Устройство для получения нейтронного изображения — SU 1297122 (original) (raw)
СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 594 С 21 К 106 ОС САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Патент франции В 2.504,308,кл. С 21 К 1/06, 1982.Арзуманов С.С. и др. Иногозеркальная оптическая система для получения нейтронного изобрааения - возмоззый прототип нейтронного микроскопа, Письма в ЖЭТФ, том 39,вып. 10, с. 486-488, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к оптикеультрахолодных нейтронов. Цель изобретения - ускорение процесса регистрации нейтронного изображения путемувеличения светосилы. Устройствопредставляет собой вакуумную камеру2 с подводящим нейтроноводом 1.Внутри камеры вдоль оси нейтронного пучка расположено не менее двух зеркал4,5, одно из которых 4 имеет центральное отверстие. Устройство отличается от предшествувш 1 их тем, что двумзеркалам - вогнутому и выпукломупридана форма поверхностей десятогопорядка, причем коэффициенты в уравнениях поверхности зеркал рассчитаныс учетом гравитационной аберрации,что позволяет расширить угловой диапазон используемого пучка, т.е. Увеличить светосилу устройства. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.вьпМК 1 - -ф- вп 12 дЬ . (1)1 дт- углы траектории с осьюсимметрии соответственно в плоскости изображаемого объекта и вплоскости изображения; - ускорение свободногопадения;" скорость нейтрона вплоскости объекта; - оптическое увеличение, - Ь где Ь - высота расизображения, и, - высота гдето,и М КЬ=Ьаположенияобъекта.В частности, в одном из вариантов устройства выпуклое и вогнутое зеркала имеют равные параксиальные раУстройство относится к оптике ультрахолодных нейтронов (УХН) и может быть использовано для создания нейтронно-оптических приборов, в том числе нейтронного микроскопа.Целью изобретения является ускорение процесса регистрации нейтронного иэображения путем увеличения светосилы устройства.На фиг,приведена схема устройства для получения нейтронного изображения; на фиг. 2 - возможное расположение предмета и зеркал с отражающими поверхностями в виде тел вращения, на фиг. 3 - пример траектории нейтрона.Устройство состоит из нейтроновода 1, подводящего ультрахолодные нейтроны к вакуумной камере 2, в которой расположено не менее двух зеркал, причем все они имеют общую вертикальную ось симметрии, и, по крайней ме. ре, два из них, например, ближайшие к изображаемому объекту 3 зеркала 4 и 5 имеют форму тел вращения. Одноиэ этих зеркал вогнутое - 4, а другое выпуклое - 5. За системой зеркал расположен регистратор нейтронного изображения 6, состоящий, например из подвижной анализирующей щели, нейтроновода и пропорционального счетчика - детектора УХН, Зеркалом придана такая форма, что для всех траекторий нейтррнов, вышедших из точки на оси, лежащей в плоскости объекта 3, и проходящих после отражения в зеркалах4,5 .через одну и ту же точку иэображения,также лежащую на оси, выполняется условиеНейтроны от объекта, расположенного в плоскости, проходящей через точку А, на оси, последовательно отражаются от вогнутого и выпуклого зеркал с вершинами в точках Б, и 8 и попадают в плоскость иэображения, проходящую через точку А, где и регистрируются. Положение зеркал и радиусы их кривизны вблизи оси (параксиальные радиусы кривизны) задаются исходя иэ требуемого значения оптического увеличения, желаемого взаимного расположения объекта и его иэображения так, как это обычно делается при расчете любой оптической системы. После того, как эти параметры определены, требование выполнения условия (1) требует и вполне определенной формы поверхностей обоих зеркал (2). Расчетом проверено возможное разрешение объектива в проецирующем режиме с увеличением х 25 и полем в плоскости объекта 0,75 х 0,75 см при использовании монохроматических 40 45 50 55 диусы кривизны, составляющие0,79196 см.Для прохода лучей в центре выпуклого зеркала имеется отверстие диаметром О, 14 см, а в центре вогнутого - отверстие с диаметром 0,35 см(фиг. 2). Расстояние А,Б от источника до первого зеркала равно 0,68606 см,расстояние Я,Б между вершинами эер 10 кал составляет 0,56 см. При этомрасстояние по вертикали между точками А, и А равно 7,02716 см. Формазеркал, удовлетворяющая выражению(1), определена численным путем вцилиндрических координатах в видеразложения2=А +Врат+С +В ++ Е+(2)где 2 и О - координаты в полярной20системе координат,Соответствующие коэффициенты вразложении (2) для обоих зеркалравны для первого зеркала (4): А= 0,7955593, для второго зеркала= 8,6071278, Од = 47,378275, Е =711,81775.Все размеры в (2) даны в сантиметрах. Диапазон апертурных угловобъектива 14,7 - 30,5Устройство работает следующим обаэом.353 12971 нейтронов со скоростью 6 м/с (длинаоволны Ъ = 660 А). Расчетное разрешение составило 1,4 мкм на краю поля, а в центре поля имело волновое ограничение. В приведенном примере уст 5 ройства не были приняты меры по ахроматизации, что можно сделать, увеличивая число зеркал,. тем не менее, как показывают расчеты, при использовании немонохроматических нейтроо нов в диапазоне длин волн 630-690 А разрешение в центре поля и на краю составляет 1,36 и 2,8 мкм соответственно.Сравнение устройства, приведенно го в примере, с прототипом показывает, что оно имеет существенно большую апертуру и, как следствие, светосилу. Диапазон рабочих углов уо прототипа составлял 4 - 6,7 . Сле довательно, достигнуто увеличение светосилы примерно в двадцать раз. Соответственно в двадцать Раз ускоряется процесс регистрации изображения. 25Формула изобретения1. Устройство для получения нейтронного изображения, содержащее под водящий нейтроновод, вакуумную камеру, в которой расположено не менее двух зеркал, имеющих общую вертикальную ось симметрии, по крайней мере, два из них имеют фоРму тела вращения, 35 22 4а одно - центральное отверстие, атакже регистратор нейтронного изобфажения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью ускорения процесса регистрации нейтронного изображения путем увеличения светосилы устройства,двум зеркалам придана форма поверхности 10 порядка, уравнение, которойв цилиндрических координатах имеетвидЕ = Ар + В) + С) + Рр + Ер )где Е,- координаты в полярной системе координат, А, В, С, Э, Е - расчетные коэффициенты.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в вакуумной камере расположены два зеркала,форма которых описывается соотношениямиЕ, = 0,6313453 р + 0,2931465 ++ 711,81775,где координаты поверхности зеркали Е выражены в см, первое зеркало,на которое падают нейтроны, выполнено вогнутым и имеет центральное отверстие диаметром 0,14 см, а второезеркало - выпуклое с отверстием диа"метром 0,35 см, расстояние междузеркалами по вершинам 0,56 см, а.между источником нейтронов и первымзеркалом 0,68606 см.1297122 оставитель В.Васильевехред В. Кадар Корректор А.Тяско Редактор Н.Горва Тираж 395 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб