为了实现中子波段调节斩盘相位的高速、高精度控制,分析了系统的负载特性并建立了由斩盘实体和驱动电机构成的二质量系统模型.设计了电流、速度和位置串级控制器,根据控制系统的工程设计方法和现代控制理论给出了3个调节器结构选择及参数整定的具体方法.结果表明:在中子斩盘以旋转频率27.5 Hz工作时,其相位控制扰动误差为-1.325 25～1.325 25 μs,稳态误差为 -2.583 μs,符合中子斩波器应用要求.

为节省极化中子散射谱仪传输光路的空间，实现特定冷中子谱的极化中子高效率自旋翻转，使用在空间上自然衰减的前端多层膜极化器静磁场作为中子自旋倒相器的导向磁场，在空间上形成了紧凑型冷中子自旋倒相器设计模型。介绍了实际模型物理参数的计算方法。对前端极化器静磁场在空间上的自然衰减进行了实验测试，根据测试结果及拟使用冷中子波段，针对设计的紧凑型中子自旋倒相器的相关参数进行了优化计算。模拟了极化中子在实际复合磁场中的自旋翻转图像，计算了自旋倒相器的翻转效率。对设计的紧凑型中子自旋倒相器进行了翻转效率物理实验测试，测试结果表明: 设计的中子自旋倒相器翻转效率可在992%以上，达到了预期设计指标，可用于极化冷中子散射谱仪。

为使中子粉末衍射谱仪满足小样品研究需要，设计了一维椭圆聚焦镜系统并对参数进行了优化，同时对椭圆聚焦镜的相关参数做了较为详细讨论。采用椭圆解析计算和中子追迹程序McStas模拟两种方法，计算了椭圆聚焦镜参数对样品处中子注量率的影响，并以样品处中子注量率最大化为目标给出了优化参数，结果表明，在单色器(椭圆左焦点)到样品(椭圆右焦点)距离为2.7 m情况下，采用超镜因子为3、长度为25 cm的椭圆聚焦镜，其最佳位置为距离样品560 mm处、椭圆长半轴为1 350.016 mm，从而可以提高样品处注量率7倍。

为更好地设计转盘式中子斩波器,建立了单斩盘和异向旋转双斩盘的结构模型。采用国际上常用的Mcstas模拟计算软件,分别对单斩盘和异向双斩盘产生的中子束流脉冲的形成特性进行了模拟计算,获得了相关物理参数对斩盘产生中子束流脉冲的影响曲线,讨论了单斩盘与双斩盘脉冲形成的束流特性的差别与优缺点。分别对单斩盘和异向旋转双斩盘模型产生的中子束流脉冲可能产生的误差进行了理论分析,讨论了各客观物理因素对误差的影响。结果表明,考虑实际应用条件,在特定物理参数下,异向旋转双斩盘的第二斩盘窗口宽度应在不超过34 mm的范围内综合选择。计算结果可用于中子斩波器的理论设计及其相关物理参数的选择。