带有偏振束选项的 Pioneer 单晶中子衍射仪入射束光学优化

Pioneer 是一台正在为橡树岭国家实验室第二靶站（STS）开发的下一代单晶中子衍射仪。Pioneer 旨在解决广泛的科学问题，将提供尺寸和发散度可定制的均匀中子束，并提供偏振束选项。本文介绍了其入射束光学，重点介绍了优化方法和模拟性能。Pioneer 将采用改进的椭圆-直导管进行中子传输，并部署狭缝组件和可插入光阑来控制束流尺寸和发散度。优化后的导管几何形状匹配最佳且全样品照明条件，且束流控制系统在保留所需中子的同时有效滤除不需要的中子。此外，我们发现多边形近似导管提供了令人满意的传输效率和束流均匀性，从而无需真正的弯曲导管。为了提高中子学性能并降低成本，超镜元件的镀层被单独优化至足以传输所需中子的最低半整数 $m$ 值。在评估了偏振 V 型腔和 $^3$He 自旋滤波器在 1.2-5.5~\AA 的默认偏振波长带内的表现后，我们选择了可平移的多通道偏振 V 型腔作为入射束偏振器。该优化后的 V 型腔被策略性地放置在束流发散度较低且导管内大间隙对传输效率影响可忽略的位置，实现了约 35% 的平均 $P^2T$。