Во всех современных нейтронных центрах при создании приборного парка широко используются нейтроноводные системы. Одной из основных причин применения нейтроноводных систем является возможность значительно расширить количество эффективно используемых приборов на такой дорогостоящей установке как нейтронный источник. Показательным примером "массового" использования нейтроноводов является реактор Института Лауэ-Ланжевена (ИЛЛ), Гренобль, Франция. Этот же нейтронный центр является показательным еще и по другому поводу: нейтроноводы были не самоцелью, а компонентами и оптимизированными узлами физических приборов. Собственно, именно необходимость оптимизации нейтронно-оптических узлов различного физического оборудования дала серьезный толчок совершенствованию нейтроноводных систем, например, исследованию и созданию суперзеркал, поляризующих и неполяризующих.

    Одним из технических недостатков нейтроноводных систем, ограничивающих применение, была их недостаточная светосила, обусловленная малой входной/выходной апертурой. Входная/выходная апертура определялась небольшой величиной углов полного внутреннего отражения на поверхностях нейтроноводного канала, например, для покрытия из природного никеля
  _cr =^.1.7^.10^-3 радиана. Другим недостатком нейтроноводов является достаточно большие потери, зависящие от их выбранной геометрии, дефектов отражающих поверхностей и дефектов сборки нейтроноводных каналов.

    Исходя из вышесказанного, при создании экспериментальных комплексов нейтронный источник - нейтроновод - прибор (как правило, прибор высокого разрешения) стояла задача правильно научиться оценивать источники потерь, способы их минимизации, в зависимости от назначения и параметров прибора. С этим коллектив лаборатории успешно справился, в основном работами Кудряшева В.А. и Кезерашвили В.Л. (В то время мы еще были отделом разработки физического оборудования (ОРФО)). Была создана оригинальная программа расчета, которая позволяла корректно оценивать потери нейтроноводов, их спектральное распределение, "визуализировать" потери при распространении нейтронов по оптическому тракту нейтроновода [1, 2]. Именно с помощью разработанной методики расчета были правильно выбраны конструкционные решения при создании физ. модели нейтроновода реактора ПИК, которая по своим трансмиссионным параметрам превосходила аналоги, использованные при создании "тепловых" нейтроноводов ИЛЛ. С учетом опыта, полученного при создании физ. модели, были рассчитаны и оценены параметры нейтроноводной системы реактора ПИК [2, 3], а затем на ЛОМО эти нейтроноводы были изготовлены (> 200 м) и складированы в ожидании реактора ПИК. На основе физ. модели нейтроновода в сотрудничестве с Центром Технических Исследований Финляндии (VTT) был создан оригинальный время-пролетный Фурье-дифрактометр, сегодня входящий в шестерку лучших в мире дифрактометров высокого разрешения [4]. При создании дифрактометра принципиально была доработана и развита Фурье-методика (разработаны и модифицированы применения временной фокусировки, электронной фокусировки и различные варианты детекторных систем), оптимизировано использование нейтроноводных элементов в Фурье-дифрактометре [5-9]. Все эти разработки получили достаточно широкое применение в России и за ее пределами (ОИЯИ, Германия, Египет) [10-12]. Накопленный опыт дал нам возможность заняться вопросами повышения светосилы нейтроноводных систем - созданием фокусирующих нейтроноводов и суперзеркал совместно с ЛОМО и Венгерской компанией "Миротрон". Так, в 1992 г. был разработан и создан 20-ти метровый нейтроновод с вертикальной и горизонтальной фокусировкой для Фурье-дифрактометра на реакторе ИБР-2, ОИЯИ. Он был смонтирован и отъюстирован сотрудниками лаборатории. Так же ими в сотрудничестве с ОИЯИ и Центром Технических Исследований Финляндии (VTT) был смонтирован и отлажен Фурье-дифрактометр в целом. На образце получена рекордная интенсивность для импульсных реакторов ~2^.10⁷н/см²сек. Сейчас это один из лучших в мире дифрактометров высокого разрешения, созданный на основе первого в мире полномасштабного фокусирующего нейтроновода [11, 12], Рис. 1, 2, 3. На Рис.2 показана оптическая секция фокусирующего нейтроновода, а на Рис. 3 - схема нового разрабатываемого детектора под электронную временную фокусировку. Следующим внедрением Фурье-методики и нейтроноводной техники было создание Фурье-дифрактометра по заказу МАГАТЭ для Ядерного Центра в Египте. Для этого дифрактометра лабораторией в сотрудничестве с Центром Технических Исследований Финляндии было разработано, создано и смонтировано "под ключ" в 1995 г. оборудование Фурье-дифрактометра, включая 25 метров нейтроновода [13]. На образце этого дифрактометра была получена интенсивность пучка 2^.10⁶н/см²сек, что позволяло с успехом проводить структурные исследования хорошего качества на реакторе с потоком в зоне
10¹³н/см²сек. Нейтронные параметры, полученные на этом нейтроноводе, в 1.4 раза превысили расчетные.

Рис. 1. Схема фурье-дифрактометра реактора ИБР-2, 5 канал, с дважды фокусирующим нейтроноводом:

Фактор выигрыша в сравнении со стандартным нейтроноводом k2.4.

Рис. 2. Оптическая секция фокусирующего нейтроновода установленного на канале №5 импульсного реактора ИБР-2 (Дубна, ОИЯИ).

Рис. 3. Схема нового широкоапертурного детектора под электронную временную фокусировку. Планируется для использования на обоих фурье-дифрактометрах, пучки 5 и 11 [8, 9].

