Back-n利用质子束轰击散裂靶产生的中子,即与其他条20条主要开展中子散射技术应用的谱仪同时享用加速器提供的质子束。考虑到应尽量不影响CSNS上基于中子散射技术的多学科应用,Back-n主要采用兼用模式进行,即尽可能保证打靶质子束的功率。经过研究,在兼用模式下,Back-n可以满足大部分核数据测量实验的要求,主要的缺点是在中子能量在10keV以上部分的时间分辨率,特别是在MeV能区中子的时间分辨率会大大变差。进一步的研究表明,CSNS加速器的质子束脉冲双束团结构是导致高能量中子时间分辨差的主要原因。初步研究表明,双束团结构对于能量100keV以上的中子是可以分开的,这将是Back-n要解决的双束团解谱问题。如果最终实现了双束团解谱方法,兼用模式下Back-n在全能区的时间分辨率都还是可以接受的,即在1%以内。
对于某些对中子能量分辨要求很高的实验,我们研究了CSNS白光中子源专用模式的多个短束团方案,在牺牲部分束流功率的情况下,可以大大缩短质子束团的长度,从而提高飞行时间分辨率,其中,在牺牲70%束流功率的情况下,可以将质子束团的长度缩短至CSNS正常运行模式下的1/9。当然,这种模式不会经常实施,需要经过用户委员会的特批。还有一种简单的白光中子源专用模式,即CSNS加速器每个脉冲只加速一个质子束团,这在双束团解谱方法和短束团引出方法实用化之前是很有效的。下图给出了各种运行模式下在80m处的飞行时间分辨率。
