单球中子仪

作者：朱汉斌 张玮 来源：中国科学报11月12日，由中国科学院高能物理研究所（以下简称高能所）与中山大学共建的高能非弹性中子散射谱仪（以下简称高能非弹谱仪）在中国散裂中子源园区揭牌。这是中国散裂中子源首台非弹性散射类型谱仪，也是国内首台中高能非弹性中子散射谱仪，填补了我国百meV以上中高能非弹性中子散射的空白。记者获悉，高能非弹谱仪是中国散裂中子源建设的八台合作谱仪之一。自2019年9月开始，建设团队攻克了一系列关键技术，克服了疫情等重重困难，最终于今年1月12日成功产出第一束中子，标志着谱仪设备研制与安装的成功，开始进入调试阶段。非弹性中子散射谱仪既可获得散射中子的空间分布信息，同时也可获取散射中子的能量变化，可以在动量与能量空间测量物质微观结构的动力学行为，是研究材料元激发（如晶格、自旋动力学）最直接的工具。中国散裂中子源根据元激发的能量尺度和能量分辨的需求，规划了三台直接几何非弹性中子散射谱仪。“此次揭牌标志着双方合作取得又一代表性成果。”中国科学院院士、高能所所长王贻芳在致辞时表示，高能所和中山大学有悠久的合作历史和良好的合作基础，高能所在粤的三个重大设施的建设都有中山大学的贡献，双方于2017年底签署了《战略合作协议》，高能非弹谱仪的建设是协议重点内容之一。中国科学院院士、中山大学校长高松致辞时表示，中山大学和高能所将以高能非弹谱仪建设合作为契机，在科学研究、人才培养等方面继续深入合作，共同为粤港澳大湾区建设和国家科学技术发展做出更大贡献。同时期待高能非弹谱仪开放运行后，坚持面向世界科技前沿和国家战略需求，主动服务粤港澳大湾区，积极推动我国中子科学与技术发展。“高能非弹谱仪将为高温超导物理机制、量子磁性作用机制、热电材料输运性质、电池中离子扩散机制、以及生物材料活性等前沿基础研究工作提供晶格热振动、自旋波、晶体场等关键微观结构动力学信息，从而为相关材料的性能提高与新材料开发提供重要的基础支撑。”高能非弹谱仪首席科学家、中国散裂中子源学术委员会主任童欣表示。据介绍，本次建成的高能非弹谱仪的入射中子能量为10-1500 meV，最佳能量分辨率3%，提供1.5-800K高低温环境和7T磁场环境，利用费米斩波器和带宽斩波器协同工作，可实现多波长模式和单波长模式的快速切换。

图为高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪。（中山大学供图）中山大学与散裂中子源科学中心合作建设的高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（以下简称“高能非弹谱仪”）于11月12日揭牌，预计明年正式投入使用。这是我国首台非弹性中子散射飞行时间谱仪，填补了我国高能非弹性中子散射领域的空白，主要性能指标达到国际先进水平。中子散射谱仪是一种能深入研究材料内部结构和运动等性质的测量仪器。用特定速度的中子轰击样品，能够在了解材料微观结构和关联强度的基础上反映其特性，为物理、化学、材料、力学和交叉学科研究提供有力支撑。中山大学物理学院中子科学与技术中心主任、教授王猛介绍，高能非弹谱仪正式投入使用后，团队可以利用中子谱仪观察镍氧化物的磁激发谱，获取磁性、自旋动力学等数据，助力高温超导的机理研究。2021年和2022年，高能非弹谱仪共获批专项博士研究生指标15名，面向谱仪的学科发展设置，采取双导师制，由中山大学物理学院的教授和散裂中子源的导师共同指导。高能非弹谱仪将为中子谱仪研究领域培养青年人才提供平台。中国科学院院士、中山大学校长高松表示，谱仪开放运行后，将坚持面向世界科技前沿和国家战略需求，主动服务粤港澳大湾区，积极推动我国中子科学与技术发展。

p style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/33d0a404-f8a6-42af-959a-dbee39c3c49b.jpg" title="1_副本.jpg"//pp　　复旦大学党委委员、研究生院院长、著名植物学家钟扬教授9月25日上午在内蒙古鄂尔多斯市出差途中遭遇车祸，不幸逝世。/pp　　钟扬，1979年考入中国科学技术大学少年班，1984年毕业于该校无线电电子学系，获无线电电子学工学学士 留学日本国立综合研究大学院大学(The Graduate University for Advanced Studies)，获生物系统科学博士。1984-1999年在中科院武汉植物所工作，历任研究实习员、助理研究员、副研究员(1992)、研究员(1996)、副所长(1997) 1992-1998年在美国加州大学柏克莱分校和密西根州立大学合作研究4年。/pp　　2000年起任复旦大学生命科学学院教授，植物学和生物信息学博士生导师，并担任复旦大学生命科学学院常务副院长，生物多样性与生态工程教育部重点实验室副主任，上海生物信息技术研究中心副主任 兼任北京大学理论生物学中心教授、西藏大学教授等 兼任中国生物物理学会生物信息学与理论生物物理学专业委员会主任、中国植物学会系统与进化植物学专业委员会副主任。2002-2006年两次任日本文部科学省统计数理研究所外国人客员教授。2009年被教育部批准为长江计划特聘教授(西藏大学)，曾获国家杰出青年科学基金 是中组部第六、七、八批援藏干部，曾任西藏大学校长助理。/pp　　钟扬教授现为复旦大学研究生院院长，生命科学学院教授、博导。他从事植物学、生物信息学科学研究和教学工作30多年，勤奋钻研，锐意进取，在生物信息学、进化生物学等生命科学前沿领域有较长期的积累和独创性成果。钟扬教授在交叉学科领域教书育人、因材施教，培育了许多学科专业人才，多次获国家和上海市嘉奖 情系社会生态，坚持生物多样性的保护和利用，把科学研究的种子播撒在雪域高原和上海海滨，为国家与社会的生态文明和绿色发展作出巨大贡献。/pp　　钟扬教授曾获国务院政府特殊津贴、教育部自然科学一等奖、上海市自然科学二等奖、国家杰出青年基金、全国对口支援西藏先进个人、国家发明二等奖、全国先进工作者、“上海市精神文明十佳好人好事”奖、上海市教卫系统优秀党员、中央电视台和光明日报社2015“寻找最美教师”大型公益活动“特别关注教师”等荣誉。“钟扬青藏高原生物学研究创新工作室”被上海市总工会命名为“上海市劳模创新工作室”。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/3e3ad039-e33a-45d2-8e05-c9c12efc7b91.jpg" title="2_副本.jpg"//pp　　钟扬曾在十几年间走遍青藏高原高海拔地区，收集可能在上百年后会对人类有用的植物种子。就在他去世前不久，他还在“一席”上做演讲——《种子方舟》，讲述了自己通过收集一颗颗普普通通的种子来造福苍生的故事。我们谨以此文缅怀钟扬教授。/pp　　strong“种子”的重要性：提供水果、粮食、青蒿素等/strong/pp　　粮食作物的“绿色革命”在国际上是由欧美驱动的，最后在墨西哥等国家广泛在70年代发展起来的高产作物来自一种矮秆基因，叫HYV。/pp　　我们现在回头来看，主要是从野生资源中筛选到了矮秆基因，植物不需要长那么高，特别是农作物，长矮一点，让它的营养生殖减少一点，多结一些种子。发现矮秆基因的科学家罗曼· 保尔先生获得了诺贝尔和平奖。/pp　　在我们国家，大家知道袁隆平先生在海南岛发现了一种叫野稗的野生稻子资源。然后通过反复的选育，终于得到了杂交水稻，带来了我们农业上完全可以称为革命的一些变革。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c8015bf1-40d3-42ae-809e-ef0067a98b54.jpg" title="3_副本.jpg"//pp　　种种迹象表明，如果我们能获得种子，对我们的未来是一件非常好的事。这些种子可以为我们提供水果，可以为我们提供花卉，改善我们的生活，更重要的是有粮食作物。还有比它更重要的吗?还有，那就是医药。/pp　　我们的医药也缺乏，很多是来自天然产物。包括我们现在了解到的青蒿素，它也是来自植物，一种叫青蒿的、黄花蒿的植物。如果有了它的种子，我们就可以在全国乃至世界各地进行栽培，从中获取青蒿素这样有用的药物。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c2ce6dec-d8fc-4cf4-9174-37ba225299b1.jpg" title="4_副本.jpg"//pp style="text-align: left "　　strong以英国邱园为例，种子或可为建筑、艺术、材料科学提供新思路/strong/pp　　但是非常糟糕的是，由于全球环境的破坏，人类活动的剧烈，在了解和知道它能否被利用之前，它就已经没有了。怎么办?很多科学家就提出了各种各样的方案。2000年新的世纪到来以后，科学家终于决定把这些保护生物多样性的想法付诸实现。世界上目前最引人注目的种子库是斯瓦尔巴特种子库，我们称之为“种子方舟”或“末日种子库”。/pp　　它设置在离北极1000公里左右属于挪威管的永久冰川冻土层里面。不仅是工程上、科学上设计非常精妙，而且它还特地考虑了人类在遭受核打击和停电的情况下，到底种子能保存多久。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/162257ee-d5aa-4f1f-9575-7ef0254679fd.jpg" title="5_副本.jpg"//pp style="text-align: center "▲挪威斯瓦尔巴特种子库/pp　　斯瓦尔巴特的种子库不仅能够保护一批种子，更重要的是有非常强烈的警示意义。只要它立在北极这个地方，就让我们清楚地了解到生物多样性并不太多了，我们应该行动起来。/pp　　科学上光靠这个不行，我们还需要更为精妙的设计，那就是英国皇家植物园邱园(Kew Gardens)。首先它收集的地方非常地广泛，在那里可以轻易地找到来自非洲和亚洲所有的种子。因此我们可以分析全世界关于种子的现状，以及评估环境变化以后种子的状况。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/feb25fa3-a15f-4607-bc66-226acde69e4c.jpg" title="6_副本.jpg"//pp style="text-align: center "▲英国皇家植物园邱园/pp　　第二个特点，它收集的目标非常明确。因为那里的科学权威特别多，所以它非常系统地来收集一些农作物的种子。/pp　　第三点，邱园的科学家们非常认真地从科学上探讨了一个种子究竟如何保存才能达到我们要的效果。他们现在摸索出来的条件是负20度的温度，相对湿度在15度左右。所有植物的保存时间，它的标准是定在80年到120年。一种样本的数量要达到5000粒。如果是濒危的物种，只需要500粒。/pp　　邱园的种子艺术不仅是在做科学，而且已经跟艺术结合，产生了奇妙的效果。如果有人还记得2010年上海世博会，英国馆就是英国邱园的科学家来设计的。它是一粒一粒的种子，封装在特殊的材料里面做成的。设计是英国的，里面有很多的种子是我们中国科学家提供的，也包括了我提供的种子。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/0930800f-37fa-44e4-b5df-2d69d2e24aaa.jpg" title="7_副本.jpg"//pp style="text-align: center "▲2010年上海世博会英国馆，种子封装在特殊的材料里面做成/pp　　这些种子看起来非常小，但是在显微镜、扫描镜下，都特别漂亮、特别美丽，无论是结构还是色彩。这些东西表明什么呢?种子可能给我们的生活，或为我们今后的建筑，或为我们的艺术，或为我们的材料科学，提供崭新的思路。/ppstrong　　西藏有大量植物“特有种”，呼吁世界科学家重视/strong/pp　　我工作的地方是青藏高原。青藏高原是国际生物多样性的热点地区，到这样的地方去收集种子很可能有它的特殊意义。首先，在全世界第一批确定的二十几个生物多样性的热点地区，我国就有三个，其中最为重要的是以横断山区为特征的青藏高原。/pp　　西藏的面积占我国的1/7，但是它的植物，在科的等级占到了32%，在属的等级占到了38%，超过了1/3。其中，青藏高原一共有将近6000个高等植物物种，就是能够结种子的，占到全国的18%。更为重要的是，其中有1000个左右是只有在西藏才有的植物，我们把它称之为特有种。不仅数量很大，而且质量非常好。/pp　　即使是这样一个庞大的数字，我们认为也被严重地低估了。我最近去采种子的地方是墨脱，大家知道墨脱是我国最后一个通公路的县。我们采种子的地方最近的离印度边境25公里，是我国藏南一个大约7万平方公里的地区，50年来植物学家很少涉足。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/9df91128-7a2a-4f74-af92-198303521e61.jpg" title="8_副本.jpg"//pp　　我曾经去找英国皇家邱园的科学家来进行合作，我们找到了蔡杰先生。他是中国人，但是在英国皇家邱园工作。当我们要他提供能够给中国植物学家进行植物种子研究的资料的时候，他马上同意参加我们的团队。我们四个人分析了当时邱园所有的植物，发现里面居然没有一粒来自中国西藏的种子。因此它关于全球变化的预测，在这个版图上是少了一块。因此我们写了一篇小文章，阐述全世界气候变化必须要有西藏的种子。/pp　　Nature杂志在2008年发表了我们这封来信，同时也呼吁世界科学家重视西藏的种子。事实上我们一方面呼吁，一方面就要来加以实施。2004年开始由中国科学院主导建立了中国西南野生生物资源库，在云南昆明。这个种子库从数量上来说，至少在我国，在亚洲肯定是第一大，也是世界上并列的三大种子库之一。/pp　　种子实际上是应对全球的变化。你猜测一下，假设一百多年以后还有癌症，假设那时候大家发现有一种植物有抗癌作用，然而由于气候的变化，这个植物在西藏已经没有了，但是一百多年前有个姓钟的教授好像采过了。等终于发现了那个罐子，那个罐子里面有多少?5000粒。拿出来一种，只有500粒能活，最后种起来以后只有50粒能结种子。但是那个植物不就恢复了吗?/pp　　当然也有人说，如果一百年以后这个种子没有用了呢?我期待看到种子没有用的那一天。说明什么?说明那个植物还在。/p

