清華大學水池式反應器W3中子束粉末繞射儀及去極化中子儀之探討

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研究生：	黃宣雅 Huang, Syuan-Ya
論文名稱：	清華大學水池式反應器W3中子束粉末繞射儀及去極化中子儀之探討 Study of neutron diffraction beamline and neutron depolarization beamline at W3 port in the Tsing-Hua Open Pool Reactor
指導教授：	李志浩
口試委員:	蘇暉家蔣安忠
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	原子科學院 - 核子工程與科學研究所 Nuclear Engineering and Science
論文出版年：	2012
畢業學年度：	100
語文別：	中文
論文頁數：	102
中文關鍵詞：	中子粉末繞射、中子磁散射、去極化中子
外文關鍵詞：	neutron powder diffraction, magnetic neutron scattering, neutron depolarization
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　　本論文的主旨為探討清華水池式反應器W3實驗站之中子粉末繞射儀的數據解析度與磁散射及核散射之偵測極限，以及觀察變溫及變磁場對於中子粉末繞射強度的影響，藉此研究小型中子源在粉末繞射實驗上的研究極限。由Ni(111)之中子粉末繞射實驗結果顯示，目前最佳數據解析度可達1度。並且以Ni(111)中子粉末繞射強度為參考做初步評估，大多數的元素皆符合偵測極限，表示即使是在低功率反應器(2 MW)上，可以從事之中子粉末繞射研究主題亦相當廣泛。變溫及變磁場之中子粉末繞射實驗主要由Y3Fe5O12(420)繞射峰及Fe3O4(111)繞射峰呈現，實驗顯示Y3Fe5O12(420)繞射峰之磁散射強度約為總散射強度之18%，而Fe3O4(111)繞射峰則為58%，皆與理論值接近。另外本論文亦整理了目前去極化中子儀之設備及原理，並記錄了去極化中子儀之現況。

摘要    i
致謝    iii
目錄    v
第一章 前言    1
1.1 介紹    1
1.2 研究動機    4
第二章 文獻回顧    6
2.1 中子粉末繞射之文獻回顧    6
2.2 去極化中子之文獻回顧    12
第三章 清華水池式反應器W3實驗站之實驗儀器    14
3.1 中子源    14
3.2 中子分光器    15
3.3 中子濾波器    16
3.4 中子粉末繞射儀    17
3.4.1 狹縫    18
3.4.2 二環旋轉台    18
3.4.3 偵檢器    19
3.5 去極化中子儀    20
3.5.1 中子極化器    22
3.5.2 三維中子磁矩翻轉器    23
3.5.3 中子偵檢器    24
第四章 磁性材料與粉末繞射原理    25
4.1 布拉格繞射    25
4.2 中子粉末繞射的繞射強度    28
4.2.1 中子的核散射與磁散射    28
4.2.2 絕對散射強度    31
第五章 中子粉末繞射實驗步驟    33
第六章 中子粉末繞射實驗結果與數據分析    35
6.1 背景中子的研究    35
6.1.1 中子粉末繞射實驗系統的背景中子    35
6.1.2 環境背景中子統計    40
6.2 狹縫大小與數據解析度    41
6.2.1 固定狹縫1寬度，改變狹縫2寬度    43
6.3 偵測極限(Limit of detection; LOD)    48
6.3.1 核散射偵測極限    51
6.3.2 磁散射偵測極限    54
6.3.2.1 Fe3O4(111)之磁散射與核散射結構因子理論計算    54
6.3.2.2 Fe3O4(111)之磁散射偵測極限    55
6.4 變磁場與變溫下之中子粉末繞射    56
6.4.1 釔鐵石榴石(Yttrium Iron Garnet; YIG)    57
6.4.1.1釔鐵石榴石之樣品特性    57
6.4.1.2 變磁場下之YIG中子粉末繞射    58
6.4.1.3 變溫下之YIG中子粉末繞射    62
6.4.2 磁鐵礦(Magnetite)    63
6.4.2.1磁鐵礦之樣品特性    63
6.4.2.2 變磁場下之Fe3O4中子粉末繞射    64
第七章 結論    68
第八章 展望與建議    69
參考文獻    71
附錄    74
附錄A 三維去極化中子儀的原理及現況    74
A.1 三維去極化中子的原理    74
A.1.1 中子的特性    74
A.1.2 拉莫進動    74
A.1.3 極化率    75
A.1.4 三維去極化中子理論    76
A.2 三維去極化中子儀的現況    81
A.2.1 極化晶體的修復    81
A.3 附錄A參考文獻    84
附錄B 中子粉末繞射儀控制軟體    85
B.1 永研公司控制器控制指令    86
B.2 計數軟體操作手冊    87
B.2.1 計數軟體ZweiZaehler.vi開啟    87
B.2.2 計數停止後    87
B.3 繞射儀掃描軟體    88
附錄C 能量解析式X光粉末繞射    91
附錄D 樣品罐寬度與數據解析度    95
附錄E X光螢光分析儀操作手冊    97
E.1 軟硬體部件    97
E.2 Mini X-ray控制軟體    100
E.3 ADMCA控制軟體    101

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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