯著提升；該準(zhǔn)直器最外層為真空腔體，阻擋塊和屏蔽塊有規(guī)律地布置在其內(nèi)，整個(gè)準(zhǔn)直器內(nèi)部為真空環(huán)境，能顯著地減少雜散/寄生散射中子從而降低本底、提高性能。碳化硼阻擋塊相比常用的Cd能對(duì)更寬廣范圍的中子束實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直，并且比Gd203成本要低；獨(dú)特的單體碳化硼阻擋塊，可實(shí)現(xiàn)預(yù)期形狀(圓形或方形)的束流橫截面，同時(shí)可避免一般準(zhǔn)直器上刀片疊加-即條狀阻擋塊交叉布置-而產(chǎn)生的束流截面錯(cuò)位和偏差，實(shí)現(xiàn)更高的束線精度。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)真空環(huán)境下的中子束線準(zhǔn)直，能獲得更好的準(zhǔn)直精度、更高的準(zhǔn)直性能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)較長距離準(zhǔn)直。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種中子準(zhǔn)直器，其特征在于，包括一真空腔組件，該真空腔組件內(nèi)設(shè)有多個(gè)阻擋塊，相鄰阻擋塊之間設(shè)有屏蔽塊；所述阻擋塊的中心設(shè)有通孔，通孔的軸線與該真空腔組件的軸線重合。進(jìn)一步的，相鄰阻擋塊的間距為：從中子源橫截面的極限邊界點(diǎn)向第i個(gè)阻擋塊開孔的邊緣上對(duì)應(yīng)的極限邊界點(diǎn)劃線，將與束線中心線夾角最大的劃線延長至與屏蔽塊的內(nèi)壁相交，將第i+1個(gè)阻擋塊布置在該交點(diǎn)的前方。進(jìn)一步的，該真空腔組件包括真空腔體和真空窗組件；其中，真空窗組件布置在真空腔體兩端，真空腔體一端設(shè)有抽真空管路。進(jìn)一步的，該真空腔體為兩端帶法蘭的中空管狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述中空管狀結(jié)構(gòu)的中空截面為矩形；阻擋塊為矩形平板，阻擋塊的中間設(shè)有帶錐度的圓孔或方孔；所述屏蔽塊為矩形的管狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述中空管狀結(jié)構(gòu)的中空截面為圓形；阻擋塊為圓形平板，阻擋塊的中間設(shè)有帶錐度的圓孔或方孔；所述屏蔽塊為圓形的管狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述真空腔體側(cè)壁上設(shè)有孔并安裝有緊定螺釘，用于調(diào)整和限制所述阻擋塊和屏蔽塊在真空腔體內(nèi)的橫向位置。進(jìn)一步的，該真空腔體為一兩端帶法蘭且頂部開口的中空腔體51與一帶凸臺(tái)的頂蓋板52通過真空密封組合而成，其中凸臺(tái)與中空腔體51的頂部開口匹配。進(jìn)一步的，所述真空腔體兩端法蘭中心設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)安裝有軸向限位擋板，用于沿束線方向限位固定阻擋塊和屏蔽塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更廣范圍中子的準(zhǔn)直，而且可實(shí)現(xiàn)較長距離的準(zhǔn)直。本發(fā)明準(zhǔn)直效果好，并且機(jī)械加工易于實(shí)現(xiàn)，尤其在準(zhǔn)直器較長而橫截面尺寸較小情況下，束線精度及加工制造方面的優(yōu)勢更明顯。