上个世纪90年代，如今已成为中国科学院院士的吴宜灿曾拒绝国外研发机构的多次邀请，放弃优厚待遇回到祖国。2020年，如今已成为凤麟核集团科研骨干的宋婧、师雪艳和一群年纪相仿的志同道合者，放弃手里的“铁饭碗”。两代人，走了两条告别“舒适区”的相似道路。在两条道路的交点处，高分辨率智能中子照相机应际而生。“凭什么中国人就干不成”中子，是开启核能利用的“钥匙”，也是构成原子乃至整个物质世界的基本粒子。中子本身不带电荷，具有很强的穿透能力，可以有效解决其他检测技术无法开展大厚部件缺陷或杂质无损检测的难题，快速精准识别物质成分。另外，中子学软件是核科学技术的核心载体，是核系统设计创新、安全评价的重要工具。自主化中子学软件的缺乏，曾严重制约着我国核技术行业的发展。吴宜灿深知，发展先进中子学理论、实现我国中子学软件及中子技术自主化有多么紧迫。“外国人能干的事情，凭什么中国人就干不成？不仅要干，干的还要比国外好！”很快，吴宜灿回国启动了我国自主中子学软件及中子核心技术的研发。历经三十多年发展，中子技术领域研发团队研发出大型一体化核设计与安全评价系统，建成大型氘氚中子源HINEG，提出“核5G”概念，并研发“核电宝”等。到2020年，中子技术在国际上已经在无损检测领域逐渐形成了产业应用。中子光研究院（青岛）院长宋婧告诉《中国科学报》，世界主要的航空发动机生产商，如通用电气公司、普惠公司、霍尼韦尔公司等都建立了发动机叶片残芯中子照相检测的企业标准。而这一技术在国内还远远满足不了工业应用的需求。“当时，国内能够提供中子照相检测的反应堆仅有两座，且体积庞大，无法实现工业现场的检测应用。有限的机时，难以满足用户单位对中子照相技术日益增长的需求。”宋婧说。研制可以在工业现场应用的紧凑型中子照相装置，成为他们的新目标。“要么创新，要么灭亡”当师雪艳跟家人说自己要辞职去一个创新平台做中子照相事业时，家人的第一反应是反对，因为那时的她在体制内工作，手里捧着“铁饭碗”。但最终她还是提起行囊，远走他乡。这次出走，起源于一次在青岛召开的学术会议。会上，他们介绍了自己在中子技术等领域的前沿成果，30多年的研发实力和技术积累得到了当地政府人员的认可。报告中，他们说：“没有任何借口——要么创新，要么灭亡。”这句话打动了当地政府人员，双方详聊后发现彼此理念契合、视野并肩。很快，在当地政府的支持下，中子照相项目落户青岛。项目刚落地，团队成员积累了许久的创新热情像火山熔岩一般喷薄而出。师雪艳、宋婧和其他年轻人，全都火急火燎地赶赴青岛。当时配套的实验室还没装修好，平均年龄才30岁出头的团队就在没有完全建成的实验室里，开始了第一台中子照相产品样机的设计和研发。毛坯房里堆着建筑材料，门窗没来得及装，冬天里零下十多度，寒风从窗户洞里呼啸而过。但对于他们来说，环境带来的挑战还不是最难熬的。更大的挑战是设计方案面临着一些质疑。“很多人都感觉我们的步子迈得太大了。”已成为中子光研究院（青岛）副院长的师雪艳说完话锋一转，“但是我们有信心。”他们不是第一次听到质疑声，早在他们说要做大型强流氘氚中子源时，质疑声就出现过，但他们还是走到了同类在运行装置中的世界前列。要么创新，要么灭亡。紧凑型高分辨率中子照相机涉及物理、材料、电气、结构等多学科耦合，国内外几乎没有成熟的经验可供参考，任何一个没有突破的技术难题都可能成为致命打击。研发过程中，科研人员一边密集研讨、大胆设计，一边分析测试、小心求证。他们设计制作的部件有几百件，历经的测试有上千次。吴宜灿常常鼓励大家：“虽然积累和经验缺乏，但年轻也有年轻的优势，就是有初生牛犊不怕虎的激情，有不会被传统思想禁锢的创新的心态，敢于去挑战世界第一。”“那两年，我们不断创新，不断验证，不断在碰壁中找到新的方向。”师雪艳说。在简陋的实验室里，一体化紧凑型中子源、高效中子慢化准直、高保真中子图像处理等关键技术被各个击破，中子源小型化与高保真中子成像的设想一点点变成现实。“做有用的科研”师雪艳说，他们的争分夺秒逆流而上，为的不只是项目顺利验收，也不只是追求世界第一，而是满足用户的需求，“‘有用’才是我们的目标”。2021年底，中子照相机完成了组装。正当项目团队准备给它做最后的调试时，一家用户单位紧急找了过来，希望尽快检测一批产品。接到请求后，团队成员把研发的整个过程挨着捋了一遍，从每个部件的检测调试，到整个安装流程。最后，大家信心满满，决定接下这项任务。很快，实验室里摆满了用户单位寄来的、刚刚从生产线上下来的产品。中子照相机每个系统的负责人都来到实验室，两天两夜不眠不休地完成了所有产品的检测，并把中子照相无损检测报告提交给用户单位。让师雪艳感到自豪的是：“用户单位对被检产品进行了人工破坏性复检，复检结果与我们的检测结果完全一致，我们的检出率是100%。”就这样，他们完成了首台适用于工业现场应用的紧凑型高分辨率中子照相机产品的研制与首测。今年1月，在科技部认定的第三方科技成果评价机构组织的科技成果评价会上，院士专家组评价认为，该成果“具有自主知识产权，核心技术自主可控，成像质量达国际标准最高等级，实现了中子照相智能化，整体技术和指标达到国际领先水平”，“为解决我国亟需重大装备无损检测的难题做出重大贡献，经济社会效益显著，应用前景十分广阔”。

作者：倪思洁 来源：中国科学报8月中旬，广东东莞。天气时晴时雨，空气潮湿闷热，郁郁葱葱的荔枝林里，我国迄今为止已建成的、单项投资规模最大的大科学工程——中国散裂中子源正在进行暑期停机检修。2018年8月23日，中国散裂中子源项目通过国家验收，正式投入运行。从那时起，这片昔日的荔枝林里，人气就起来了。这里的年均公众参观访问量超1万人次，最火爆的一次线下科普活动中，科研人员半天里就接待了6000人次，前来参观的小汽车一直从中国散裂中子源的大门口排到高速路口。不仅如此，科学界和产业界对中国散裂中子源机时的竞争也很激烈，项目申请书逐年成倍增加，以至于每100份申请书中，只有29份能成功。这台已运行4年的大装置为何如此“火爆”？趁着停机检修，《中国科学报》记者深入实地一探究竟。红的、绿的、蓝的、黄的… … 好看：五彩斑斓的“黑科技”每年，中国散裂中子源都会放“暑假”，停机时间长达一个半月到两个月，这段时间，科研人员要给装置做“保养”。中国散裂中子源是由国家发改委立项支持建设的国家重大科技基础设施，法人单位是中国科学院高能物理研究所。这个装置让中国成为继英国、美国、日本后世界第四个拥有脉冲散裂中子源的国家。散裂中子源常被比作“超级显微镜”，因为它能够用加速器加速质子打到靶上产生的中子，来探索物质微观结构。它的源头——加速器系统，像卧龙一般，藏在地下。地下17米，空调和新风系统让原本湿热的空气变得干爽。沿着亮绿色走道向前，人们能看见一个五彩斑斓的“黑科技”世界。黄色的是可以让粒子“飞奔”起来的漂移管直线加速器系统，蓝色的是可以把粒子聚成一束的四极磁铁，红色的是可以让粒子以15度角“拐弯”的二极磁铁… … 它们先是串成一条长串，之后又围出一个大环。长串部位是直线加速器，环形部位是快循环同步加速器。看似庞大笨重的装备，安装精度要达到10微米到百微米级别，使得自然界微小的物质-质子，能够按要求得到控制并加速。一旦运行起来，每1秒钟，快循环加速器会像旅游大巴一样“接待”25波等待加速的负氢离子。每波负氢离子“上车”后，会转换为质子，并在0.02秒里沿着快循环同步加速器跑约20000圈，直到速度达到0.92倍光速。接着，接近光速的质子束像“微型子弹”一样，冲向重金属靶，金属靶的原子核被撞“碎”，科学家又用特殊装置把“碎片”里不带电的中子降速后，引入一台台谱仪中。谱仪位于离加速器隧道不远的地方，同样五彩斑斓。中国散裂中子源一期共建了3台谱仪，分别是有着绿色外壳的通用粉末衍射仪、小角中子散射仪，以及有着蓝色外壳的多功能反射仪。4年来，中国散裂中子源还与粤港澳大湾区高校、研究机构等合作建设了若干条谱仪，以满足全国及地方研究机构和企业的需求。红的、绿的、蓝的、黄的… … 以靶站为中心，已经建成和正在建设的谱仪向四面伸展，让中国散裂中子源看起来像一朵绽放的七色花。“我们的设备国产化率达到90%以上。”散裂中子源科学中心主任、中国科学院高能物理研究所副所长陈延伟告诉《中国科学报》，全国近百家合作单位完成了装置各项设备的研制与批量生产，许多设备达到国际领先或先进水平。5000、97%、800、122%… … 好用：超级显微镜的“超能力”在中国散裂中子源，科研人员喜欢用数字说话。最让他们自豪的一个数字是“5000”。在这里，时间不按年、月、日算，而是按小时算。“我们每年打靶提供中子束流的时间在5000个小时。”陈延伟说。5000小时，意味着一年8700多小时里，中国散裂中子源大部分时间都在产生中子，开展实验。“国际上的其他三台散裂中子源，英国、日本每年的中子束流时间一般都在4000小时左右。”陈延伟说。另一个让他们自豪的数字是“97%”。“2020年到2021年，我们的实际运行效率超过了97%，这是全球其他散裂中子源都无法达到的效率。”散裂中子源科学中心副主任、中国科学院高能物理研究所研究员王生说，实际运行效率是散裂中子源实际运行时间与计划运行时间的比值。数字越高，说明散裂中子源故障率越低，按计划运行的稳定性更好。在描述中国散裂中子源的运行成效时，他们则喜欢用课题的数量来说明。“4年，中国散裂中子源开放运行8轮，共完成800余项课题，重点支持国家重大需求项目的机时。”陈延伟说。面向国家重大需求，他们完成了航空航天发动机叶片应力测试，对“奋斗者”号焊接工艺进行验证… … 面向世界科技前沿，他们开展了超级钢、分子筛吸附剂、量子材料等研究。面向经济主战场，他们在高性能芯片、电池、材料、应力检测等领域，为钢铁研究总院、国电电力发展股份有限公司、中国石油天然气集团有限公司等高技术企业和研究机构提供了重要支撑。面向人民生命健康，他们在2020年8月成功研制出我国首台具有完全知识产权的硼中子俘获治疗实验装置，并于今年7月底在东莞市人民医院开始安装。好的数据和成果，使用户像滚雪球一般激增。陈延伟介绍，目前，注册用户已超过3800人，2021至2022年度申请课题数同比增长了122%，课题申请的通过率为29%。提功率、优性能、加终端、做交叉… … 好谋：未来的“小目标”日渐激增的机时申请和正在加剧的科技战，让中国散裂中子源的“升级”成为现实需求。早在工程设计之初，科研人员就为装置升级预留了空间。正因如此，未来可以直接在一期工程的基础上升级改造。陈延伟介绍，目前，中国散裂中子源已经完成一期的全部设计指标。2020年2月，打靶束流功率达到100千瓦的设计指标，比原计划提前一年半；2022年2月，打靶束流功率达到125千瓦，超过设计指标25%，并且实现了稳定高效运行，大幅度地提高了装置性能。提升打靶束流功率，会使装置在同等时间里生产出更多中子，进而使实验时间缩短，样品分辨率提高。“就好比白天光线强时拍照，曝光时间会比晚上拍照时短，而且拍出来的照片也会更清晰。”陈延伟解释。科研人员对未来的“小目标”之一，就是将打靶束流功率提升到500千瓦，让中子源变得更“亮”。此外，散裂中子源科学中心副主任梁天骄介绍，中国散裂中子源升级改造后，有望覆盖用户需求的绝大部分领域，满足更多尺度结构和动力学表征，为多学科交叉研究提供更有力的支撑。如今，趁着暑期停机检修，这里的科研人员正在为即将安装的新谱仪和实验终端做前期准备。对于该装置未来的进展，《中国科学报》还将持续关注。中国散裂中子源加速器局部 李子锋摄王生向记者介绍直线加速器工作原理 倪思洁摄蓝色的四级磁铁 倪思洁摄红色的二级磁铁 倪思洁摄中国散裂中子源部分线站与实验终端 李子锋摄

2023年7月10日至11日，广东省科技厅在中国散裂中子源园区组织召开了“能量分辨中子成像谱仪”项目技术测试和验收会，张统一院士担任验收组组长。验收组专家来自香港科技大学(广州)、中国科学技术大学、中国科学院上海高等研究院、中国航发北京航空材料研究院、华南理工大学、厦门大学、故宫博物院等单位。验收组一致认为：本项目建成的能量分辨中子成像谱仪具有束流通量高、成像视场大、空间分辨率和波长分辨率高等优势，在高能量分辨布拉格边中子成像、中子成像与衍射信息融合、多尺度、多维度、多模态中子无损成像等技术上实现了突破。该项目建成了我国首台高分辨成像与中子衍射结合的中子成像谱仪，可广泛服务于新能源、先进材料、先进制造、基础科学前沿、文化遗产等领域的需求，具有广阔的应用前景。验收组一致同意该项目通过验收。 　　能量分辨中子成像谱仪是广东省科技厅出资支持建设的中国散裂中子源中子谱仪，于2019年11月启动建设，经过高质量的设计、研制、安装与设备调试，2023年1月5日成功出束，经过紧张的束流调试和测试，达到了项目任务书所列各项设计指标，优于验收指标。能量分辨中子成像谱仪的建成和后续开放运行将在服务国家发展战略需求和粤港澳大湾区的科技发展与产业升级等方面发挥重要作用。

托普云农厂家生产的5S-200水稻种子脱芒清选机是用于水稻育苗时稻种脱芒(枝梗)作业的机器。水稻种子清选机由筛选装置、风选装置、电控装置和支架装置组成，作业效率高、操作简单,加工时稳定、可靠，移动方便，广泛应用于小区实验，有利于工厂化育秧作业。功能特点：1、水稻种子脱芒清选机由筛选装置、风选装置、电控装置和支架装置组成。占地小，操作简单，加工净度高，清机方便，能有效地防止混杂，保证种子的纯度。2、清筛橡胶球采用特殊配方制成，弹力较传统橡胶球大幅度提高，且耐低温、耐老化，能保证良好的清筛效果。3、筛片为镀锌钢板，由电脑全自动冲床加工完成，具有良好地防锈能力和精确度。4、适用于各种谷物，特别对小麦、玉米、水稻种子具有良好的精选分级效果。技术参数：最z大生产率（以小麦计）：200 kg/h筛片层数：三层，可任意选一种作物的筛片。外形尺寸（长×宽×高 ）：1600×800×1700 mm电 源：220V 50Hz总 功 率:1.22 kW

2023年7月12日至13日，广东省科技厅在中国散裂中子源园区组织召开了“微小角中子散射谱仪”验收会，程正迪院士担任验收组组长。验收组专家来自华南理工大学、中国科学院长春应用化学所、中国科学院上海高研院、中国原子能科学研究院、香港城市大学等单位。 验收组一致认为：微小角中子散射谱仪具有散射矢量范围宽、实验模式多样、准直长度切换灵活、本底低等优势，在多狭缝光阑精确准直、滚筒高精度定位、GEM探测器等技术上实现了突破。该谱仪是世界首台基于散裂中子源的微小角中子散射谱仪，可广泛服务于生物医药、软物质、合金、陶瓷、磁性及纳米材料等相关领域的研究，具有广阔的应用前景。验收组一致同意该项目通过验收。 微小角中子散射谱仪由广东省科技厅资助，2019年11月开始建设，于2023年1月4日成功出束，经过调试、测试与中子散射实验验证，全面达到了项目验收指标。微小角中子散射谱仪将应用于关系国计民生的重大前沿科学问题攻关，为粤港澳大湾区和我国的相关产业技术升级提供先进的研究支撑平台。