    В 1997 году на реакторе ИБР-2 для дифрактометра "Супермен" в сотрудничестве с венгерской компанией "Миротрон" был создан, смонтирован и отъюстирован уникальный нейтроновод с вертикальной фокусировкой на основе суперзеркал. Установка такого нейтроновода позволила увеличить светосилу в длинноволновой части спектра в десятки раз [14], Рис. 4 и 5.

Рис. 4. Схема расположения спектрометра DN-12 на импульсном реактор ИБР-2 и размещение его основных узлов:
1 - зона реактора, 2 - замедлитель, 3 - прерыватель нейтронного пучка, 4 - защита от быстрых нейтронов, 5 - изогнутый суперзеркальный нейтроновод, 6 - защита, 7 - детекторная система, 8 - местоположение образца.

Рис. 5. Спектральное распределение эффективной интенсивности нейтронного пучка в месте ванадиевого образца до установки суперзеркального нейтроновода (1) и после его установки (2).

    Еще раз хотелось бы отметить плодотворность сотрудничества с фирмами ОАО ЛОМО, "Миротрон", ГОИ, "Мирель/Элис" и "СиНаТех" в разработке технологии изготовления суперзеркал и сверхглубокой полировки стекла. Как результат, мы сегодня имеем возможность производства суперзеркал с критическими углами    _cr2_cr^Ni(nat.) и 3_cr^Ni(nat.) на механически полированных подложках с очень высоким качеством поверхности как по параметру шероховатости, так и по параметру макро и микро волнистости. В сотрудничестве с ГОИ созданы эффективные программы оценки суперзеркальных покрытий, что в значительной степени облегчило отработку технологии нанесения суперзеркальных отражающих покрытий.

   Следует еще раз подчеркнуть, что в результате этого сотрудничества освоена и отлажена промышленная технология полировки стеклянных поверхностей с величиной шероховатости на уровне (4-5) ангстрем, а это является важнейшим фактором получения суперзеркальных покрытий хорошего качества. В сотрудничестве с ГОИ удалось создать четыре уникальные подложки для зеркального анализатора поляризации пучка на рефлектометре реактора ИБР-2. Уникальность этих подложек заключается в величине достигнутой шероховатости (2-3) ангстрем и величине зеркал (800x100x20)мм³. Это действительно очень нестандартное достижение.

    Из последних практических достижений необходимо отметить разработку, создание и юстировку двух вертикально фокусирующих нейтроноводов общей длиной ~40 м в ОИЯИ (1999 г.) для ядерно-физической установки "Изомер" и специализированного Фурье-дифрактометра Рис. 6. Были разработаны другие узлы (Фурье-прерыватель, детектор), необходимые для комплектации дифрактометра.

Рис. 6. Схема установки IZOMER установленой на канале №11 импульсного реактора ИБР-2 (Дубна, ОИЯИ).

    В стадии успешного завершения находится и работа по созданию нейтроноводной системы (более 70м нейтроноводов) для Венгерского реактора будапештского нейтронного центра, в состав которой входит 20 м суперзеркального нейтроновода с горизонтальной фокусировкой. Все зеркальные элементы этого нейтроновода имеют величину шероховатости 4 ангстрем. Эти работы осуществляются в тесном сотрудничестве с Венгерской фирмой "Миротрон".

    Успешному развитию сотрудничества по созданию суперзеркальных нейтроноводных элементов способствует спроектированный, сконструированный и установленный под ключ на венгерском реакторе сотрудниками нашей лаборатории и электронщиками ОАЭР ОНИ ПИЯФ нейтронный рефлектометр (в настоящее время один из самых загруженных приборов венгерского реактора). Схема прибора и кривая углового разрешения показана на Рис. 7 и 8.

Рис. 7. Схема рефлектометра на реакторе Будапештского нейтронного центра, запущен 14.11.1997.

Рис. 8. Зависимость интенсивности I(2 ) от угла поворота детектора 2 при диафрагме на детекторе 0.5 мм (13.11.1997). Впоследствии, после замены монохроматора, интенсивность увеличена более чем в 4 раза.

    Накопленный опыт сотрудничества с нашими венгерскими коллегами дает нам возможность участвовать в различных международных тендерах, предполагающих создание нейтроноводных систем и физ. оборудования для вновь строящихся реакторов за пределами России.

    К успешным приборным разработкам нашей лаборатории необходимо отнести 70-детекторный дифрактометр высокого разрешения G4.2, который "вписан" в нейтроноводную систему реактора "Орфей" в Сакле, Франция [15], Рис.9 и 10. Для этого прибора в лаборатории также были изготовлены элементы фокусирующего германиевого монохроматора. В настоящее время подготовлена модернизация этого дифрактометра с помощью нового узла образца, что, без сомнения, расширит его экспериментальные возможности. Для дифрактометров, аналогичных российско-французскому [15], создана модель фокусирующего монохроматора, Рис. 11, которая в настоящий момент подготовляется к пучковым испытаниям.

Рис. 9. Схема 70-детекторного секционного нейтронного дифрактометра.

Рис. 10. Схема расположения 70-детекторного секционного нейтронного дифрактометра высокого разрешения относительно нейтроноводной системы на реакторе “Орфей” в Сакле, Франция.

Рис. 11. Модель системы фокусирующего монохроматора.

    Подводя итог всему написанному, хотелось бы отметить успех деятельности по разработке нейтронных методик, нейтроноводов и физ. оборудования, приведя одну статистическую величину: с 1987 г. лаборатория исследования материалов в сотрудничестве с другими организациями спроектировала, изготовила и установила ~170 м различных нейтроноводов совместно с размещаемыми на них приборами. На созданных установках проведено более 100 экспериментов, результаты которых опубликованы в научных журналах с высоким международным рейтингом. Как результат - лаборатория имеет опыт проектирования, создания и установки уникальных нейтронных научных комплексов.