Фурье-стресс-дифрактометр

 

1 - Замедлитель
2 - Изогнутый нейтроновод
3 - Фурье прерыватель
4 - Прямой нейтроновод
5 - Детекторы обратного рассеяния
6 - 90°-детекторы
7 - Место образца
8 - Система управления экспериментом и накопления данных на базе ПК
9 - Локальная сеть Ethernet для передачи данных

 

Ответственный за установку:

Папушкин Игорь Викторович
Россия, Московская обл., г.Дубна, ул. Жолио-Кюри, 6
Тел. +7 (49621) 6-52-73
Факс. +7 (49621) 6-58-82
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Состав группы

 

Исследование внутренних напряжений с помощью дифракции тепловых нейтронов [pdf]

Фурье-дифрактометр ФСД в ЛНФ ОИЯИ [pdf]

 

Основные направления исследований

 

Исследование внутренних механических напряжений в материалах имеет как научное, так и прикладное значение. 
К научным проблемам обычно относят изучение деформаций и микродеформаций в кристаллических материалах, возникающих при структурных фазовых переходах, деформаций, образующихся в многофазных системах, а также задачу определения размеров кристаллитов и плотности дислокаций и их связи с внутренними напряжениями.
Прикладные исследования имеют целью определение деформаций и напряжений в промышленных изделиях с последующей выработкой технологических рекомендаций. К ним, например, относятся экспериментальное определение остаточных напряжений, возникающих после различных технологических операций (сварки, проката, отжига, закалки и т.д.), деформаций, возникающих под воздействием циклических нагрузок (механических и термических), радиационного облучения (в том числе воздействия нейтронного облучения на мартенситные превращения), гидрогенизации и др.
Быстро расширяющимся кругом задач является также исследование новых типов материалов - композитов, градиентных материалов, армированных систем, металлокерамик, сплавов с памятью формы и т.д. - с целью выявления их пригодности для употребления в тех или иных промышленных изделиях.

 

Основные характеристики

 

Изогнутый нейтроновод зеркальный, с покрытием из Ni
– длина, м 19
– сечение на входе, мм2 10 × 155
– сечение на выходе, мм2 10 × 91.8
– радиус кривизны, м 2864.8
Прямой нейтроновод зеркальный, с покрытием из Ni
– длина, м 5.01
– сечение на входе, мм2 10 × 91.8
– сечение на выходе, мм2 10 × 75
Расстояние замедлитель – образец, м 28.14
Расстояние прерыватель – образец, м 5.55
Фурье-прерыватель (диск) высокопрочный сплав на основе Al
– внешний диаметр, мм 540
– ширина щели, мм 0.7
– число щелей 1024
– максимальная скорость вращения, об/мин 6000 rpm
– максимальная частота модуляции пучка, кГц 100 kHz
Ширина импульса тепловых нейтронов:  
– в режиме низкого разрешения, мкс 320
– в режиме высокого разрешения, мкс 9.8
Детекторы высокого разрешения:  
– BS- (2Θ = 141°) 6Li, с временной фокусировкой
– ASTRA (2Θ = ±90°) ZnS, с комбинированной электронно-геометрической фокусировкой
Детекторы низкого разрешения 3He-счетчики
Интервал длин волн, Å 0.9 ÷ 8
Поток нейтронов на образце:  
– без фурье-прерывателя, нейтронов/см2·с-1 1.8·106
– с фурье-прерывателем, нейтронов/см2·с-1 3.7·105

 

Основные параметры детекторов высокого разрешения

 

Параметр Детектор
BS- ASTRA+ ASTRA
Угол рассеяния 2Θ, ° 141 90 90
Диапазон по dhkl, Å 0.51 – 5.39 0.63 – 6.71 0.63 – 6.71
Δd/d (d =1 Å) 3.4 × 10-3 4.6 × 10-3 4.5 × 10-3
Δd/d (d =2 Å) 2.3 × 10-3 4.0 × 10-3 3.7 × 10-3
Телесный угол Ω, ср 0.054 0.179 0.179

 

Система окружения образца 

 

  • зеркальная печь "MF2000" (комнатная температура  < T < 1000 °C);
  • 4-х осный (x,y,z,вращение) гониометр "HUBER" для измерений полного тензора напряжений;
  • нагрузочная машина "TIRAtest" для изучений в режиме реального времени образцов под внешней нагрузкой (до 60 кН);
  • нагрузочная машина LM-20 для изучений в режиме реального времени образцов под внешней нагрузкой (до 20 кН);
  • многощелевой радиальный коллиматор с пространственным разрешением 2 мм;
  • система щелей из нитрида бора для формирования падающего и рассеянного пучков нейтронов.

 

Публикации

 

1) В.Л. Аксенов, А.М. Балагуров, Г.Д. Бокучава и др., “Нейтронный фурье - дифрактометр ФСД для анализа внутренних напряжений: первые результаты”, Сообщение ОИЯИ Р13-2001-30 (2001).

2) G.D. Bokuchava, V.L. Aksenov, A.M. Balagurov et al., “Neutron Fourier diffractometer FSD for internal stress analysis: first results”, Applied Physics A: Materials Science & Processing, v.74 [Suppl1] (2002) pp s86-s88.

3) E.S. Kuzmin, A.M. Balagurov, G.D. Bokuchava, V.V. Zhuk, V.A. Kudryashev, A.P.Bulkin, V.A.Trounov, “Detector for the FSD Fourier-diffractometer based on ZnS (Ag) /6LiF scintillation screen and wavelength shifting fiber readout”, Communication of JINR E13-2001-204, Dubna, 2001.

4) E.S. Kuzmin, A.M. Balagurov, G.D. Bokuchava, V.V. Zhuk, V.A. Kudryashev, “Detector for the FSD Fourier diffractometer based on ZnS (Ag) /6LiF scintillation screen and wavelength shifting fiber readout”, J. of Neutron Research, Vol. 10, Number 1 (2002) 31-41.

5) А.А. Богдзель, Г.Д. Бокучава, В.А. Бутенко и др., “Система автоматизации экспериментов на нейтронном фурье-дифрактометре ФСД”, Препринт ОИЯИ Р10-2004-21 (2004).

6) Balagurov A.M., Bokuchava G.D., Kuzmin E.S., Tamonov A.V., Zhuk V.V. “Neutron RTOF diffractometer FSD for residual stress investigation”, Proc. of European Powder Diffraction Conference (EPDIC IX), September 2-5, 2004, Prague, Czech Republic. Zeitschrift fur Kristallographie, Supplement Issue No. 23 (2006) 217-222.

7) Бокучава Г.Д., Балагуров А.М., Сумин В.В. и др. «Нейтронный фурьe дифрактометр ФСД для исследования остаточных напряжений в материалах и промышленных изделиях»  Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2010. № 11. С. 9.