欧洲散裂源水平中子反射仪的设计

本文提出了一项针对欧洲散裂源 (ESS) 长脉冲通用基线的水平中子反射仪设计研究。该仪器布局包含中子导管、高分辨率脉冲整形以及将光束弯曲至样品表面的解决方案，这在反射测量领域尚属首创。该仪器长度约为 55 m，可实现从 0.5% 到 10% 的 $\delta \lambda / \lambda$ 分辨率。入射光束在水平面聚焦，以增强对 1*1 cm{^2} 及更小尺寸样品的测量，并具备向下和向上两个方向的潜在光束偏转能力。若使用每个（第二个，...）中子源脉冲，该仪器利用的中子波长范围为 2 至 7.1 (12.2, ...) {\AA}。入射角可设置在 0{\deg} 到 9{\deg} 之间，总可达 $q$ 范围为 4*10^{-3} {\AA}^{-1} 至 1 {\AA}^{-1}。该仪器既可在 {\theta}/{\theta} 几何（自由液面）下运行，也可在 {\theta}/2{\theta} 几何（固/液、气/固界面）下运行。该实验装置尤其能够直接研究超薄薄膜（d ~ 10 {\AA}）以及从埋藏单分子层到总厚度达 3000 {\AA} 的多层结构。该水平反射仪将进一步促进对纳米至微米尺度层级系统及其动力学性质的研究，特别是在负载（剪切、压力、外场）条件下。极化与极化分析以及 GISANS 选项被设计为可在通用仪器布局中单独实施的潜在模块。该仪器高度灵活，提供多种不同的测量模式。就其机械组件而言，该仪器完全基于现有技术，所选配置的风险极低。