近日，中科院高能所李玉锋研究员团队，以硒超富集植物-堇叶碎米荠（Cardamine violifolia）单粒种子为研究对象，借助北京同步辐射装置X射线荧光微分析实验站硬件和软件功能升级契机，发展了基于同步辐射X射线荧光二维/三维成像技术（SRXRF）、X射线吸收谱技术、二维质谱成像技术（MALDI-MSI）及微区计算机断层扫描（micro-CT）等技术的空间金属组学（spatial metallomics）研究框架，实现了堇叶碎米荠单粒种子中有机硒和无机硒的原位二维/三维研究，首次发现堇叶碎米荠种皮中存在甲基硒代化合物，加深了对堇叶碎米荠富硒机制的理解，并以Spatial metallomics reveals preferable accumulation of methylated selenium in a single seed of the hyperaccumulator Cardamine violifolia为题发表于 Journal of Agricultural and Food Chemistry（影响因子/JCR分区：5.895/Q1）。该研究工作得到岛津中国创新中心的实验支持。图1 Journal of Agricultural and Food Chemistry原文背景介绍硒(Se)是动物和人类必需的元素。它是硒蛋白和硒酶的重要组成部分，硒缺乏会增加各种神经、内分泌和癌症风险，更严重的是，会导致器官衰竭和死亡。世界卫生组织(WHO)和美国农业部建议成人每日膳食硒摄入量为55 ~ 200 μg。然而，在一些地区，人们的日摄入量明显低于推荐剂量(仅26 μg/天)，因此，探索富硒膳食补充剂来改善人们日常硒的摄入是很有必要的。图2 堇叶碎米荠硒在植物生长周期内无法被消耗，一些百合科、十字花科和豆科植物可累积高达几千毫克/公斤的硒元素。原产于中国湖北省恩施市的堇叶碎米荠（Cardamine violifolia）已被证明是硒的超富集植物，已用作膳食补硒剂原料。&bull 单粒种子中硒的原位空间分布和形态分布堇叶碎米荠对于硒元素的耐受性和超积累的机制主要包括:(1)钙蛋白和富半胱氨酸激酶的表达下调和硒结合蛋白的表达上调 (2)体内解毒硒的泛素基因或蛋白的表达 (3) 堇叶碎米荠硒的特定代谢途径。研究发现堇叶碎米荠可以通过硫酸盐转运体和各种S/Se代谢酶来积累硒元素。而堇叶碎米荠中硒元素的主要存在形态为硒代半胱氨酸（SeCys），硒代蛋氨酸（SeMet），硒代羊毛硫氨酸，甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys），甲基硒代蛋氨酸（MeSeMet），二甲基硒醚（DMSe）和二甲基二硒醚（DMDSe）等。图3 通过SRXRF和MALDI-MSI研究硒在单粒种子中的原位空间分布和形态研究结果表明，一方面SRXRF结果显示硒元素在整个种子中都有分布，子叶中硒含量相对高于外胚层/种皮；另一方面MALDI-MSI结果显示DMSe (m/z 107.970)、MeSeCys (m/z 184.019)和MeSeMet (m/z 212.983)主要存在于种子外胚层。硒植物毒性的一个突出原因被认为是硒氨基酸(如SeCys)错掺入蛋白质。已有研究表明，甲基化SeCys形成MeSeCys是Se超富集物的一个关键耐受机制之一， 这大大减少了非特异性取代蛋白质中的Cys的SeCys的数量。本研究中MeSeCys的发现证实了这也是堇叶碎米荠的Se耐受的重要机制之一。质谱成像MALDI-MSI方法本研究中的质谱成像部分使用岛津iMScope QT (Shimadzu, Kyoto, Japan)进行。MALDI-MSI在光学显微镜的帮助下确定所需的采集区域，用激光二极管激发的掺钕钇铝石榴石(Nd/YAG)激光(355 nm)照射种子组织切片。激光直径为40 μm，扫描步长为80 μm。对每个像素进行100次激光照射(1000 Hz重复频率)。所有数据均在正负模式下分别采集，采集范围分别为m/z 100 ~ 500和m/z 500 ~ 1000。利用IMAGEREVEAL MS分析软件对所采集的数据进行图像分析，最终得到显示多种形态硒的具体分布。图4 岛津新一代成像质谱显微镜——iMScope QT本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

3月30日，国家重大科技基础设施中国散裂中子源二期工程启动。中国散裂中子源位于广东省东莞市，由中国科学院高能物理研究所建设运行，是我国首台异地建设的大科学装置。2018年，中国散裂中子源一期工程建成，成为我国第一台、世界第四台脉冲式散裂中子源装置，现已运行5年多。按计划，二期工程将用5年9个月工期来提升加速器性能并建设11台中子谱仪和实验终端。建成后，加速器打靶束流功率将从一期的100千瓦设计指标提高到500千瓦，中子谱仪数量将增加至20台，并新增国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端。“中国散裂中子源装置研究能力将大幅提升，实验精度和效率将显著提高，能够为探索科学前沿、解决国家重大需求和产业发展中的关键科学问题提供科技利器。”中国散裂中子源二期工程总指挥、中国科学院高能物理研究所副所长王生说。一期现状：已完成1500余项课题中国散裂中子源被誉为探索物质材料微观结构的“超级显微镜”。正如医院里的X光能拍出人体内部结构一样，不带电的中子可以畅通无阻地穿过样品，也可以与样品的原子核碰撞并散射。探明中子轨迹，可以精准了解物质内部的微观结构。2018年8月23日，中国散裂中子源通过国家验收，并对国内外各领域的用户开放。中国科学院高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任张俊荣介绍，装置投入运行以来，中国散裂中子源已完成用户实验课题1500余项，含港澳台地区及国外课题100余项，涵盖了能源、物理、材料、工程等多个前沿交叉和高科技研发领域，在航空航天关键部件应力检测、锂离子电池、太阳能电池结构、稀土磁性、新型高温超导、功能薄膜、高强合金、芯片单粒子效应等重点领域取得了一批科技创新成果。“作为粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施，中国散裂中子源为粤港澳大湾区建设综合性国家科学中心、打造国际科技创新中心提供了重要科技内核。”王生说。与此同时，中国散裂中子源的用户数量迅速增加，注册用户已超过6000人，机时供不应求。“正是由于中国散裂中子源丰硕的成果产出和强烈的用户需求，二期工程得以快速立项并启动建设。”王生说。二期目标：提升能力，扩展范围2022年12月26日，中国散裂中子源二期工程批复立项。“二期工程将在一期工程基础上实现新的跨越。”王生告诉《中国科学报》，一期工程时间紧、投资有限，主要解决了我国散裂中子源“从无到有”的问题，预留了比较大的升级空间；二期工程的主要任务有两项，一是提升能力，二是扩展范围。提升能力指的是加速器打靶束流功率将从一期工程的100千瓦设计指标提高到500千瓦。“衡量散裂中子源的一个重要指标就是束流功率。”王生说，功率提高后，中国散裂中子源在同等时间内能产生更多中子，不仅能有效缩短实验时间，还能使实验分辨率更高，能够测量更小的样品、研究更快的动态过程。中国散裂中子源二期工程将在一期11台谱仪的基础上，再建设9台中子谱仪和两个实验终端，建成后中子谱仪数量将增加至20台，并新增国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端。“不同的研究对象和目标需要的研究手段不同，这就要求我们建设更多类型的谱仪或实验终端支持各类研究。一期谱仪的覆盖面还是比较广的，随着需求逐渐增加，现有谱仪的覆盖面和技术能力还应该继续提升。”王生说。王生介绍，二期工程将重点拓展磁性超导量子材料研究、生命科学研究、催化化工研究等多个应用方向。工程技术：关键技术问题已基本解决中国散裂中子源在一期建设阶段就在开展二期关键技术的研发。“大科学工程的技术水平高，成千上万的设备里，很多都是非标准化设备，需要自主研发。如果有大的技术难关没被攻克，就不可能按时完成工程建设。”王生说。正因如此，在二期工程正式启动前，关键技术问题已经通过预制研究基本解决。中国科学院高能物理研究所东莞研究部加速器技术部副主任李晓介绍，中国散裂中子源二期工程已经在关键技术预研方面取得重要进展，国内首台高功率高梯度磁合金加载腔已正式投入运行，P波段大功率速调管已顺利通过验收。此外，中子探测器、中子导管、中子极化器的研制也取得了突破，为中国散裂中子源二期工程的成功建设奠定了坚实的技术基础。

