散裂中子源是国首台强流加速器驱动的脉冲中子源，也是世界四大散裂中子源之一。其核心原理是：1.6 GeV的高能质子束轰击钨靶，产生高强度脉冲中子束流。这些中子束流被引导至各条束线，服务于材料科学、凝聚态物理、化学、纳米科学等众多领域的科学研究。

CSNS的中子散射谱仪普遍采用飞行时间（Time-of-Flight, TOF）模式。中子束流以脉冲形式射出，不同能量的中子飞行速度不同——到达探测器的时间也不同。通过精确测量每一个中子的飞行时间，即可反推出其能量和波长信息。位置灵敏的二维探测器在精确测量中子飞行时间的同时，还记录中子在探测器平面上的空间位置（二维坐标），从而同时获得中子的能量（波长）和散射角度信息。这种“时间 + 空间”的双重信息，使TOF探测器能够同时解析样品在原子和纳米尺度的结构信息。

然而，TOF探测器的极高精度也使其面临严苛的噪声挑战。中子不带电、穿透力极强，其信号极其微弱。探测器及其前端电子学对任何形式的电磁干扰都极为敏感。与此同时，CSNS加速器大厅和靶站周围存在强磁场环境——加速器磁铁、束流传输磁铁、电源系统等产生的杂散磁场，会通过多种途径耦合进入探测器系统，在信号链路上感应出附加噪声，导致TOF谱信噪比下降、能量分辨率恶化、弱信号被淹没。

TOF探测器磁屏蔽笼正是为解决这一“电磁噪声淹没弱信号”问题而设计。它采用多层坡莫合金（MuMETAL®/Co-NETIC® AA级） 精密加工成笼式或箱式结构，将TOF探测器及其前端电子学整体包裹。磁屏蔽笼利用坡莫合金的磁分路原理——为干扰磁场提供一条低磁阻路径，使磁力线优先沿屏蔽笼“绕道而行”而非穿透屏蔽笼干扰探测器——为pA级乃至fA级的中子探测信号构建一条纯净、低噪声的传输通道，从根本上保障CSNS的TOF谱精度与实验数据可靠性。

在散裂中子源（SNS）的中子电偶极矩（nEDM）等对磁场环境有极致要求的实验中，已采用五层坡莫合金构建被动磁屏蔽系统。对于CSNS的TOF探测器，磁屏蔽笼可根据探测器尺寸、束线布局和磁场分布特征按图定制，提供从磁场仿真到加工交付的全流程服务

• 保障TOF谱信噪比与能量分辨率：从物理层面屏蔽加速器及靶站周边强磁场对探测器信号链路的干扰，确保TOF谱的信噪比和能量分辨率不受电磁噪声侵蚀

• 多层嵌套，逐级衰减：借鉴国际同类装置（如SNS nEDM实验）的成功经验，采用2-5层坡莫合金嵌套结构，每层独立退火处理，层间通过非导磁材料隔离，逐级衰减外部磁场，将笼内残余磁场降至nT级甚至亚nT级

• 超高磁导率材料：采用MuMETAL®/Co-NETIC® AA级坡莫合金，初始磁导率实测≥300,000，对CSNS加速器周边产生的DC-150kHz低频静态和交变磁场具有极强衰减能力

• 超大尺寸定制能力：TOF探测器通常体积较大（如小角散射仪样品到探测器距离可达2-5米）。屏蔽笼可按探测器尺寸定制，最大可覆盖数米级的大型探测器阵列

• 完全退火，开箱即用：Co-NETIC® AA以完全退火（Perfection Annealed） 状态供货，无需进一步退火处理，可直接安装使用

• 一站式定制服务：提供从磁场环境评估、有限元仿真、材料选型、屏蔽结构设计、加工制造到现场安装的全链条服务

屏蔽原理：坡莫合金磁屏蔽笼为干扰磁场提供一条低磁阻路径。当外部干扰磁场遇到坡莫合金屏蔽层时，由于屏蔽层的磁导率（μ≥80,000）远高于空气（μ₀=1），磁力线优先选择通过屏蔽笼构成的低磁阻路径“绕道而行”，而非穿透屏蔽笼进入探测器区域。

多层嵌套策略：对于CSNS加速器周边复杂的磁场环境，单一屏蔽层往往难以满足要求。借鉴国际同类装置的经验，采用2-5层坡莫合金嵌套结构——外层承受强磁场冲击，内层精细衰减残余弱磁场。每层屏蔽独立退火处理，层间通过非导磁材料（铝、钛等）固定，确保磁路隔离。这种多层结构可实现>10⁵倍的磁场衰减系数。

磁场衰减能力：多层坡莫合金屏蔽笼可将探测器区域的残余磁场降至nT级甚至亚nT级。在SNS nEDM等对磁场环境有极致要求的实验中，采用五层坡莫合金屏蔽实现了对静态和低频磁场的极低残余磁场水平。对于CSNS的TOF探测器，磁屏蔽笼可根据具体的磁场环境要求进行优化设计。

机械与结构设计：屏蔽笼的设计需兼顾机械连接、开合机构等因素对屏蔽质量的影响。大型屏蔽笼（数米级）需特别关注接缝处的磁路连续性——采用导磁密封条填充接缝、磁屏蔽波导管处理线缆过孔，确保屏蔽体的完整性。同时，屏蔽笼的结构设计需不影响探测器的日常维护、校准和更换操作