中子衍射是研究凝聚态物质中原子空间排列结构的重要实验手段。在衍射技术中,使用得最多、最广泛的是粉末衍射方法。中子衍射能够精确测定材料中轻原子的位置,具有分辨原子序数相近的原子和同位素的本领;中子有磁矩,中子衍射能够直接测定材料中的微观磁结构;中子的散射振幅不随散射角的增大而衰减,可以在大散射角范围收集衍射数据:中子穿透力强,吸收修正小,可以使用大样品,得到体效应和好的统计,有利于获得更高精度的结果。正是这些特点,使中子衍射不仅只是在一般意义上与X射线衍射互相补充和配合,而且提供了材料更完整的结构信息,因此中子衍射技术在物理、化学、生物、材料学科等研究领域中得到了广泛的应用。本文从新堆的设计通量的几何出发,得到了我院以后要建的高分辨粉末中子衍射仪的选型、基本物理指标、结构类型、主要组成部件的物理以及几何参数等技术指标,并在谱仪的关键部件研制和设计上做了大量工作。本项研究主要取得了以下成果: 第一,基于Hewat博士提出的粉末衍射谱仪基本的设计概念,从结构研究需要的分辨函数出发,选择谱仪各部分的参数,使谱仪的仪器分辨函数与结构研究需要的分辨函数在尽可能大的散射角范围内匹配,在给定堆的设计通量和特定的几何条件下,利用中子几何光学方法设计出了谱仪的波长、起飞角、第一、第二、第三准直器等部件的物理指标,通过对这些指标与谱仪的分辨率、能获得的中子强度相关性等的研究,得到了谱仪的优化设计参数。 第二,研制了谱仪关键部件之一——Soller中子准直器,对制作工艺和参数测试的方法作了详细描述,测量了它的准直角、中子透射率、高斯分布的中子透射曲线。利用蒙特卡罗计算对目前工艺条件下的中子准直器的进行了优化设计,提出了优化设计参数。