193244. lajstromszámú szabadalom • Mechanikus neutronsebesség szelektor
193244 1 Találmány tárgya mechanikus neutronsebesség szelektor monokromatizált neutronnyaláb előállítására. Bármely neutronszórási kísérletben szükség van a mintára eső neutronok hullámhoszszának ismeretére. Az ismert hullámhosszú neutronnyaláb előállítását monokromatizálásnak nevezik. A monokromatizált nyaláb előállítására több eljárást és eszközt dolgoztak ki, így például közismert a Bragg-reflexió elvén működő egykristály monokromátor, amely egyszerűsége mellett egy sor hátránnyal bír. Többek között csak korlátozott hullámhossz tartományban hatásos, továbbá nem tudja szétválasztani az ú. n. felharmonikus hullámhosszakat a kivánt hullámhossztól. A görbült résű forgó szelektorok mentesek a fenti hibáktól, viszont áteresztőképességük kicsi, azaz a monokromatizálás során a beeső nyaláb intenzitása erősen csökken. A forgódobos (grenoble-i típusú) sebességszelektor azon az elven működik, hogy egy tömör henger alakú dob palástjában spirálisan bemetszett hornyok vannak, melyek bizonyos fordulatszámnál adott hullámhosszú neutronokat engednek át. A többi neutront a dob elnyeli. A dob egy zárt házban van csapágyazva, amelynek homlokoldalain a neutronok számára be- és kilépő ablakok vannak kialakítva. A forgódobos szelektorok széles hullámhossztartományban jól monokromatizálnak. Hibájuk, hogy a sokszor egy méter hoszszú, 0,4—0,5 m átmérőjű dobok súlya nagy, kezelésük nehézkes, a támasztó csapágyakra ható erő a csapágyakat gyakran teszi tönkre, s bizonyos, a működési tartományba eső íordulatszámokon erős mechanikai rezonancia lép fel, s egyrészt a magasabb fordulatszámok eléréséhez ezeken a rezonanciapontokon gyorsan át kell haladni, ami a berendezést erősen igénybe veszi és az eszköz túlterheléséből fokodó gyors tönkremeneteléhez vezet. Célunk a találmánnyal a fentiekben ismertetett eddig használatos monokromátorok hátrányainak kiküszöbölése. A kitűzött feladatot a találmány szerint egy olyan neutronsebesség szelektorral oldjuk meg, amelynek zárt háza, a ház homlokoldalain a neutronok számára be- és kilépő ablakai, és a házban csapágyazott hengeres forgórésze van, amelyben egy koaxiális hengerfelület mentén csavarvonal alakban hoszszanti neutron áteresztő ablakok vannak kiképezve, amelyek között neutron elnyelő anyag helyezkedik el. A találmány lényege az, hogy a forgórész egy tengelyen térközökkel elhelyezett tárcsákból van kialakítva. Célszerűen a tárcsák közötti távolság dj = = d2 = d3=... = dk = j^^és dn= (d|-f-d2+d3-f-+ ... +d„_,) Ä , ahol n, k egészszámok és n » k+l b 2 2 a a tárcsákon kialakított neutron áteresztő ablakok közötti távolság b a neutron áteresztő ablakok szélessége aCmax a neutron áteresztő ablaksor tengelyének és a neutronok mozgásirányának egymással bezárt maximális szöge. A találmányt kiviteli példa és rajzok alapján a továbbiakban részletesen ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra a neutronsebesség szelektor perspektivikus rajza, részben metszetben, a 2. ábra a szelektor forgórésze és a 3. ábra a tárcsák közötti optimális távolság meghatározását szemléltető váz lat. Az 1. ábrán a neutronsebesség szelektor mechanikus egysége látható. A jelen találmány tárgyát nem képező meghajtómotort és vezérlő elektronikát a rajzokon nem tüntettük fel. Az 1 ház vízszintes síkban osztott, hegesztett kivitelű acélhenger, homlokfelületén merevítőbordákkal ellátott 2 zárólemezekkel. Mivel működés közben az 1 házon belül atmoszféránál kisebb nyomás szükséges, az osztási sík 3 illeszkedő felületei, valamint a homloklapokon a 9 csapágyház részére kialakított 4 fészek tömítőgyűrűvel van ellátva. A forgórészt a II tengelyen csavarvonal mentén,térközökkel elhelyezett 13 tárcsák alkotják, amelyeken neutronáteresztő 14 ablakok vannak kialakítva. Az 1 ház alsó részén vákuumszivattyú csatlakoztatásához, valamint vákuummérő részére 5, 6 csatlakozó csonkok találhatók. Az I ház függőleges 7 szimmetriatengelye körül elfordítható. Az 1 ház homlokoldalain a neutronnyaláb be- és kilépési helyénél a neutronok számára átjárható 8 ablak van úgy kiképezve, hogy vékony A1 lemez van felcsavarozva az 1 házon kialakított nyílásra. A 9 csapágyház osztatlan kivitelű. A 9 csapágyház 10 furatában van elhelyezve a csapágy hőmérsékletét érzékelő fej. A 2. ábra a forgórészt mutatja egy 13 tárcsával és egy 16 távtartóval. A nagyszilárdságú, hökezelt acélból készült 11 tengelyen nagy pontossággal megmunkált, szimmetrikusan elhelyezett két 12 csavarhorony és a 13 tárcsák ezekbe illeszkedő pozicionáló nyúlványai biztosítják, hogy a 11 tengelyen elhelyezett 13 tárcsák helyzete bármely elrendezés esetén megfelelő legyen. A könnyűfémből, célszerűen ötvözött alumíniumból készült 13 tárcsákra munkált 14 ablakon a neutronok szabadon áthaladnak, míg a 14 ablakok közötti 15 falra neutron-elnyelő Gd2C>3 por van felhordva, epoxi-gyanta kötőanyag segítségével. A 13 tárcsák egymástól való megfelelő távolságát a könnyűfémből készült, gyűrüalakú 16 távtartók biztosítják, amelyek a II tengelyre vannak húzva. Ugyancsak a 11 ten-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
