ФСС

 

Ответственный за установку

Круглов Александр

тел. +7 (49621) 6-47-89
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Основные направления исследований

Исследования внутренних напряжений в конструкционных материалах и промышленных изделиях

 

Описание установки

Фурье-дифрактометр FSS на 13-м канале реактора ИБР-2 предназначен для исследования внутренних напряжений в конструкционных материалах и промышленных изделиях с помощью метода дифракции нейтронов высокого разрешения, который позволяет определять остаточные напряжения в объемных образцах с точностью около 20 МПа. Помимо проведения научных исследований, важным направлением научно-методической деятельности на FSS является дальнейшее развитие нейтронного корреляционного RTOF-метода для анализа упругого рассеяния нейтронов на кристаллах, а также разработка и тестирование новых детекторов, детекторной электроники и электроники накопления данных.

Реактор ИБР-2 является импульсным источником нейтронов с водяным гребенчатым замедлителем, в котором образующиеся в активной зоне реактора быстрые нейтроны замедляются до тепловых энергий. Таким образом, формируются импульсы тепловых нейтронов с частотой 5 Гц и длительностью ~350 мкс. Для увеличения светосилы дифрактометра и уменьшения уровня фона от быстрых нейтронов и g-лучей первичный пучок нейтронов на FSS формируется с помощью вакуумированного зеркального нейтроновода, который состоит из двух участков - изогнутого и прямого.

В разрыве нейтроновода установлены: заслонка, обеспечивающая оперативное перекрытие нейтронного пучка и безопасный доступ к основным узлам установки, а также быстрый фурье-прерыватель, обеспечивающий необходимую модуляцию интенсивности нейтронного пучка. На периферии диска прерывателя имеются 1024 радиальные щели, аналогичные щели сделаны на пластине статора. Такой фурье-прерыватель обеспечивает модуляцию интенсивности нейтронного пучка частотой до ~100 кГц, при этом достигается довольно малая эффективная ширина импульса нейтронов (около 10 мкс), что и определяет высокий уровень разрешающей способности данного дифрактометра.

На выходе из прямого участка нейтроновода установлена диафрагма, которая регулирует высоту и ширину падающего пучка. Образец устанавливается в нужную позицию при помощи 4-осного гониометра HUBER с грузоподъемностью до 100 кг. При необходимости образец может помещаться в высокотемпературную печь. Детекторная система состоит из двух детекторов, установленных под углами 90 градусов к падающему пучку. Для выделения в глубине образца небольшого рассеивающего объема порядка нескольких мм3, в котором измеряются остаточные деформации, перед 90-градусными детекторами устанавливаются радиальные коллиматоры с пространственным разрешением 2 мм. Система автоматизации дифрактометра позволяет осуществлять локальное или дистанционное управление ходом эксперимента, а также гибко формировать программу измерений по заданным точкам сканирования в образце.

Высокое разрешение и точность регистрации небольших (порядка 10-3) относительных изменений межплоскостных расстояний в кристаллической решетке достигается благодаря специальной корреляционной методике – комбинации быстрого фурье-прерывателя для модуляции интенсивности первичного нейтронного пучка и RTOF-метода для накопления данных.

 

Окружение образца

  1. Высокотемпературная зеркальная печь с рабочей температурой до 1000 ºC
  2. Радиальные коллиматоры с пространственным разрешением 2 мм
  3. 4-хосный гониометр грузоподъемностью до 100 кг

 

Публикации

  1. Г.Д. Бокучава, А.А. Круглов, И.В. Папушкин, В.В. Журавлев, Т.Б. Петухова, С.М. Мурашкевич, Л.А. Трунтова, Н.Д. Зернин, Нейтронный фурье-стресс-дифрактометр FSS на реакторе ИБР-2: результаты модернизации и перспективы дальнейшего развития, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2022, № 5, с. 3-13. https://doi.org/10.31857/S1028096022050077
  2. Bokuchava, A. Kruglov, I. Papushkin, V. Zhuravlev, A. Kustov, A. Chernikov, A. Sirotin, N. Zernin, L. Truntova, S. Murashkevich, T. Petukhova, A. Bulkin, Fourier stress diffractometer FSS at the IBR-2 pulsed reactor, European Conference on Neutron Scattering (ECNS 2019), July 1-5, 2019, St. Petersburg, Russia. http://ecns2019.com