2021年，《高分子学报》邀请了国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写从基本原理出发的高分子现代表征方法综述并上线了虚拟专辑。仪器信息网在获《高分子学报》副主编胡文兵老师授权后，也将上线同名专题并转载专题文章，帮助广大研究生和年轻学者了解、学习并提升高分子表征技术。在此，向胡文兵老师和组织及参与撰写的各位专家学者表示感谢。更多专题内容详见：高分子表征技术专题高分子表征技术专题前言孔子曰：“工欲善其事，必先利其器”。 我们要做好高分子的科学研究工作，掌握基本的表征方法必不可少。每一位学者在自己的学术成长历程中，都或多或少地有幸获得过学术界前辈在实验表征方法方面的宝贵指导！随着科学技术的高速发展，传统的高分子实验表征方法及其应用也取得了长足的进步。目前，中国的高分子学术论文数已经位居世界领先地位，但国内关于高分子现代表征方法方面的系统知识介绍较为缺乏。为此，《高分子学报》主编张希教授委托副主编王笃金研究员和胡文兵教授，组织系列从基本原理出发的高分子现代表征方法综述，邀请国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写。每篇综述涵盖基本原理、实验技巧和典型应用三个方面，旨在给广大研究生和年轻学者提供做好高分子表征工作所必须掌握的基础知识训练。我们的邀请获得了本领域专家学者的热情反馈和大力支持，借此机会特表感谢！从2021年第3期开始，以上文章将陆续在《高分子学报》发表，并在网站上发布虚拟专辑，以方便大家浏览阅读. 期待这一系列的现代表征方法综述能成为高分子科学知识大厦的奠基石，支撑年轻高分子学者的茁壮成长！也期待未来有更多的学术界同行一起加入到这一工作中来.高分子表征技术的发展推动了我国高分子学科的持续进步，为提升我国高分子研究的国际地位作出了贡献. 借此虚拟专辑出版之际，让我们表达对高分子物理和表征学界的老一辈科学家的崇高敬意！小角中子散射技术及其在大分子结构表征中的应用The Basic Principle of Small Angle Neutron Scattering and Its Application in Macromolecules作者：左太森，马长利，韩泽华，李雨晴，李明涛，程贺作者机构：中国科学院高能物理研究所 中国散裂中子源 2.散裂中子源科学中心,东莞,523803 中国科学院大学,北京,100049作者简介：程贺，男，1978年生. 中国科学院高能物理研究所东莞研究部研究员. 1996年考取中国科学技术大学，2006年在吴奇教授课题组获得博士学位. 随后赴中国科学院化学研究所韩志超研究员课题组工作，建设我国第一台SANS(2012年国家验收). 2014年加入中国散裂中子源，中国科学院高能物理研究所东莞研究部，现正在主持建设世界上第二台基于散裂中子源的VSANS. 致力于使用和发展散射方法，研究软物质多相多尺度结构和动态学行为.摘要小角中子散射(SANS)是一种表征从纳米到微米尺寸物质特征结构的有力工具，配合中子的强穿透性和同位素辨识等特性，在软物质大分子结构表征方面发挥着独特的作用. 随着中国散裂中子源(CSNS)在2018年正式对外接受机时申请，国内SANS用户群逐年扩大. 本文首先简要介绍小角中子散射技术的基本原理、谱仪结构和实验技巧，然后紧扣小角谱仪的特点和方法学方面的最新进展，介绍小角中子散射在高分子溶液、高分子共混物和复合材料、高分子结晶、凝胶、多孔材料、生物大分子等研究领域的结构表征方面的典型应用. 小角中子散射和其他表征手段，如小角X射线散射(SAXS)相互紧密配合和补充，成为连接大分子内部多相多尺度的微观结构和宏观性的桥梁.AbstractSmall angle neutron scattering (SANS) is a powerful tool to characterize multi-scale structures in macromolecules. Deep penetration and H/D isotope labeling make it a unique scattering method. To make it more familiar to the users, basic principle of SANS, instrumentation and experimental skills were firstly demonstrated. Then typical applications in the fields of polymer solution, polymer blends, nanocomposites, crystallization, gels, porous materials and biomacromolecules were introduced. As for the data analysis of complex systems, such as biomacromolecules, in addition to the traditional data analysis methods, advanced methods such as the ab initial analysis and Reverse Monte-Carlo (RMC) simulations provide more detailed information. Combine with small angle X-ray scattering (SAXS), static light scattering (SLS), electron microscope (EM)et al., SANS enables us to solve the structure and interaction of more complicated systems such as interaction of biomacromolecues and solvation of polymers in mixed solutions. As the China Spallation Neutron Source (CSNS) was officially opened to the users around the world in 2018 and SANS instruments equipped with various sample environments are being built, more opportunities are opened to the SANS communities domestically and abroad.关键词小角中子散射  大分子  多相多尺度  结构表征  中国散裂中子源KeywordsSmall angle neutron scattering  Macromolecules  Multi-scale and multi-phase  Structure characterization  China spallation neutron source 小角散射，通常包括小角光散射(SLS)、小角X射线散射(SAXS)和小角中子散射(SANS)，都是表征物质纳米到微米的多尺度特征结构的有力手段[1,2]. 它们的基本原理[3]和数据处理分析方法[4]十分类似，三者可以互补和互相验证. 3种散射方法有两点主要不同之处：一是光源与样品的作用机理不同，所以使用不同散射方法时样品的衬度不同；二是波长不同，所以研究的特征尺度范围不同. 首先，衬度直接决定了散射实验的可行性. 光散射衬度来自样品的微分折光指数；X射线与核外电子相互作用，衬度来自于电子云密度，所以原子序数高的元素衬度高；对于中子，由于中子直接作用于原子核，与核的性质有关而与原子序数无关，反而同一元素的各种同位素的中子衬度有很大不同. 小角中子散射的衬度等于样品与分散剂的相干散射长度密度之差，这里的相干散射长度密度(ρcoh，单位：Å-2)是散射体中所有的元素或同位素的相干散射长度(bcoh, 单位：Fermi，1 Fermi = 10-15 m)的加权平均与散射体的摩尔体积之比；同位素的散射截面相当于原子核与中子相互作用被散射的概率( σσ，单位barn, 1 barn = 10-24 cm 2)，正比于散射长度的平方. 中子与原子核相互作用，除了被散射外，还会有一定的概率被吸收. 常见天然元素和同位素对于1.8 Å中子的相干散射长度、相干和非相干散射截面以及吸收截面的数据如表1所示[5]. 设计SANS实验的第一步需要估算样品的中子衬度和透光率，前者决定了SANS实验的可行性，后者决定了数据分析的可行性. 根据表1，已知大分子体系的元素、同位素组成和密度，可以计算中子衬度，溶液体系衬度为溶质和溶剂的中子相干散射长度密度差，二元共混体系衬度为二元组分大分子的中子相干散射长度密度差. 衬度低的样品无法进行SANS实验(比如一般的非晶碳氢化合物样品，化学组成一般为CH2，根据表1，bc+2bH≈0bc+2bH≈0，在不进行氘代的情况下无法进行SANS实验)；而样品对中子的透过率可以通过式(1)所示的朗伯-比尔定律计算.其中：d为样品厚度.nini为样品中第ii种元素的原子比例，pij、σij(λ)σij(λ)和ρijρij分别为第i种元素的第j种同位素的丰度、全截面和数密度. 其中全截面包含相干、非相干和吸收截面，同位素截面相关数据可以参考ENDF数据库[6]. 传统的散射基本理论是建立在单次散射的基础上的，如果样品太厚，透光率较低，可能在实验中引入多次散射，造成数据无法用常规分析方法解析，所以一般的SANS实验要求 Ttrans85%，如果是溶液样品，尽量采用氘代溶剂.Table 1Coherent scattering length and coherent, incoherent and adsorption scattering cross section of common elements in macromolecules and commonly used isotopes in SANS experiments[5].一些吸收截面非常大的天然元素或者同位素通常用于中子吸收材料，如表1中的B-10，在实验样品中要尽量避免这类对热中子具有强吸收的同位素，除B-10外，还有Cd-113、Gd-155、Gd-157、Sm-149、Eu-151等同位素.对于结构表征的各类技术，能够覆盖的尺寸范围很大程度上决定了这一技术的应用范围. 用于光散射的激光波长在可见光范围，所以小角激光光散射观察尺度在微米的数量级，而静态激光散射的观察尺度在20~300 nm；由于X射线和中子的波长在埃的数量级，所以常规的SAXS和SANS可以测量1~300 nm的特征尺度.表2总结了3种小角散射方法的一些基本特征，可以看到每种方法都有其特点和不足. 小角光散射波长较长，需要样品透明并且容易受到灰尘的影响；小角X射线散射的优势是亮度非常高，特别是同步辐射X射线小角，缺点是穿透能力一般，容易被吸收(当然共振散射赋予了它另外的特点)；小角中子散射的特点是穿透能力强，可以加载各类样品环境，同时还能够识别同位素，可以得到样品的绝对散射强度，缺点是中子源亮度太低. 所以实际使用中，用户需要依据自身样品的特点和需要观察的特征尺度范围，选择合适的散射手段，互相验证和补充.Table 2Comparison between SLS, SAXS and SANS.随着小角中子散射方法的应用越来越广泛，谱仪和方法学上出现了2种趋势，一方面通过中子束的聚焦或准直向更小散射矢量方向扩展1~2个量级，研究特征尺度更大的体系，典型的就是发展微小角(VSANS)[7]甚至超小角(USANS)中子散射谱仪[8]；另一方面利用波长更短的中子的散射将散射矢量扩展到50 Å-1以上，研究无序体系在原子尺度上的结构，即所谓的无序大分子中子全散射方法[9]. 谱仪技术发展的驱动力在于实现通过一次散射实验来表征样品从原子到分子，再到组装体，甚至相区的多相多尺度结构的梦想. 虽然这些谱仪的设计思路和物理结构千差万别，但是它们的基本散射原理完全相同. 下文将着重介绍SANS谱仪.1小角中子散射谱仪、基本原理、实验技术和方法小角中子散射谱仪通常分为两类，一类是基于反应堆的固定波长小角谱仪[10]，国内有绵阳研究堆的狻猊谱仪和中国先进研究堆的小角中子散射谱仪；另一类是基于强流脉冲中子源的飞行时间小角谱仪[11]，国内有CSNS的小角中子散射谱仪. 固定波长小角谱仪，利用速度选择器将中子单色化后进行散射实验；而飞行时间小角谱仪则采用白光中子进行散射实验，利用脉冲中子从中子源运动到探测器的飞行时间标定中子波长. 两类SANS的基本原理完全一样，准直系统通常为如图1所示的小孔几何，源光阑和样品光阑用于中子准直，1个或者多个探测器接收散射中子[7].Fig. 1(a) Schematic diagram of the SANS instrument (b) The relationship between the characteristic length scaled and the scattering vector q⇀q⃑ (Bragg's Law). 运动的中子从量子力学的观点可以看成一种物质波，其波长λ = h/(mnv)(其中h为普朗克常数，mn为中子质量，v为中子速度)，入射中子的波矢量记作k⇀i，其绝对值为2π/λ，中子被样品散射后，散射波矢量记作k⇀s，如果是弹性散射，中子波长不变，其绝对值仍为2π/λ.散射前后，入射波矢量和散射波矢量的差值k⇀s−k⇀i定义为散射矢量q⇀.图1是CSNS的VSANS谱仪在小角模式下的示意简图. 根据如图 1所示的几何关系和矢量加减规则得到布拉格公式：其中θ为散射角. 如果样品的特征长度为d，根据如图1几何关系和布拉格方程，两束被样品散射的中子的波程差为2dsin(θ/2)，当波程差等于波长λ的整数倍时，散射中子相干增强，即：当n取1时，由公式(4)可知，正空间的样品特征长度与散射矢量q是倒易关系，即1/q是正空间的尺子，在计划实验时，需要对样品的特征尺寸范围有一个预判. 根据香农采样定理[12]：如果谱仪q范围为0.001~0.3 Å-1，其可表征的样品特征尺寸范围为300~1 nm. 如果能将中子聚焦，或者放弃一个方向的分辨率，将最小q向低q方向推进1~2个量级，从而能够表征的样品的特征尺度将增加1~2个量级. 我们将这类谱仪称为微小角中子散射谱仪(qmin=10-4 Å -1)[7]和超小角中子散射谱仪(qmin=10-5 Å -1)[13].考察一个由N个大分子链组成的链间有相互作用的体系，假设每根链聚合度为n，并粗粒化单体作为基本的散射单元. 为了方便表示，如图2所示，考察体系中的链α和链β. 链α和链β的质心距离坐标原点分别为Rα和Rβ，链α和第i个单体距离链α的质心为Sαi，链β的第j个单体距离链β的质心为Sβj，链α和链β之间的距离为Rαβ，i，j距离原点分别为rαi和rβj. 根据散射基本原理，中子入射到单个单体后形成球面波，其散射振幅：Fig. 2Schematic draw of the polymer chain and the vectors between atoms and polymers.一条链的散射振幅：考虑大分子与周围介质的散射长度密度差为Δρ，大分子单体的体积为υ，体系总体积为V.α和β遍历体系中的每一根链，i，j遍历链的每一个单体，得到体系的宏观散射截面可表示为公式(8).公式(8)右边第2项可以近似为倒易2根链的质心相互作用的相干散射得到公式(9).根据如图2所示的几何关系，代入(9)得到：其中F(q)为形状因子的散射振幅，定义单粒子的形状因子P(q)，注意，这里的i,j位于同一个散射体或者同一条链上.散射体可近似视为连续介质，P(q)可改写为：其中，Vpart为散射体的体积，ρpart(r)为散射体内部的密度空间分布.定义散射体之间的结构因子SI(q)，式(11)适用于所有散射体系对于密度分布均匀的散射体，∣∣F(q)2∣∣=|F(q)|2，而这里的dΣ(q)dΩ是散射矢量为q时的绝对散射强度(单位为cm-1). 小角中子散射实验中，经过样品散射进入立体角为ΔΩ的探测器的中子计数Is(q)(单位为count/s)与q的关系为：其中T(λ)为样品透过率，d为样品厚度，定义入射中子强度I0(λ)：Φ(λ)为入射中子波长分布，ε(λ)为探测器效率，A为样品光阑面积，t为数据采集时间.所以对于典型的小角散射实验，如果实验的q值范围已经覆盖了样品的多相多尺度结构，通过一次SANS实验，可以得到Δρ(衬度)，n(分子量)，P(q) (基本形状)和SI(q) (相互作用)，但需要注意的是SANS用了一个粗粒化的模型，所能观察的最小尺度是π/qmax，一般不小于1 nm.2小角中子散射实验一个完整的小角中子散射实验过程包括(1)计划实验：根据科学目标准备合适大小和数量的样品；(2)确定实验方案，并采集小角中子散射数据；(3)对散射数据进行处理和分析.2.1样品准备和要求在样品准备阶段需要注意几个问题，第一，衬度：样品中散射体与周围介质的散射长度密度的差异是否足够. 一般而言，如果衬度Δρ≥1×10-6 Å -2就完全没有问题，否则就需要与谱仪科学家进行沟通，依据谱仪本身的信噪比进行调整. 如果衬度不够就可能需要对溶剂或者散射体进行氘代. 第二，样品的特征尺寸是否在谱仪的测量范围内，通常谱仪的测量范围在π/qmax到π/qmin内；第三，做一些前置实验，如小角X射线散射、电镜等确定合成的样品状态是否由于聚集、结晶等过程的发生而改变. 此外，还需要注意样品的使用量和样品厚度. 根据样品内散射体的尺寸和与周围介质之间的衬度，样品量从300~1500 mg不等，样品厚度根据散射强度选择，通常为1和2 mm. 对于强散射样品，如果样品太厚会产生多重散射；对于溶液样品需要注意样品的结构与浓度有关，稀、亚浓和浓溶液结构会随着样品间相互作用而改变，为区分‍P(q)和‍SI(q)对‍I(q)的影响，除硬球体系之外，一般需要在稀溶液中先确定样品P(q)，这时也许需要在0.1 wt%~5 wt%之间做多个样品，从而外推到无限稀溶液的情况.2.2实验数据处理实验数据处理是通过对原始实验数据进行一系列的物理校准和校正，最终得到与实验仪器和样品厚度等无关的，体现样品本质特征的绝对散射强度(dΣ(q)dΩ，cm-1)随着散射矢量(q，Å-1)变化的信息. 一个完整的实验通常包括5组数据的采集：空样品池透过率数据Tc(λ)、空样品池散射数据Iexpcb(q)、样品加样品池透过率数据Tsc(λ)、样品加样品池散射数据Iexpscb(q)、空背底测量Ibackground(下标s表示样品，下标c表示样品池，下标b表示背底). 小角中子散射实验中，散射信号Iexpscb(q)有以下来源：样品、样品池和各种背底(如天然背底、空气散射和电子学噪声等).各种散射信号之间的关系可以用式(1)和式(2)表示，其中I0(λ)代表零散射角度的散射强度. 扣除样品池的散射和其他各种背底，最终计算得到dΣ(q)dΩ. 式(1)和式(2)只是简化和近似，真实SANS数据处理还需要考虑探测器效率、死时间和入射中子波长分布等因素[14].2.3实验数据分析SANS数据分析方法多种多样. 一般来说，可分为不依赖于模型的分析方法和依赖于模型的分析方法. 不依赖于模型的分析方法植根于数学，是数据分析的起点. 具体来说，包括吉尼尔(Guiner)、Porod、Kratky等分析方法. Guiner分析方法是样品的散射强度的自然对数对散射矢量的平方作图，即1n(I(q))对q2作图，在qRgPorod分析方法是主要用于分析散射体尺寸的局部结构信息，要求qRg1. Porod作图即是将散射强度对散射矢量作图，即1g(I(q))对lgq作图，其斜率即为散射体的Porod因子n. 高q的散射数据通常可表示为或者对于长棒形散射体，n=1；对于二维光滑散射体，n=2；如果三维散射体拥有光滑表面，n=4； 否则，n为3~4之间. 对于大分子链，Porod因子与排斥体积参数ν有关，即n=1/v，对于稀溶液中的有排斥体积高斯链n=5/3(或者1/0.588)，对于稀溶液中没有排斥体积的高斯链n=2，对于完全蹋缩的大分子链n=3.n为2~3之间可能是枝状大分子或者是形成网络结构.图3为半径为R=50 nm的硬球的散射模型，可以用贝塞尔方程拟合. 对曲线低q区域(qRg≤1)进行Guinier拟合，如图3中的小插图所示，得到均方旋转半径为38.94 nm，与理论值500 × (3/5)0.5 = 38.73 nm相符. 需要注意的是在得到 Rg之后需要进行一次验证，验证拟合区间确实满足qRg≤1.Fig. 3Guinier and Porod fit of the form factor of the hard sphere with a radius of 50 nm.对高q区域(qRg1)进行Porod拟合，得到斜率为-4.0，符合光滑球体表面分形维数. 更详细的关于Guiner、Porod和Kratky作图的图文解释和示例，读者可以参考Hammouda的SANS TOOLBox的第15章[15].常用的依赖于模型的分析方法是借助已知的样品信息，以有限多个初始参数建立正空间中散射体的几何模型，并根据公式(13)计算与之对应的倒空间的数学曲线，采用最小二乘法，不断迭代输入参数，直到模型的计算散射曲线与实验曲线的偏差在可接受范围内. 常用的分析软件有Igor[16]和SASView[17]等. Svergun和McGreevy等发展了新从头算起(ab initio)和逆蒙特卡罗模拟的分析方法[18~21]，可以将正空间三维结构的傅里叶变换与散射曲线进行比较.对依赖模型的分析方法，初始模型的设计至关重要. 所以在SANS实验之前，需要进行一系列的前置散射、光谱或者成像实验，估计样品的初始结构. 根据不依赖于模型的Guinier和Porod等方法对一维散射曲线的分析结果，验证初始模型的选择是否正确. 需要注意的是，拟合参数或者基本假设越少，分析结果的准确性越高. 拟合参数多的方程可以拟合大多数SANS曲线，但必须通过结合其他研究手段固定大部分的参数.3大分子相关领域典型应用小角中子散射在物理学、化学、材料、生命科学和工业界等均有大量应用. 本文主要聚焦于大分子领域，即合成高分子、生物大分子和大分子材料领域的典型应用. 为方便讨论，依据样品的特点进行分类，分为高分子溶液、高分子共混物和复合材料、高分子结晶、凝胶、多孔材料、生物大分子. 以下就这些方面的一些经典案例和最新发现进行讨论. 由于小角中子散射应用领域众多，并且各个领域之间还会出现交叉和重叠，所以以下分类讨论并不一定严格和全面，本文只是抛砖引玉，旨在说明小角中子散射的特点和在各领域的典型应用.3.1高分子溶液体系大多数用户使用SANS研究溶液体系是为了得到溶质的多尺度形貌，所以高分子溶液体系的样品处理，实验方法，数据处理与分析具有普适性[22,23]. 大分子在溶液中的基本构象(confor-mation)的确定需要使用SANS进行证明，一般在稀溶液测定. 1974年，Cotton等使用SANS研究了线形聚苯乙烯(PS)在二硫化碳(良溶剂)和环乙烷(θ溶剂)中的构象，验证了高分子在良溶剂中是有排斥体系的高斯链，分形维数5/3，在θ溶剂中是无扰高斯链，分形维数是2[24]. 随着高分子化学的进步，科学家们合成了不同几何形状的单分散大分子. 2014年，Goossen等使用SANS研究了环形PS在氘代甲苯(良溶剂)，氘代环乙烷(θ溶剂)和氘代线形PS(类θ本体)中的构象，如图4所示[25]. 环形PS在良溶剂中，Porod区间的表观分形维数1.56，小于线形PS在良溶剂中的5/3，作者解释是由于第2维利系数(A2)的影响，通过扣除A2，得到没有端基的环形PS在良溶剂中的分形维数；环形PS在θ溶剂和相同分子量的PS本体中，分形维数为2. 我们需要着重指出两点：一是对θ溶剂体系，或者高分子本体体系，图4的拟合区间在0.006~0.2 Å-1，对于低q区间，0.002 Å-1qP(q)的基本定义(公式(13))进行计算[15].Fig. 4Scattering functions and representative slopes for the overall and internal structure of ring polystyrene in good andθ solvents at different length scales. The linear polymeric matrix in the ring/linear blend is congruent with the θ‍-solvent. (Reprinted with permission from Ref.‍[25] Copyright (2015) American Chemical Society).相分离过程的研究是高分子溶液研究领域的重点之一. 大多数情形下，基于平均场理论的Ornstein-Zernike方程可以描述溶液中相分离过程的浓度涨落的变化[26,27]. Jia等使用SANS，研究了聚(N,N′-二乙基丙烯酰胺)(PDEA)在氧化三甲胺(TMAO)水溶液中的相分离发生前浓度涨落(concentration fluctuation)的变化，如图5所示[28]. 浓度涨落的强度和幅度都随温度升高而增大，随TMAO含量的增高而增大；通过外推零散射角度散射强度的倒数随着温度的倒数曲线，得到浓度涨落趋近无穷时的温度，就可以得到该共混体系的旋节线相图. 同样，这里需要注意两点：一是SANS是唯一的直接测量旋节线相图的研究手段，其他研究手段，例如浊度法，测量的都是双节线相图；二是越靠近相边界，浓度涨落的尺度越大(图5)，这与温敏性高分子靠近最低共溶温度(LCST)时体积收缩[29]并不矛盾：由于图5的SANS实验的衬度来源于浓度涨落的微区，而不是单链高分子. 如果需要看到PDEA单分子链的LCST塌缩(就像使用动静态激光光散射观察PDEA极稀水溶液一样)，需要使用衬度匹配技术. 典型的例子可以参考Hammouda等的实验，使用氘代和氢化聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)在衬度匹配的重水/水混合溶剂中，用SANS观察PNIPAM单链的塌缩过程[30].Fig. 5SANS profiles of 4% mass fraction PDEA in TMAO-d9/D2O mixtures. (a) Temperature dependence of PDEA atcTMAO = 0.28 mol/L the arrow is used to guide the eye, indicating the increase of concentration fluctuations with temperature. (b) TMAO concentration dependence at 15 °C when TMAO concentrations are 0, 0.1, 0.28, 0.44, 0.58, 0.76, 0.90, 1.13 and 1.25 mol/L, respectively. (Reprinted with permission from Ref.[ 28] Copyright (2017) American Chemical Society).随着大分子在溶液中的浓度增加，分子之间相互作用(SI(q))逐渐变强，这时相互作用在散射曲线上将会表现为最小散射矢量附近的散射强度相对无相互作用时变小，中间q区间的散射强度相对无相互作用时变强. 如果体系中存在复杂的相互作用，如氢键相互作用、静电相互作用、憎水相互作用、π-π堆叠作用[31]等，在溶液中将形成亚稳的并且能够响应外界刺激的微相自组装结构，在污水净化、废油回收、药物输送等方面有着广泛的应用[32]. 小角中子散射是研究这类体系的非常有效的方法，既可以研究大分子或组装体在溶液中的结构(P(q))的变化[33]，又可以研究组装体的结构在溶液中的相互作用(SI(q)).大分子组装结构是小角中子散射研究的一个热点. Sternhagen等合成了一系列的两亲性离子类肽嵌段共聚物，这些共聚物唯一不同的是肽链序列的离子单体的位置不同. SANS研究表明，这些肽嵌段共聚物组装成星形胶束结构，并且离子单体的位置越靠近星形胶束中心，胶束的均方旋转半径越小，并且二者呈现一定的指数关系[34]. 此项研究为利用肽键氨基酸序列调控组装胶束结构开辟了新的道路.3.2高分子共混物和复合材料通过将高分子共混、复合，石油化工工业只需要生产常见的几十种高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等，就可以大致满足人们日常生活对高分子材料的硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、导电性、透光性、耐热性、阻燃性、吸水性、耐酶性等多方面的需求. 这表明高分子共混物和复合材料的多相多尺度微观结构及其演化过程与宏观性能密切相关. 小角中子散射适用于实时追踪这类体系的微观结构的变化.通常非晶高分子本体或者共混物中，由于要观察的目标大分子与其周围环境的化学结构大致相同，对大部分研究手段而言衬度几乎都为0，无法看到单一高分子链或者选择性观察某一相高分子. 少部分的观察手段，包括单分子荧光或者核磁虽然有选择性地观察能力，但是前者引入了大尺寸的荧光基团，有可能影响体系的动力学和动态学行为；后者直接观察的是能量空间. 只有SANS可以通过衬度匹配具有选择性地观察单链结构的能力[35].高分子共混物在双节线相区，初级成核过程究竟是如何发生的？到现在仍然是一个非常具有挑战性的课题. Balsara课题组曾进行了深入的研究[36]. 他们使用时间分辨SANS，研究了氘代聚乙基丁烯(dPE)、聚甲基丁烯(PM)和聚(甲基乙烯-b-乙基丁烯)的三元共混物相分离初期的成核过程，如图6所示. SANS的中子束流强度低，需要较长时间(通常大于3 min，依赖于不同中子源或者SANS谱仪)才能得到满足统计误差的散射谱图. 嵌段共聚物hPM-hPE的加入是为了增强dPE/hPM的相容性，降低相分离温度并延长相分离时间，从而满足SANS采样所需时间.图6(a)表明，相分离未发生时，体系为均相，相对散射强度不随散射矢量q变化；随着相分离发生，低q散射曲线随相分离时间增长，不断向上倾斜，这说明有相分离成核的尺寸逐渐增大，零散射矢量处散射强度随之增长. 使用不依赖具体模型的Guinier方程对SANS数据进行拟合(图6(b))，可以得到零散射矢量处散射强度(In)随其均方旋转半径(Rg)变化的标度关系，分形维数1/0.54，说明初级成核也许并不是Gibbs成核过程(分形维数3)，而是浓度涨落诱导过程(分形维数2).Fig. 6(a) Dependence of SANS profiles on time during the early stage of the sample with 50 vol% block copolymer. The solid lines in represent fits to the Guinier model. (b) A lg-lg plot ofRg at a given time versus In(In = I(Q=0,t)/I(Q=0,t=0)) at that time. The solid line represents the best power law fit. (Reprinted with permission from Ref.‍[36] Copyright (1996) The American Physical Society).复合大分子材料在工业界有着十分广泛的应用. Liu等利用小角中子散射和电子显微镜研究纳米二氧化硅球(20 nm左右)和橡胶复合体系，发现SiO2会形成24~97个硅球的聚集体，聚集体尺寸随着SiO2球体积分数增加线性变小，最佳的二氧化硅的体积分数在40%~50%之间[37,38].具有刺激响应的智能大分子材料，如自愈(self-healing)复合材料是目前研究的热点. Staropoli 等利用小角中子散射和流变实验研究靠氢键结合而成的瞬态枝化梳状大分子在熔融状态下的氢键形成机理[39]. 结果表明，瞬态链合结构对此类材料至关重要.3.3高分子结晶高分子结晶过程极为复杂，尽管科学家们进行了多年不间断地研究，一些基础性的问题仍有疑问. 1977年，Sadler等使用SANS研究了氘代聚乙烯经过溶液和熔融结晶生成的晶体内部的单链构象[40]，在一系列假设下(氘代和氢化聚乙烯无相分离、同时结晶)，证明了高分子单链在溶液中优先按照近邻折叠模型结晶；在熔融过程中，优先按照插线板模型结晶. 这个结果争议不大，已经写入了高分子物理的教科书. 而串晶(shish-kebab)中shish的生成机理则至今仍争议不休：究竟是高分子链的拉伸、缠结网络变形或者是壁滑导致了shish的产生？Kimata等的SANS研究使shish成核理论的研究向前迈出了关键的一步[41]. 实验观察结晶过程中分子链结构变化的关键难点还在于衬度：如何能够在shish的狭小范围内看到高分子链的结构. 如之前表2所示，X射线的衬度来源于电子云密度的差别，因此SAXS可以看到二维的大分子片晶结晶区与非晶区片层之间的电子云密度差别，从而得到片晶厚度，但是SAXS看不到一根结晶大分子链与其周围链段之间的任何差别；而常规的SANS均聚物氘代和氢化二元共混同样存在问题，它虽然提供了氘代分子与周围分子之间的衬度差别，但是也引入了结晶的氘代大分子与非晶的氘代大分子之间的衬度差别. 所以Kimata之前，科学家们没有设计出合适的可以在shish中提取分子链结构的实验方法. Kimata等使用了氘代短链(S)，中等链(M)和长链(L)等规丙烯(iPP)与多分散非氘带iPP进行共混，在不同温度下进行剪切实验，用SANS观察散射图样的变化，如图7所示.图7(a)中S链的各向异性散射更加显著，温度升高到168 ℃时shish开始熔化，各向异性开始逐渐消失. Kimata等用166 ℃ 时shish刚刚开始取向的散射图样减去168 ℃或者180 ℃完全熔融的背景散射，如图7(b)所示，成功得到了d-iPP链在shish中的取向信息.图7证明了长链在shish中只起引发作用，但扩散较慢，不是shish的主体.Fig. 7(a) Temperature dependence of SANS profiles of deuterium labeled iPP during heating from 25 °C to 180 °C. The labeled fraction is denoted by S, M, and L for short D, medium D, and long D, respectively. (b) The change in SANS scattering intensity between 166 and 180 °‍C (left) and between 168 and 180 °‍C (right) for each of the three deuterium-labeled blends. (Reprinted with permission from Ref.[41] Copyright (2007) American Association for the Advancement of Science).3.4凝胶溶胶或者溶液中的胶体粒子或者大分子在合适条件下相互连接，形成空间网络结构，最后失去流动性，整个体系变成一种外观均匀，并保持一定形态的弹性半固体，这种弹性半固体称为凝胶. 凝胶在有机体的组成中占重要地位，人体内的肌肉、皮肤、细胞膜、血管壁，以及毛发、指甲、软骨等都可看作是凝胶. 相对于稀溶液，凝胶体系中的结构和相互作用更加复杂，小角中子散射方法，可用于研究此类体系的微观结构[42,43]、凝胶相的形成过程[44]和形成机理等[45].Endo等利用SANS研究不同浓度的间规聚丙烯(sPP)在氘代十氢萘溶剂中形成的物理凝胶的结构[46]，散射曲线如图8(a)所示. 散射曲线在某一q范围的斜率表示在相应正空间尺度上散射体的分形维数. 浓度最低的sPP十氢萘溶液(2 wt%)的散射曲线低q区间分形维数1，说明在交联点之间有棒状结构，中等q值范围内分形维数4，类似光滑球形外表面. 所以假设sPP纳米晶为球形结构(用贝塞尔方程拟合)，纳米晶之间存在的非晶sPP链形成的网络结构(用Ornstein-Zernike方程拟合)，纳米晶球之间进行Percus-Yevick近似，就可以得到交联点形状、尺寸随sPP浓度和温度变化的定量关系(图8(b)).Fig. 8(a) SANS profiles of the nitrogen quenched gel with differentsPP concentrations (symbols) and corresponding fitting results (solid lines). The profiles are vertically shifted to avoid the overlap. (b) Schematic illustration of hierarchical structures in gel LN suggested by the SANS profiles. (Reprinted with permission from Ref.‍[46] Copyright (2019) The Royal Society of Chemistry)3.5多孔材料中子直接作用于原子核，具有很强的穿透性，可以轻松穿透较厚的多孔材料，从而在1~100 nm范围内研究其内部孔隙的孔隙率、尺寸分布、各向异性、孔的连接性和比表面积，并且可以追踪这些参数对其容纳和吸附性能的影响.Yang等利用小角中子散射研究我国四川盆地龙马溪页岩的多孔结构[47,48]. 用多分散球形孔模型和Porod方法分析中子散射数据得到的比表面积和孔隙率，都大于压汞法得到的结果，说明样品中存在盲孔. 随着样品埋藏深度的增加，盲孔数量也随之增加，并且与有机碳含量存在相关性. 这个例子需要注意样品多重散射对散射曲线的影响，通常页岩样品厚度在200 μm的情况下可以保证单次散射；具体实验中需要测量不同厚度样品散射曲线来避免多重散射.碳纤维是重要的工业材料，小角中子散射可以对碳纤维内的孔隙缺陷进行精确的表征. Jafta等利用小角中子和小角X射线对多孔碳纤维内的孔隙率和比表面积进行了精确的分析[49]. 同时还用弦长分布函数分析了体系中孔隙的空间分布，发现孔的分布相对无序. 如果多孔材料的孔隙分布比较窄，就可以用于研究液体在空间受限行为、各种气体在孔隙内的吸附和脱吸附. Melgar等利用多金属氧酸盐为水分子提供含有不同配体的孔隙，研究水分子在孔隙内的分布情况[50]，研究表明，当孔隙小于1.1 nm，水分子将不能进入孔隙从而去润湿. Bahadur等利用小角中子散射研究二氧化碳在多孔碳材料内的高压吸附行为[51]. 观察到二氧化碳在微孔内随着压强的非线性吸附，微孔尺寸从约5 Å增加到7 Å. 但氩气在同样压强作用下的吸附并没有引起孔隙尺寸的变化. 说明吸附二氧化碳后，孔隙内的压强大于外界压强，推测孔内存在很强的吸附引起的溶解压.3.6生物大分子生物大分子种类丰富，多尺度结构复杂，其内部结构和作用原理的解析对解开生命的奥秘、开发新型药物等意义重大. Shi和Li对小角X射线在该领域的研究进展和一般分析方法进行了详细的阐释[52]，介绍的分析方法和研究方向与本小节介绍的内容有一些类似和重叠，有兴趣的读者可以自行查阅. 中子凭借其特性和与X射线的互补在生物大分子方面的应用前景也十分广阔[53].生物大分子的小角中子散射表征难度相对较高，第一，氘代样品的制备难度大，需要利用氘水和氘带碳源培养特定的细菌，粉碎后再纯化需要的氘带样品；第二，小角中子散射是一种低空间分辨率的表征手段，对于复杂体系的散射，人们通常将小角中子散射与其他实验手段和分析方法如透射电镜、X射线晶体衍射、核磁共振以及模拟方法等结合起来对散射数据进行分析，如图9所示. David等综述了利用小角散射研究生物大分子[54]. 在生物大分子方面小角中子散射的研究内容包括但不限于：(1)肽链、核酸、蛋白质[55]、双层磷脂膜、淀粉、纤维素等生物大分子在不同环境下的结构；(2)肽链、核酸、蛋白质和双层磷脂膜等的相互作用和组合结构；(3)病毒、细胞器等.Fig. 9A scheme of an SAS experiment, structural tasks addressed and the joint use with other methods. The nominal resolution of the scattering data is indicated asd = 2 p/s. (Reprinted with permission from Ref.[56] Copyright (2007) Elsevier Ltd.).对于生物大分子这类复杂体系，在能够达成科学目标的前提下，模型设计需要尽可能地简单，将变量维持在可接受范围内. 如果散射体非常复杂，由多个具有不同结构、功能的部分组成，需要使用氘代对各个部分进行衬度匹配. 数据分析方面，第一步，对散射数据做定性或半定量的分析，例如稀溶液，可以通过Guinier作图分析散射体均方旋转半径，Porod作图分析体系拓扑结构或者分形维度；第二步，依据已知数据建立模型，分析数据. 数据分析模型通常有以下2种：第一种是依赖于散射数据的可迭代优化模型，依据模型的计算曲线和实验曲线的均方差对模型的一些变量进行迭代优化，如规则几何模型拟合、逆蒙特-卡洛(RMC)方法[21,57]、从头计算(ab initio)方法[20]等；第二种是不依赖于散射数据的独立模型(强烈依赖于所用力场)，例如独立的分子动力学或者蒙特-卡洛模型，独立模型的计算SANS曲线可以与实验曲线对比，或者依据实验曲线与模型得到的可能结构进行筛选[58].限于篇幅，以下举几个有代表性的实例. 如图10为天冬氨酰-tRNA合成酶(Aspartyl-tRNA synthetase complexed)与tRNA复合物结构的小角X射线和小角中子散射联合研究图示[59]. Petoukhov和Svergun分别利用ab initial的串球模型分析复合体系的低分辨结构，如图10(A)和10(B)所示，然后利用复合物各个部分的X射线晶体学结构和刚体建模方法拟合X射线和中子散射数据，得到体系在溶液中的高分辨结构模型.Fig. 10(A) Aspartyl-tRNA synthetase complexed with tRNA. (a, b) Comparisons of the crystal structure with the ab initio bead models generated by the program MONSA. In the high resolution model, the protein and tRNA are shown as blue and magenta backbones, in the bead model corresponding phases are presented in gray and yellow, respectively. (c) Best rigid body model generated by SASREF. (d) A SASREF model with different orientations of tRNA. Right view is rotated by 90° about horizontal axis. (B) Scattering profiles from the Aspartyl-tRNA synthetase complex with tRNA. The simulated data are shown by dots, the fits obtained by the program MONSA and the program SASREF are displayed as red solid and blue dashed lines, respectively. 1 and 2 are X-ray scattering curves of the dimeric protein and the entire complex, respectively. 3-7 are neutron scattering patterns at 0, 40%, 55%, 70% and 100% D2O, respectively. The patterns are displaced in logarithmic scale for better visualization. (Reprinted with permission from Ref.[59] Copyright (2006) Springer European Biophysics Journal).同步辐射和X射线晶体学是研究生物大分子结构的利器，在得到蛋白质的晶体结构后，利用刚体建模方法，或者分子动力学模拟，结合小角X射线和小角中子散射，可以研究各类蛋白在溶液中的结构和相互作用. Shrestha等利用小角中子散射、小角X射线散和分子动力学模拟研究天然无规蛋白(intrinsically disordered protein)结构[60]，发现Flory指数为0.54，介于理想链的0.5和自避行走链的0.588之间.4总结小角中子散射技术在基础、应用、产业化的各个领域中都有广泛的应用. 由于篇幅所限，本文只是首先从原理和实践两个方面对这一技术进行了简要的介绍，然后列举了小角中子散射在高分子溶液、高分子共混物和复合材料、高分子结晶、凝胶、多孔材料和生物大分子等体系结构表征方面的一些典型应用，希望能够进一步扩展我国的SANS用户群体. 如果需要更深一步了解SANS或者中子散射技术在高分子科学中的应用，可以参考一些专业书籍[12,61,62].参考文献1Borsali R,Pecora R.Soft-Mattter Characterization.Springer,2008.377-9522Cebe P,Hsiao B S,Lohse D J.Scattering from Polymers Characterization by X-rays, Neutrons, and Light.Washington DC:American Chemistry Society,2000.1-1163Roe R J.Methods of X-ray and Neutron Scattering in Polymer Science.Oxford:Oxford University Press,2000.1-804Feigin L A,Svergun D I.Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering.New York and London:Plenum Press,1987.275-320.doi:10.1007/978-1-4757-6624-0_95Dianoux A J,Lander G.Neutron Data Booklet Second Edition (July 2003).2020-10-25.https://www.ill.eu/fileadmin/user_upload/ILL/1_About_ILL/Documentation/NeutronDataBooklet.pdf6National Nuclear Data Center.Evaluated Nuclear Data File (ENDF).2020-10-25.https://www.nndc.bnl.gov/exfor/endf00.jsp.doi:10.2172/9818137Zuo T S,Cheng H,Chen Y B,Wang F W.Chinese Phys C,2016,40(7):76204.doi:10.1088/1674-1137/40/7/0762048Carpenter J M, Agamalian M.J Phys:Conference Series,2010,251:012056.doi:10.1088/1742-6596/251/1/0120569Han Z,Zuo T,Ma C,Cheng H.Instrum Sci Technol,2019,47:448-465.doi:10.1080/10739149.2019.159773310Zhang H,Cheng H,Yuan G,Han C C,Zhang L,Li T,Wang H,Liu Y T,Chen D.Nucl Instrum Meth A2014,735:490-495.doi:10.1016/j.nima.2013.09.06511Anderson K.Reactor & Spallation Neutron Sources.Oxford:Oxford School of Neutron Scattering,2013.55-7612Higgins J S,Benoît H C.Polymers and Neutron Scattering.Oxford:Clarendon Press,1994.86-9513Rehm C,Barker J,Bouwman W G,Pynn R.J Appl Crystallogr,2013,46(2):354-364.doi:10.1107/s002188981205002914Du R,Tian H L,Zuo T S,Tang M,Yan L,Zhang J R.Instrum Sci Technol,2017,45(5):541-557.doi:10.1080/10739149.2016.127822915Hammouda B.Probing Nanoscale Structures-The SANS Toolbox.Gaithersburg:National Institute of Standards and Technology Center for Neutron Research,2010.31-19116Kline S.J Appl Crystallogr,2006,39(6):895-900.doi:10.1107/s002188980603505917Butler P,Doucet M,Jackson A,King S.SasView for Small Angle Scattering Analysis (July 2020).2020-10-25.https://www.sasview.org/18Konarev P V,Svergun D I.IUCrJ,2018,5(Pt 4):402-409.doi:10.1107/s205225251800590019Petoukhov M V,Svergun D I.Acta Crystallogr D Biol Crystallogr,2015,71(Pt 5):1051-1058.doi:10.1107/s139900471500257620Volkov V,Svergun D.J Appl Crystallogr,2003,36:860-864.doi:10.1107/s002188980300026821Gereben O,Pusztai L,McGreevy R L.J Phys Condens Matter,2010,22(40):404216.doi:10.1088/0953-8984/22/40/40421622Li Z,Cheng H,Li J,Hao J,Zhang L,Hammouda B,Han C C.J Phys Chem B,2011,115(24):7887-7895.doi:10.1021/jp203777g23Hu W T,Yang H,He C,Hu H Q.Chinese J Polym Sci,2017,35(9):1156-1164.doi:10.1007/s10118-017-1969-724Cotton J P,Decker D,Benoit H,Farnoux B,Higgins J,Jannink G,Ober R,Picot C,des Cloizeaux J.Macromolecules,1974,7(6):863-872.doi:10.1021/ma60042a03325Goossen S,Bras A R,Pyckhout-Hintzen W,Wischnewski A,Richter D,Rubinstein M,Roovers J,Lutz P J,Jeong Y,Chang T,Vlassopoulos D.Macromolecules,2015,48(5):1598-1605.doi:10.1021/ma502518p26Hao J,Cheng H,Butler P,Zhang L,Han C C.J Chem Phys,2010,132(15):154902.doi:10.1063/1.338117727Hore M J A,Hammouda B,Li Y,Cheng H.Macromolecules,2013,46(19):7894-7901.doi:10.1021/ma401665h28Jia D,Muthukumar M,Cheng H,Han C C,Hammouda B.Macromolecules,2017,50(18):7291-7298.doi:10.1021/acs.macromol.7b0150229Cheng H,Wu C,Winnik M A.Macromolecules,2004,37(13):5127-5129.doi:10.1021/ma049620130Hammouda B,Jia D,Cheng H. 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作者：倪思洁 来源：中国科学报6月6日，中国散裂中子源的大气中子辐照谱仪通过验收。验收专家认为，基于中国散裂中子源，利用已规划和建设的靶站大气中子孔道，建设了大气中子辐照谱仪试验平台，高质量完成了各设备的设计、研制、安装、调试与谱仪联合调试，完成了预定任务，达到了项目建设指标；与世界同类设施相比，本项目建成的谱仪中子性能更接近大气中子真实环境的能谱，具有中子通量高、通量调节范围宽、束斑尺寸大且调节灵活等特点；项目组在宽能区脉冲中子辐射场测量、强辐照环境下中子束调控、高能中子屏蔽、大气中子辐照效应测试平台等技术上实现了突破，对国内相关工作的开展具有较好的参考价值。大气中子辐照谱仪是散裂中子源科学中心与工业和信息化部电子第五研究所共同建设的国内首台大气中子地面模拟加速测试平台。中国散裂中子源从2011年开始规划大气中子辐照谱仪并建设靶站内大气中子专用孔道，在广东省科技厅的资助下，大气中子辐照谱仪于2018年开始建设，于今年4月2日成功出束，并开展束流谱仪联合调试、中子束流参数测量以及辐照效应验证实验。据了解，大气中子辐照谱仪将为新型半导体器件、大规模集成电路、高可靠电子设备、新型功能材料、生物辐照效应、核数据测量等提供大气中子试验环境，为我国在航空、航天、通讯、能源、电力电子、现代交通、医疗电子及高性能计算等领域的高可靠电子信息系统研发与产品制造，提供一个先进的、功能强大的大气中子测试与科研平台。

