我國再獲突破！“核能超級顯微鏡”升級面世

2024年11月11日 13:50:33來源：化工儀器網點擊：5401

　　【化工儀器網項目成果】11月8日，上海交通大學宣布：以“洛書”命名的一臺超長多模式中子小角散射譜儀，日前在我國科學實驗用反應堆——中國綿陽研究堆(CMRR)順利通過技術驗收。這是中國第一臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，被稱為“超級顯微鏡”，是當今人類深度探索微觀世界的有力工具。

　　中子擁有很強的穿透力，達X射線的千倍以上，能夠輕松穿越航空發動機、核反應堆構件、高速列車輪轂等關鍵工程部件，深入探測內部的細微缺陷，確保這些關鍵組件在使用過程中的可靠性。對于新型能源材料、高性能結構材料、生物材料等先進材料，中子散射技術也能對其微觀結構進行精確分析與研究，為材料科學進步提供有力支持。

　　最新建成的“洛書”譜儀以其超過46米的長度，成為全球中子小角散射領域的巨無霸。它的超長準直器與探測系統，使其能夠覆蓋從微米到亞納米量級的測量范圍，這一范圍相當于普通人頭發絲直徑的百分之一到十萬分之一。“洛書”譜儀還全球首創了三探測器系統，能夠在同一時間探測到納米至微米級結構的變化，這對于理解物質微觀演化規律、開發新型高性能材料具有重大意義。

　　建成運行6年多來，中國散裂中子源已向全球科學家完成12輪開放，每年向用戶開放時間超過5000小時。目前，注冊用戶超過7000人，已完成1700多項課題，成為材料科學技術、生命科學、資源環境、新能源等方面的基礎研究和高新技術開發強有力的研究手段。

　　自2000年提出項目建議，到2018年通過國家驗收正式投入運行，到如今二期項目加快推進，20余年里，為了建設這一國家大科學工程，中國科學院高能物理研究所老中青三代科研人員攻堅突破了一系列科技難題，用智慧和汗水，使得整體設備國產化率達到90%以上，并實現穩定高效運行。

　　“中子散射技術就像是一臺核能超級顯微鏡，它以其獨特的視角和強大的功能，成為探索物質微觀結構的有力手段。”這一重大科研項目由上海交通大學巴黎卓越工程師學院、材料科學與工程學院雙聘教授，中子科學與技術全國重點實驗室副主任鐘圣怡擔任首席科學家與建設負責人。

　　中國科學院院士樊春海當天評價認為，“洛書”具有超長的設備長度和極寬的散射矢量測量范圍，譜儀全長達46米，長度與量程領先于國際同類譜儀，散射矢量范圍達到3個數量級，具備廣角測量和瞬時大矢量跨度的特點，使其能夠實現納米到微米尺度的精準表征，是當前國際上少有的可進行超大量程測量的裝置。

　　據悉，最開始，受限于物理環境，“洛書”譜儀的設計藍圖定格于39米。然而，研究團隊并未止步于此，他們廣泛搜集來自不同科研領域的測試需求，并通過一系列嚴謹而細致的迭代論證過程，敏銳意識到不足40米的譜儀設計尚無法全面覆蓋若干至關重要的科研探索領域。面對這一發現，團隊成功破解了技術升級過程中的重重難關，最終實現了譜儀長度的飛躍性增長，通過對中子環境進行重大升級改進，使譜儀總長達到領跑世界的46米，極大拓寬了量程范圍。

　　這一重大科研項目的推進，標志著我國在高端中子科學儀器領域再次取得了重大突破，將大力推動中子技術在航天航空、核電能源、化學化工、生物醫學、高鐵船舶以及基礎研究領域的應用，助力突破工程技術瓶頸，探索前沿科學疆界。

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