附圖說明圖1為單體式真空腔體的中子準(zhǔn)直器整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為分體組合式真空腔體的中子準(zhǔn)直器整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為內(nèi)腔方形的真空腔體縱向剖面圖；圖4為內(nèi)腔圓形的真空腔體縱向剖面圖；圖5為組合式真空腔體示意圖。其中：1-法蘭式的真空窗組件、2-軸向限位擋板、3-阻擋塊、4-屏蔽塊、5-真空腔體、51-兩端帶法蘭頂部開口的中空腔體、52-帶凸臺(tái)的頂蓋板、6-抽真空管路。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明的中子準(zhǔn)直器，包括最外層的真空腔組件和內(nèi)部的阻擋塊、屏蔽塊；阻擋塊和屏蔽塊相鄰呈墻垛形布置。其中，真空腔組件由真空腔體、真空窗組件組成。真空窗組件布置在真空腔體兩端，一端設(shè)有抽真空管路。其中，相鄰阻擋塊的間距確定方法為：從中子源橫截面的極限邊界點(diǎn)向第一個(gè)阻擋塊開孔的邊緣上對(duì)應(yīng)的極限邊界點(diǎn)劃線，即取與束線中心線夾角最大的那條線并做延長，至與屏蔽塊的內(nèi)壁相交，將第二個(gè)阻擋塊布置在該交點(diǎn)的前方，以阻止來自慢化器并經(jīng)過阻擋塊開孔的束線與屏蔽塊的內(nèi)壁相交，避免發(fā)生二次散射。此法同時(shí)也確定了第一個(gè)阻擋塊至第二個(gè)阻擋塊之間的距離，也就是兩個(gè)阻擋塊之間的屏蔽塊的長度。其余阻擋塊間距及屏蔽塊長度用同樣方法按順序確定。真空腔體可以為兩端帶法蘭的中空管狀結(jié)構(gòu)，即單體式真空腔體；或者如圖2所示，真空腔體包括一個(gè)兩端帶法蘭頂部開口的中空腔體51和一個(gè)帶凸臺(tái)的頂蓋板52通過真空密封組合而成，即組合式真空腔體，其中凸臺(tái)與中空腔體頂部開口匹配，如圖5所示。相應(yīng)地，內(nèi)部阻擋塊和屏蔽塊的安裝方式有不同，分別為軸向插入式或頂部插入式。如圖3所示，所述中空管狀結(jié)構(gòu)的中空截面為方形設(shè)計(jì)。相應(yīng)的阻擋塊為方形平板，其中間設(shè)有帶錐度的(防止中子全反射)通透的圓孔或方孔。平板用來阻擋、吸收束線；通孔用來約束束流截面。屏蔽塊外面為方形，中間有通透方孔或圓孔的管狀形式，可阻擋或降低來自束線以外的散射，降低本底。如圖4所示，所述中空管狀結(jié)構(gòu)的中空截面為圓形。相應(yīng)的阻擋塊為圓形平板，其中間設(shè)有帶錐度的(防止中子全反射)通透的圓孔或方孔。平板用來阻擋、吸收束線；通孔用來約束束流截面。進(jìn)一步的，屏蔽塊外面為圓形，中間有通透方孔或圓孔的管狀形式，可阻擋或降低來自束線以外的散射，降低本底。本發(fā)明中，阻擋塊側(cè)邊面和屏蔽塊的外面與真空腔體的內(nèi)腔表面間隙配合，阻擋塊和屏蔽塊與真空腔體同軸。阻擋塊和屏蔽塊材料為碳化硼。如圖2所示，真空腔體兩端法蘭中心設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)安裝有軸向限位擋板，可沿束線方向限位與固定阻擋塊和屏蔽塊。必要時(shí)，可通過在腔體側(cè)壁上開孔安裝緊定螺釘?shù)拇胧┻M(jìn)一步調(diào)整和限制阻擋塊和屏蔽塊在真空腔體內(nèi)的橫向位置，如圖3所示，開孔通過O圈真空密封；對(duì)于由一個(gè)兩端帶法蘭頂部開口的中空腔體和一個(gè)帶凸臺(tái)的頂蓋板通過真空密封組合而成的組合式真空腔體，也可以通過在阻擋塊和屏蔽塊的側(cè)壁塞薄墊片的方式進(jìn)一步調(diào)整和限制它們在真空腔體內(nèi)的橫向位置。