从中科院高能物理研究所获悉，4月2日15时20分，中国散裂中子源（CSNS）大气中子辐照谱仪成功出束。束流性能测试表明，已测工况的中子束尺寸与分布、中子能谱、通量等重要参数与预期相符。谱仪成功出束，标志着谱仪设备研制与安装成功。大气中子辐照谱仪是散裂中子源科学中心与工业和信息化部电子五所共同建设的国内唯一的大气中子地面模拟加速测试平台，也是CSNS继多物理谱仪后完成建设的第二台合作谱仪，可提供与大气中子能谱相匹配、能量范围覆盖毫电子伏特至吉电子伏特（meV-GeV）的高通量中子束流。相关负责人介绍，为确保大气中子辐照谱仪多项指标的先进功能，大气中子辐照谱仪项目组、中子科学部相关专业组、散裂中子源科学中心与工业和信息化部电子五所相关部门通力合作，克服众多重大技术挑战，克服谱仪建设期间多次疫情影响，保证了谱仪设计、研制、安装与调试的顺利进行。大气中子辐照谱仪将为新型半导体器件、大规模集成电路、关键电子设备、新型功能材料、生物辐照效应、核数据与测量等方面提供大气中子加速辐照试验环境，填补我国在该领域的空白，为我国在航空、航天、通讯、能源、电力电子、现代交通、医疗卫生、及高性能计算等高新技术开发与行业标准制定，提供了一个先进的、功能强大的大气中子测试与科研平台。

作者：倪思洁 来源：中国科学报记者从中科院高能物理研究所获悉，4月2日15时20分，中国散裂中子源（CSNS）大气中子辐照谱仪成功出束。束流性能测试表明，已测工况的中子束尺寸与分布、中子能谱、通量等重要参数与预期相符。谱仪成功出束，标志着谱仪设备研制与安装成功。大气中子辐照谱仪是散裂中子源科学中心与工业和信息化部电子五所共同建设的国内唯一的大气中子地面模拟加速测试平台，也是CSNS继多物理谱仪后完成建设的第二台合作谱仪，可提供与大气中子能谱相匹配、能量范围覆盖毫电子伏特至吉电子伏特（meV-GeV）的高通量中子束流。相关负责人介绍，为确保大气中子辐照谱仪多项指标的先进功能，大气中子辐照谱仪项目组、中子科学部相关专业组、散裂中子源科学中心与工业和信息化部电子五所相关部门通力合作，克服众多重大技术挑战，克服谱仪建设期间多次疫情影响，保证了谱仪设计、研制、安装与调试的顺利进行。大气中子辐照谱仪将为新型半导体器件、大规模集成电路、关键电子设备、新型功能材料、生物辐照效应、核数据与测量等方面提供大气中子加速辐照试验环境，填补我国在该领域的空白，为我国在航空、航天、通讯、能源、电力电子、现代交通、医疗卫生、及高性能计算等高新技术开发与行业标准制定，提供了一个先进的、功能强大的大气中子测试与科研平台。据悉，CSNS总共可建设22台谱仪，包括目前已经开放运行的通用粉末衍射仪、小角中子散射仪、多功能反射仪、多物理谱仪，以及正在建设和规划建设的若干合作谱仪和二期谱仪等。去年1月，CSNS的首台合作谱仪——多物理谱仪研制与安装成功。

编者按：中国制造的痛点在于产业结构偏中低端，缺少高附加值的产业，产业结构向高端转变的关键就在于提高质量。中子无损检测在航空航天、国防、安检、新能源汽车电池很多领域都有着不可替代性，目前国内的中子照相检测新兴产业风口已经形成。目前我国工业的装备制造处在飞速发展与中低端向高端转型的重要阶段，在此过程中，确保产品的质量至关重要，而提升质量的核心是解决超精密检测能力问题。没有超精密检测，就不会有高质量的高端装备制造。我国现阶段须迫切完成的任务是，补齐精密检测能力，追平超精密检测能力，在完整精度检测阶段胜出。只有从根本上解决整体检测能力问题，才能从根本上解决高端装备制造质量问题。 中子照相检测赋能高端设备制造的“黑科技” 中子照相是一种高端先进的无损检测技术，跟已经应用和正在进行研究的70余种无损检测方法相比，中子具有穿透能力强、轻元素检测灵敏、成分识别准、抗干扰能力强的独特优势。一般情况下，普通金属原子与中子发生核反应的概率都比较小，而大多数轻材料是碳氢化合物，其中的氢原子对中子有较大的散射截面，从而使得中子的透射强度大为减弱，因此，当需要检测重金属内部轻质材料的分布状态时，中子照相可以达到比较高的灵敏度。由于中子在不同同位素或原子序数相近的核素材料中衰减系数不同，因此中子照相还具备区分同位素、检测原子序数相同或相近核素材料分布的能力。此外，中子照相采用对中子反应截面较大的转换屏来记录中子图像，可以消除杂乱射线的影响，实现干扰环境下的精确成像。因此，中子照相相比其他无损检测手段，具有不可替代的核心优势。在航空领域，航空发动机涡轮叶片是飞机的关键部件，单晶涡轮叶片是由腊模精密铸造而成，外壳为耐高温的镍基合金，但是在铸造过程中，里面的散热孔道可能还残留没有脱离干净的氧化铝型芯，导致散热孔道的堵塞，叶片无法正常散热会严重损害发动机的正常运转，不仅影响发动机性能，甚至还会引发严重事故。如果采用常规X射线等手段，只能识别出毫米级别残芯，会造成残芯漏检，无法确保叶片的质量，但利用中子照相进行检测，可以实现微米级别的残芯检出，大大提升涡轮叶片的缺陷检出率，保障了涡轮叶片的生产质量与飞机的飞行安全。在航天领域，导爆索是火箭发射的关键要素之一，导爆索的生产过程中可能出现空隙、压制不实，或在火药中混入铅粒或银粒，导致炸药分布不均匀，这些都会引起阻燃，从而影响导弹、火箭的正常发射。航天导爆索主要由含H、C、N、O的火药和Ag、Pb等包层构成，由于其材料复杂且结构特殊，使用X射线照相检测导爆索药柱的缝隙、断痕、密度分布等存在许多困难，然而利用中子照相可以较为容易的实现。因此，对火箭发射起爆器开展中子照相检测对于保障火箭安全发射至关重要，例如法国还特别规定，其阿丽娜火箭发射前，起爆器必须经过中子照相检测。我国中子照相技术落后“三十年”迎转机在国际上，中子照相已实际应用于飞机机翼、油箱、发动机、航天飞行器元件、火工品、电子线路、冶金部件、有机粘合件、核燃料组件等的无损检测和氢化物的检测，具有重要的应用价值，许多应用已经完全商业化。在美国，90%的航空发动机和零部件制造商都已将中子照相作为发动机生产的必需检测流程之一，并建立了相关的企业标准。世界最大的民用和军用飞机制造商美国波音公司（Boeing）和世界第二大飞机制造商美国军用飞机巨头洛克希德（Kockheed）、美国普拉特•惠特尼（Pratt & Whitney）在其产品生产过程中均要求必须使用中子照相无损检测进行发动机叶片质量检测。在加拿大，多伦多的Nray服务公司已经向全球40多家客户单位提供中子照相服务，客户包括全球大型企业、国防部门、科研院所以及高校。同样的，加拿大Precicast、加拿大Liburdi Engineering两大世界大型的航空发动机零部件制造商也使用中子照相进行产品质量检测。在欧洲，同样中子照相商业化应用主要为航空发动机制造过程中的无损检测，例如英国罗尔斯•罗伊斯（Rolls-Royce）、奥地利AE公司在发动机制造过程使用中子照相无损检测，世界主要航空发动机公司，包括美国波音公司、GE公司、普惠公司，英国的罗尔斯•罗伊斯公司（又称劳斯莱斯）等在上世纪九十年代就开始使用热中子照相方式进行航空发动机叶片批量检测，并建立了发动机叶片残芯检测的企业标准。在澳大利亚，澳大利亚科学与工程研究学院2007年研制的中子/X射线融合照相装置已实际服务于澳大利亚布里斯本国际机场，成为世界首个商业CSIRO航空货运扫描仪。同时2008年开始与中国同方威视公司开始合作，研发下一代中子/X射线联合航空安检设备，用于航空包裹的检测。由于中子照相在工业应用中的重要性和敏感性，尤其是在航空发动机制造中的应用，国际上大部分企业对该技术都选择严格保密，相关国家也将此技术列为国家战略技术，严格禁止技术输出。特别是21世纪初期，欧美对华高技术出口渠道重新收紧，特别是“考克斯报告”和“出口管制清单”的发布，美国商务部工业安全局将中子源系统、中子管、中子计算模拟软件等列入对我国贸易出口限制清单。因此，“拿来主义”在中子工业检测领域行不通，我国中子技术在相当长的一段时间内一直处于无法实现工业应用的状态。新中国的发展历史告诉我们，落后就要挨打，关键技术的发展是无法依赖任何外部力量，必须坚定不移地自主发展，才能从根本上保障国家的经济安全与国防安全。我国的中子照相技术相对起步较晚，基础理论发展及装置研制进程较慢，很长一段时间以来一直处于实验室研究阶段，缺少成熟的市场产品。国内的中子照相技术通过多年的研究发展，已经可以得到质量优异的检测图像。但是由于研究都是基于反应堆或者大型加速器，而反应堆或者加速器受到体积庞大、造价高昂、建设周期长、专业性强等因素制约，国内的中子照相技术一直都没有形成体系，无法广泛的推广到工业应用中。直到2022年初，凤麟核团队攻克了中子照相的诸多技术难题，率先发布了国际首台紧凑型高分辨率中子照相机，据相关媒体报道，该中子照相机已成功应用于航空航天、能源装备、电路结构、动力电池等领域的无损检测。该中子照相机同时解决了体积小、性能强、智能易用、成本低等多个矛盾问题，使得中子照相广泛应用于工业检测成为了可能。我国中子照相检测新兴产业迎来转机，在高端制造的多个领域迅猛发展，应用日益广泛和深入。中子照相检测新兴产业新“风口”根据中国机械工程学会组编的《无损检测发展线路图》统计，经过实施无损检测后，各行业的产品增值情况为：机械产品约5%，国防、宇航、原子能产品为12%~18%，火箭为20%左右。中子照相检测市场前景广阔，据估算，目前的市场规模超200亿元/年，且随着应用领域的拓展和开发，市场规模还在不断扩大。就拿航空发动机涡轮叶片检测来说，利用中子进行检测，灵敏度比X射线高出1个量级，可识别出0.2 mg以下的微小残芯，可满足四代及以上发动机的无损检测需求。此外，中子无损检测在火工品、钢混结构缺陷检测、放射性部件检测、毒品、爆炸物安检、新能源汽车电池检测、弹药及武器装备检测等很多领域都具有不可替代性。小编认为，中子照相检测新兴产业新的“风口”已出现，新一代中子无损检测技术就像被评选为百年来最重要发明的X射线一样，必将赋能和引领工业发展的下一个百年。

11日，记者从中科院高能物理研究所获悉，中国散裂中子源大气中子辐照谱仪近日成功出束，标志着该谱仪设备研制与安装成功。束流性能测试表明，已测工况的中子束尺寸与分布、中子能谱、通量等重要参数与预期相符。　　据了解，大气中子辐照谱仪是散裂中子源科学中心与工业和信息化部电子五所共同建设的国内唯一的大气中子地面模拟加速测试平台，由广东省科技厅支持建设，也是继多物理谱仪之后，中国散裂中子源完成建设的第二台合作谱仪，可提供与大气中子能谱相匹配、能量范围覆盖毫电子伏特至吉电子伏特（meV~GeV）的高通量中子束流。　　为确保大气中子辐照谱仪性能指标的先进性，大气中子辐照谱仪项目组、中子科学部相关专业组、散裂中子源科学中心与工业和信息化部电子五所相关部门通力合作，克服众多重大技术挑战，克服谱仪建设期间多次疫情影响，保证了谱仪设计、研制、安装与调试的顺利进行。　　大气中子辐照谱仪将为新型半导体器件、关键电子设备、新型功能材料、生物辐照效应、核数据与测量等提供大气中子加速辐照试验环境，填补我国在该领域的空白，为我国在航空、航天、通讯、能源、电力电子、现代交通、医疗卫生及高性能计算等领域的高新技术开发与行业标准制定，提供一个先进的、功能强大的大气中子测试与科研平台。

记者从中国科学院获悉，2022年12月29日下午，中国散裂中子源（CSNS）工程材料中子衍射谱仪成功出束，开始带束调试，标志着谱仪设备研制与安装的成功。工程材料中子衍射谱仪是散裂中子源科学中心与东莞材料基因高等理工研究院共同建设的国内唯一的飞行时间工程材料谱仪，也是中国散裂中子源继多物理谱仪和大气中子辐照谱仪后完成建设的第三台合作谱仪。为确保工程材料中子衍射谱仪的建设，工程材料中子衍射谱仪项目组、中子科学部相关专业组、散裂中子源科学中心与东莞材料基因高等理工研究院相关部门克服众多重大技术挑战和疫情的影响，保证了谱仪设计、研制、安装与调试的顺利进行。工程材料中子衍射谱仪具备应变、应力、织构和布拉格边透射成像等功能，尤其适合大型、复杂工程结构件的应力测量分析，能实现原位拉压力学加载和高低温加载，以及长周期疲劳加载等模拟服役条件的多种不同研究条件的需求。工程材料中子衍射谱仪将为众多领域国家重大需求的新型材料研发、关键装备无损检测、服役寿命管理等提供不可替代的研究手段，为解决我国在材料与装备制造高技术领域的一些重大科学问题，提供关键技术支撑。

为了特色农业的明天　　 ——记甘肃检验检疫局国家级外繁种子检疫重点实验室　　甘肃检验检疫局国家级外繁种子检疫重点实验室是国家质检总局批准的在甘肃设立的国内唯一一家专门从事对外繁育种子检疫工作的实验室。它的建立和发展，对保护甘肃省农业生态免受外来生物侵入和危害，确保甘肃河西地区这个全国最大的对外繁种基地、全国第二大制种基地的健康、可持续发展起着重要作用。　　检测方法和标准日趋完善。实验室自建成之初，就着手收集我国和国际上一些主要的病、虫、草害检测标准和方法。目前，该实验室拥有我国所有的植物检疫标准、出入境检验检疫行业标准、部分EPPO/OEPP植物检疫标准和国际种子检测协会1STA标准2005版。同时，实验室通过研究，建立了10多个种子病、虫害的快速、准确的检测方法。目前检测种子带病虫害使用的主要方法有：种植检验、培养检验、分离鉴定，血清学检验、PCR检验法和种子常规检验法等。　　田间检测精益求精。结合种子带毒、带菌率低，样品处理难度大、容易漏检等情况，实验室从植物病原的基因和蛋白水平入手，研发出了适合种子快速检测的nest-PCR技术和RT-PCR技术，并成功运用于番茄溃疡病和种子携带病毒的检测。田间检测样品可以直接看到病状，可以有目的地进行检测。在国家质检总局和甘肃省科技厅的支持下，该实验室成功研发出了田间快速检测技术——胶体金标记法，该技术可在10分钟内得出检测结果，提高了检出率。　　种苗检测任务和检测技术研究并驾齐驱。 随着外繁种子行业的快速发展，种子贸易不论品种还是数量都在飞速发展，国家对有害生物传入我国的风险分析和管理力度也随之加大，相关的检疫政策和技术、资金投入逐步到位，实验室的任务和工作量也呈逐年上升趋势。今年上半年，检测种子已经达到900余批，累计项目4000余个。科研方面，实验室目前承担国家质检总局科研项目一个，甘肃省科技厅科研项目一个，独立完成甘肃局科研项目“番茄溃疡病快速检测技术研究”，参与并完成国家质检总局制标项目“外繁种子检疫操作规程”一个，目前在研项目“番茄主要检疫性病害蛋白芯片快速检测技术研究”，“五种检疫性病害快速免疫PCR检测试剂盒研发”，将为种子检测实现高通量、灵敏度奠定扎实的基础。　　面对未来，任重道远。该实验室运行5年多来，共检测种子样品3800余批，累计截获种子和植物产品携带的病虫害240批，检出率高达9.5%。2005年，从进口开心果上截获二类危险性害虫谷斑皮蠹 2006年，从荷兰进口的雏菊种子上截获国家二类危险性病害烟草环斑病毒 2007年，分别在“浩丰种业”的麦杆菊外繁种田和“山西利马种业”的翠菊外繁种田间采集的样品中，检出“烟草环斑病毒”，在出口的石竹种子中首次检测到“香石竹环斑病毒”。今年，该实验室继续加大监测力度，提高抽样的代表性，加强对田间病虫害的检测，加大科研投入力度，将力争通过国际种子协会的种子检测能力认证，使种子的检测、科研水平达到国际水准，更好地为国内种子检测市场服务。实验室也将以立足国内，利用自身优势，联合科研院所，加强技术研发，成为全国一流的种子检疫实验室为发展目标，力争为甘肃的经济建设和农业发展，特别是河西这个具有特色的制种基地健康、可持续发展作出更大贡献。　　相关链接　　甘肃局外繁种子重点实验室　　外繁种子重点实验室是一支装备过硬、素质过硬的队伍。这里汇聚了包括一名细胞与分子生物学专业留美博士在内的7名专业技术人员 实验室面积500平方米，其中达到国内先进水平的洁净实验室250多平方米，设备投资共计约650万元，有PCR扩增仪、高速冷冻离心机、酶标仪、凝胶成像系统、荧光显微镜、Viteck全自动细菌鉴定仪、实时定量PCR仪、荧光分光光度计、低温冰箱、CO2培养箱等电聚焦电泳仪、MILLIPORE超纯水系统、全自动灭菌器、解剖镜、生物显微镜、显微成像系统等大型仪器设备10多台，小型设备30余台。在同属甘肃检验检疫局中心实验室的食品理化和金属化矿实验室还有双道原子荧光光度计、原子吸收光谱仪、蛋白质测定仪、气相色谱——质谱连用仪、高效液相色谱仪等，都是在必要时可以利用的仪器设备。　　目前该实验室已经能够开展的种子检测项目有：种子带致病真菌、细菌、病毒、害虫和线虫，种子中混杂的杂草种子、种子净度、发芽率、千粒重、水分、转基因检测等。自实验室建成以来，已从200多批次种子中分别检出了包括烟草环斑病毒在内的各种病毒、细菌、真菌性病害240次，既为种子的顺利出口提供了保障，又为甘肃省农业安全生产架起了保护屏障。

大科学装置是打造原始创新的国之重器。截至目前，我国投入运行和正在建设的大科学装置达到50多个，在材料、能源、生命、工程技术等学科领域的布局框架已初步成形。如果说高海拔宇宙线观测站是捕获高能粒子雨的巡天探测装置，那么位于广东的散裂中子源就像是一个超级显微镜，可以为材料科学、生命科学等提供重要平台。中国散裂中子源2018年建成，成为世界四大脉冲散裂中子源之一。如今，这一大科学装置已有四台谱仪正式投入运行，成为重要的原始创新策源地。位于广东东莞松山湖的中国散裂中子源，科研人员正在调试的这台谱仪设备，在改造升级之后将用于航空航天、高铁等大型高端部件的残余应力可靠性检测。本文图片来自央视新闻中国科学院高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任 张俊荣：我们现在在做的调试正在给下一个用户实验做准备，他们做的这个材料是高端轴承，我们现在重要的是要推进这个国产的高端轴承的一个突破。运用于航空发动机的国产高端轴承要想通过鉴定投入使用，就需要测量它的残余应力并提升加工工艺，这也是散裂中子源的重要任务之一。由于中子不带电，穿透性强，可研究高温、高压、极低温、强磁场等极端条件下的物质特性，在研究高端轴承等大型部件内部结构和应力方面具有独特优势。服务全球2600多位用户，完成课题超500项中国散裂中子源正式运行以来，加速器质子束流打靶功率达100千瓦，提前一年半达到设计指标。目前已服务全球2600多位用户，完成课题超过500项，包括新型锂离子电池材料结构、太阳能电池、芯片中子单粒子效应等，同时也开展了航空材料、可燃冰、页岩气和催化剂等领域的前期研究。二期工程即将启动，谱仪将扩建到20台左右目前，中国散裂中子源正准备进行二期工程建设，未来谱仪数量将扩建到20台左右，打靶功率将从100千瓦提升到500千瓦，意味着在同样实验精度下，数据采集时间是原来的1/5，而且可以研究更小的样品，观察更快的过程，为前沿科学研究、国家重大需求和国民经济发展提供更先进的研究平台。

2022年12月29日下午，中国散裂中子源（CSNS）工程材料中子衍射谱仪成功出束，开始带束调试，标志着谱仪设备研制与安装的成功。工程材料中子衍射谱仪是散裂中子源科学中心与东莞材料基因高等理工研究院共同建设的国内唯一的飞行时间工程材料谱仪，也是CSNS继多物理谱仪和大气中子辐照谱仪后完成建设的第三台合作谱仪。为确保工程材料中子衍射谱仪的建设，工程材料中子衍射谱仪项目组、中子科学部相关专业组、散裂中子源科学中心与东莞材料基因高等理工研究院相关部门和衷共济，克服众多重大技术挑战，克服谱仪建设期间多次疫情的影响，保证了谱仪设计、研制、安装与调试的顺利进行。工程材料中子衍射谱仪具备应变、应力、织构和布拉格边透射成像等功能，尤其适合大型、复杂工程结构件的应力测量分析，能实现原位拉压力学加载和高低温加载，以及长周期疲劳加载等模拟服役条件的多种不同研究条件的需求。工程材料中子衍射谱仪将为众多领域国家重大需求的新型材料研发、关键装备无损检测、服役寿命管理等提供不可替代的研究手段，为解决我国在材料与装备制造高技术领域的一些重大科学问题，提供关键技术支撑。

热烈祝贺中国散裂中子源微小角中子散射谱仪通过验收NEWS 近日，经过来自华南理工大学、中国科学院长春应用化学所、中国科学院上海高研院、中国原子能科学研究院、香港城市大学等单位的验收组专家的一致同意，世界首台基于散裂中子源的微小角中子散射谱仪项目顺利通过了验收。图片来源于https://ihep.cas.cn/xwdt2022/gnxw/hotnews/2023/202307/t20230717_6810784.html重要意义 微小角中子散射谱仪将应用于关系国计民生的重大前沿科学问题攻关，为粤港澳大湾区和我国的相关产业技术升级提供先进的研究支撑平台。解决方案 中国散裂中子源的科研工作者在能量分辨中子成像谱仪上开发了小角中子散射和小角X射线散射（SAXS）的联用方法学。 其中，由Xenocs公司提供的Nano-inXider作为重要基础硬件，根据科研工作者对联用SAXS技术参数和相关结构的要求，Xenocs公司的专业SAXS工程师在标准版Nano-inXider做出了以下改造：针对面向线站轨道及中子真空管道的物理结构，对Nano-inXider进行了整体框架及底部轨道的重新设计及改造；为了更好地使用联用方法学对样品进行测试，Xenocs团队同时对样品腔及样品台进行了联用改造，考虑到固体样品、粉末样品及液体样品等不同形态下的测试需求，满足了实时原位同步采集中子散射及X射线散射结果的要求；另外为了最大提升Nano-inXider的测试效率，对其进行了联用模式和离线模式的不同适配。在联用模式下，通过电子学器件的联动，使其可与中子谱仪实现安全联锁联控，并通过软件的控制实现联用模式测试结果的一键触发及同步采集。硬件部分- 整体框架- 底部轨道- 样品台- 样品腔软件、电子学部分- 安全联锁- 测试模块 Nano-inXider因其简单易用的特点，以及智能化、集成化的设计使其适用于各种实验室环境。Xenocs致力于为客户提供全方位、专业化、实时且周到的服务，满足您多样化的需求。

什么是中子星？它们在宇宙中以怎样的方式存在？如何发现中子星？这些科学谜团正在被天文学家慢慢揭开。基于国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST）的时域巡天数据，我国天文学家发现了一颗距离地球大约1037光年、处于双星系统中的宁静态中子星。这颗中子星的质量约为太阳的1.2倍，其伴星是一颗类似太阳但比太阳更红更暗的恒星。相关研究成果9月23日在线发表于《自然天文》杂志。找到它们如同“大海捞针”“这是继2019年认证一颗宁静状态的恒星级黑洞后，LAMOST黑洞猎手团队在探寻致密天体领域取得的又一项重要成果。”论文通讯作者、中科院国家天文台研究员刘继峰强调。所谓中子星，是指8—25倍太阳质量的大质量恒星演化到生命末期，发生剧烈的超新星爆炸后，在中心形成的密度极高天体。它与白矮星、黑洞一起成为不同质量恒星的生命终章。1967年，天文学家发现了第一颗脉冲星，经过几位天文学家一年的努力，最终证实这就是一颗正在快速自转的中子星。这一发现使中子星从一个理论猜想变成了一个可被实际观测的真实天体。从此以后，天文学家开始利用各种不同的方法来搜寻发现中子星。他们通过高速旋转的中子星产生的脉冲信号，来捕获中子星；或通过双星系统中致密天体吸积伴星的气体物质形成吸积盘，发出明亮的X射线，来找到中子星；还可以通过双中子星并合发出的引力波，来发现中子星。然而，与宁静态黑洞一样，那些既探测不到脉冲信号又没有发出X射线的宁静态中子星，也是宇宙中难以发现的、深藏不露的神秘天体。在浩瀚的宇宙中搜寻这些宁静态的中子星或者黑洞，绝对是“大海捞针”。“如何找到合适的方法发现这些宁静的中子星或黑洞，是天文学家研究致密天体家族及其物理性质的关键。”论文通讯作者、厦门大学顾为民教授说，而LAMOST是在漫天星海中“大海捞针”的利器，利用其大规模巡天优势和速度监测方法，有望发现一批深藏不露的黑洞和中子星。打破搜寻致密天体的观测限制在利用LAMOST时域巡天数据开展黑洞和中子星等致密天体搜寻计划时，研究人员发现了一个光谱不同于单星的特殊双星系统。“该双星系统由一颗0.6倍太阳质量的红矮星和一颗未被望远镜探测到的不可见天体组成，这个不可见天体极可能是一个致密星。”论文第一作者伊团博士介绍。接着，研究团队又利用美国帕洛玛天文台的5米海尔望远镜进行后随观测，并结合美国凌日系外行星巡天卫星（TESS）的高精度测光观测进行了进一步的分析和测定，从而确认该双星系统的致密天体是一颗质量约为太阳1.2倍的中子星。借助欧洲航天局的盖亚望远镜（Gaia）数据进行测距后，研究人员发现这个双星系统距离地球非常近，和地球相距大约1037光年。研究人员还发现，这颗身穿红色外衣的红矮星作为伴星每过6.6个小时就会和她的“王子”——中子星“共舞”一周，循环往复，从不间断。由于中子星的强大潮汐力作用，作为其伴星的红矮星被“瘦身”成了水滴状，像一颗闪耀的“红宝石”默契地围绕中子星身边。更重要的是，该双星系统的中子星并没有在吸积红矮星上的物质，周围也没有吸积盘的存在，因此无法探测到明亮的X射线。研究团队利用“中国天眼”（FAST）对其进行了一个小时的射电观测，同样也没有观测到这颗中子星的脉冲信号。也就是说，这是一颗宁静态中子星。“值得一提的是，LAMOST领先世界的光谱获取率和大规模巡天的绝对优势使得天文学家可以利用视向速度监测方法来发现宁静的黑洞、中子星等致密天体，打破了依赖于探测脉冲信号、X射线等来搜寻致密天体的观测限制。”刘继峰说，这种方法为发现处于双星系统中的宁静态致密天体开创了新途径。

3月3日，国家自然科学基金委员会在我校举行由钟掘院士负责的国家重大科研仪器设备研制专项&ldquo 材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪研制&rdquo 项目启动会，会议由国家基金委工程与材料科学部副主任、该项目管理工作组组长黎明主持。　　国家基金委高瑞平副主任，国家基金委计划局局长孟宪平，教育部科技司雷朝滋副司长，湖南省科技厅姜郁文总工程师，基金委项目管理工作组专家谭建荣院士、雒建斌院士，教育部项目监理组专家南策文院士，中国原子能科学研究院柳卫平副院长，校领导高文兵、周科朝等出席了会议。　　&ldquo 材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪研制&rdquo 项目以中南大学为依托单位，中国原子能科学研究院参加承担，经费7600万元，项目周期5年。项目将通过五年时间研制成功材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪，用于探测材料/构件深部残余应力场和宏观应力场、构件损伤缺陷及周围应力场以及材料组成相应力，服务于材料设计、构件与材料一体化设计制造与服役性能的科学评估、重大装备安全运行的条件保证等 探索多相材料组成相之间的内应力状态及其相互作用与变化、循环应力作用下材料/构件的损伤形成机理及其演变等科学规律。　　高瑞平副主任、雷朝滋副司长分别强调指出：中子谱仪项目是基金委工程与材料科学学部首批获批的重大仪器专项项目，希望中南大学和原子能院紧密合作，积极推动项目的实施。　　我校党委书记高文兵致辞表示：该项目对学校的学科有很大的作用，感谢国家基金委对中南大学的支持，并承诺按照国家基金委的要求做好项目管理和服务，与合作单位原子能研究院一起在人、财和物方面全力给予保障和支持。　　项目负责人钟掘院士代表项目组向基金委、教育部领导及专家组详细汇报了项目的整体规划、拟解决的关键科学与技术问题、研究内容与具体工作安排、任务分工等情况。基金委项目管理工作组和教育部监理组及与会的领导和专家就项目工作计划进行了质询并参观了实验场地，考察了工作环境和技术支撑条件。　　项目管理工作组和监理组专家和与会领导围绕项目方案和计划进行了认真讨论，一致认为，该项目科学意义和工程意义重大，工作基础和工作条件良好。中南大学团队长期研究高性能材料与构件及装备制造，结合航空构件对其制造与服役过程内部应力的产生、发展与演变进行多科学视角的探索研究，在残余应力测试与建模、缺陷无损探测、机构运动建模与精密定位控制方面研究经验丰富 中国原子能科学研究院拥有高通量研究堆装置，为本项目仪器的建设提供了前提条件，在中子光学理论、中子传输与探测元器件等的研制和射线屏蔽系统的设计建造等方面具有深厚的研究积累，在建设中子谱仪的国际合作方面具有丰富经验。中南大学和中国原子能科学研究院优势互补，强强联合，充分整合了现有相关资源和研究队伍，确保本项目跨学科跨领域深度合作、顺利实施，为该谱仪的研制提供了保障。该项目的目标明确、内容合理、指标先进、总体实施方案可行，一致同意该项目启动。　　姜郁文总工程师、柳卫平副院长、孟宪平局长先后在会上表示，将与中南大学通力合作，充分利用中子源和中子光学的研究基础、研究条件和经验，保质保量的完成中子谱仪研制任务。

在4月24日召开的全国保护种业知识产权打击假冒伪劣套牌侵权视频会上，农业农村部宣布全国农作物品种DNA指纹库公共平台正式上线运行，并公布了全国首批打假维权种子检测机构推荐名单。　　首批推荐的20家种子检测机构，具备了粮食、油料、蔬菜等10多种作物DNA分子快速检测能力，能够覆盖全国主要制种用种区域，基本满足各地种业监管执法和种子企业、科研单位维权打假等专业检测需求。　　据了解，种子检测机构与将与农作物品种DNA指纹库公共平台紧密衔接、有效运行，大大提高品种DNA快速检测能力和效率，实现科学识假、准确辨假，为保护种业知识产权、打击假冒伪劣套牌侵权提供技术支撑，在加快建立品种身份证制度、推行全链条全流程监管、全面净化种业市场等方面发挥重要作用。农业农村部首批20家种业打假护权检验机构推荐名单序号机构名称法人单位检验项目范围通讯地址邮编联系电话联系人常规检测项目范围DNA指纹检测项目范围1农业农村部全国农作物种子质量监督检验测试中心全国农业技术推广服务中心扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）玉米、稻和小麦品种真实性SSR北京市朝阳区麦子店街20号楼100125010-59194513刘丰泽2农业农村部植物新品种测试中心农业农村部科技发展中心/玉米、稻、结球白菜、辣椒品种真实性SSR北京经济开发区荣华南路甲18号科技大厦100176010-59198193韩瑞玺3北京玉米种子检测中心北京市农林科学院扦样玉米、稻、小麦、大豆、高粱、结球白菜、西瓜、黄瓜、辣椒、向日葵品种真实性SSR，番茄品种真实性Indel北京市海淀区曙光花园中路9号100097010-51503350王凤格4北京小麦种子检测中心北京市农林科学院扦样小麦、玉米、稻、高粱、辣椒、黄瓜、西瓜、结球甘蓝、结球白菜、甘薯、向日葵、甘蔗、豌豆、蚕豆品种真实性SSR，番茄品种真实性Indel北京市海淀区曙光花园中路9号100097010-51503966庞斌双5北京蔬菜种子质量监督检验测试中心北京市农林科学院扦样、水分、净度、发芽率（豆类、瓜菜类，覆盖包衣种子）；纯度和品种真实性（豆类、瓜菜类）、蔬菜种子健康。番茄、西瓜、结球甘蓝、黄瓜、辣椒、大白菜品种真实性SSR北京市海淀区曙光花园中路9号100097010-51502194卢 艳6北京市种子质量监督检验站北京市种子管理站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）玉米品种真实性SSR北京市海淀区西直门外上园村甲3号100081010-62248650律宝春7河北省农作物种子质量检验站河北省种子总站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）玉米、小麦品种真实性SSR石家庄建华南大街103号0500310311-85697860李承宗8江苏省农作物种子质量检验中心江苏省种子管理站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻品种真实性SSR江苏省南京市中山北路283号210009025-86263531杨 华9农业农村部植物新品种测试（杭州）分中心中国水稻研究所/稻品种真实性SSR浙江省杭州市富阳区稻所路28号31140018857103668孙燕飞10安徽省种子质量监督检验站安徽省种子管理总站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻、玉米品种真实性SSR合肥市滨湖新区洞庭湖路3355号23006113721117265胡晓玲11湖北省农作物种子质量监督检验测试中心湖北省种子管理局扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻、玉米品种真实性SSR武汉市洪山区狮子山街王家湾特1号430070027-87208528 027-87394014付 玲12湖南省种子质量检测中心湖南省种子质量检测中心扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻、玉米品种真实性SSR长沙市远大一路480号41001613055172364龙利平13华智种子质量分子检测中心华智检测技术有限公司水分测定、净度分析、发芽试验、扦样（水稻、玉米、小麦、大豆、油菜、甜瓜、西瓜、棉花、辣椒等禾谷类种子、豆类种子、油料类种子、瓜菜类种子）水稻、玉米、大豆、向日葵品种真实性SSR湖南省长沙市芙蓉区合平路618号41000115274947214熊 莹14农业农村部农作物种子质量监督检验测试中心（深圳）深圳市农业科技促进中心扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻、玉米品种真实性SSR深圳市南山区西丽街道茶光路与沙河西路交汇智谷产业园E座16-18楼51800017727801394刘 晋15广西壮族自治区农作物种子质量监督检验站广西壮族自治区种子管理站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻、玉米品种真实性SSR南宁市七星路135号广西壮族自治区农业农村厅2号楼5楼53002213977137569覃德斌16重庆市种子质量检测站重庆市种子站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻、玉米品种真实性SSR重庆市南岸区南坪东路二巷12号400060023-89020032赵良建17四川省种子质量监督检验站四川省种子站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）稻、玉米品种真实性SSR成都市玉林北路5号61004115882358231肖 伦18陕西省农作物种子检验站陕西省种子工作总站禾谷类、豆类、纤维油料类、瓜菜类扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）玉米品种真实性SSR西安市凤城三路1号710018029-86522181张 英19甘肃省农作物种子质量监督检测中心甘肃省种子总站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）、马铃薯种薯健康玉米品种真实性SSR甘肃省兰州市城关区段家滩路195号7300200931-4873018孟思远20新疆生产建设兵团种子质量监督检测中心新疆生产建设兵团种子管理总站扦样、水分、净度、发芽率、真实性和品种纯度（田间小区种植）玉米品种真实性SSR新疆乌鲁木齐市高新区昆明路103号8300 110991-3859513辜立新

直径只有原子的十万分之一，质量为1.6749286 ×10-27千克，平均寿命为896秒… … 　　这是中子，原子核包含的两种粒子之一，算得上“微不足道”。　　然而，正是这般“微不足道”的中子，“落在”广东的“制造业之都”东莞，扎根巍峨山下、松山湖边，4年多来，“散裂”出科研的“庞然密林”：　　500多人的“科研天团”、800多项研究课题、3800多名注册用户来了；一批高校院所、实验室、研发机构、青创基地接茬落户，一群群教授、研究员甚至院士常常在不经意间和寻常“老莞”擦肩而过；松山湖科学城和深圳光明科学城一道被纳入大湾区综合性国家科学中心先行启动区… … 　　一切变化，还要从一群人和一个大科学装置——中国散裂中子源说起。　　磁 吸　　小小中子，看不见、摸不着，却吸引一流科研机构、重大科技基础设施纷纷前来，对海内外高端创新资源的集聚效应日益显现　　现任中国科学院高能物理研究所所务委员、东莞研究部副主任王生，就是这群人中的一个。　　2017年6月，他和中科院院士、中国散裂中子源工程总指挥陈和生，高能所副所长、东莞研究部主任陈延伟，一起接待了来调研的时任中科院副院长王恩哥。彼时，距离中国散裂中子源首次打靶成功、获得中子束流还有两个多月。　　说起散裂中子源的用处，陈和生有一段比喻：“散裂中子源就像‘超级显微镜’，是研究物质材料微观结构的理想探针，为我国材料科技、物理、化学化工、生命科学、资源环境和新能源等领域的研究提供了一个技术先进、功能强大的科研平台。”　　这其中的材料科技，就是王恩哥的专业领域。当年底，在王恩哥发起推动下，广东首批4家省实验室之一的松山湖材料实验室启动建设，并于次年4月注册成立，选址就在距离散裂中子源数公里开外。至今，实验室已聚集600多名科研人员，引进创新样板工厂团队25个，注册成立38家产业化公司，注册资本超过3亿元。　　小小中子，看不见、摸不着，甚至不带电，竟有如此强的“磁吸力”？　　对此，王生科普道，中子和X射线一样，都是研究物质结构和动力学的强有力工具，但与后者主要和原子核外电子发生作用不同，中子是与原子核作用，即“遇见”原子核时发生散射或反射，通过分析中子的飞行轨迹，反推出原子核的内部结构，从而进行科学研究，“因此，在‘透视’材料微观结构和性能，研发新型前沿材料上，散裂中子源有不可替代的作用。”　　为国家探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术，这是王生和同事们不远千里从北京来到广东，花6年半时间建设大科学装置的初心。　　其实，我国早在本世纪初就开始谋划建设散裂中子源，最终确定由中科院和广东省共同建设，落地东莞松山湖。如今，中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源，总投资约23.5亿元，设备国产化率达到90%以上，装置整体设计先进，研制设备质量精良，靶站最高中子效率和3台谱仪综合性能达到国际先进水平。　　这台投资规模巨大的“国之重器”，结束了珠三角地区没有国家大科学装置的历史。“中国散裂中子源在东莞的成功建设，展示了广东省引进大科学装置、推动科技创新的决心和成就，吸引了国内许多一流的科研机构落户广东，共同建设大科学装置。”陈和生感慨。　　中国散裂中子源规划建设时，还没有“粤港澳大湾区”的概念。“落地东莞是富有远见的决定，有利于优化中国大科学装置的布局，把基础研究和应用基础研究的雄厚实力、珠三角地区强劲的经济实力，以及对科学技术和产业升级的迫切需求结合起来。”东莞市委副书记、松山湖高新区党工委书记刘炜说，中国散裂中子源的磁吸效应对海内外高端创新资源的集聚效应日益显现。　　香港大学教授黄明欣长期从事材料研究，过去他需要向国外的散裂中子源申请机时，设计好实验步骤，把材料寄到国外，做好实验之后，再传回数据。2018年8月，中国散裂中子源正式投入运行。“在自家门口做实验，太方便了。”当时，具有广泛应用前景的“超级钢”正进入黄明欣的视野。利用中国散裂中子源的通用粉末衍射仪，他的团队发现了强度高而且韧性好的“超级钢”微观机制，为改进这种钢的断裂、韧性和腐蚀性等问题提供了关键数据支撑。　　如今，以中国散裂中子源为起点，广东重大科技基础设施实现了“从0到1”“从1到多”的跨越，江门中微子实验、惠州的强流重离子加速器和加速器驱动嬗变研究装置等一批国家重大科技基础设施先后落地建设，探索未知世界、发现自然规律、引领技术变革。　　撞 击　　这一撞，不仅“撞”出了中子束流，还“撞击”着东莞的“世界工厂”城市理念，“撞”出巨大的发展空间　　“你看，散裂中子源装置主要包括1台负氢离子直线加速器、1台快循环质子同步加速器、2条束流输运线、1个靶站，以及一期3台谱仪。”实验楼的沙盘模型前，中国散裂中子源研究员李晓挨个介绍不同设备的名字和用处。　　“简单说，就是用高能质子束去撞击重原子靶。这里面最关键的是加速，跑不快，撞不开，一切都是空谈。”李晓说，经过直线、循环加速，质子束的速度被提升到0.9倍光速，然后“轰”一下，被撞出来的中子四散飞奔。　　整个过程，用时约0.02秒。然而，从北京的中科院高能所大院到东莞山脚边的第一条中子束流，这条路，科学家们却走了十几年。　　王生全程参与了散裂中子源的建设和运行，“不仅装置极为庞大，而且部件繁多，工艺极其复杂。大家为同一个目标汇聚在这里，记不清度过了多少个不眠之夜。”　　国内首次研制快循环同步加速器的25赫兹交流磁铁；创新性提出谐振磁铁电源的谐波补偿方法，解决了多台磁铁之间的磁场同步问题，效果优于国外散裂中子源… … 一个个技术挑战被逐一攻克。　　2017年8月，中国散裂中子源首次打靶成功。当时，人们可能想不到，这一撞，不仅“撞”出了中子束流，还“撞击”着东莞作为“世界工厂”的城市理念，为这座城市、广东，乃至后来的大湾区，“撞”出巨大的发展空间。　　撞击而来的中子束流，慢化后通过中子导管引入特定的谱仪，即可开展实验研究。在一期工程已建成并对外开放3台谱仪的基础上，中国散裂中子源还与各高校、研究机构等积极开展合作，共同建设8台合作谱仪。“每个谱仪就相当于一个实验站，对应不同的实验领域和方向。”王生解释。　　其中，由东莞理工学院投资8000万元，联合中国散裂中子源和香港城市大学建设的多物理谱仪是国内首台中子全散射谱仪，可用于不同有序度材料的结构研究。自2021年10月正式向全球的科研人员开放以来，香港中文大学、香港科技大学、香港理工大学、澳门科技大学等高校的用户在这里开展多项实验研究。　　从最初不为人所知，到吸引各路“科研天团”纷至沓来，对科学的向往像涟漪般，在这里圈圈荡开。　　从2012年中国散裂中子源土建动工开始，王生每年待在东莞的时间超过300天，早就把这里当成了自己的第二个家。以前，他总觉得东莞是个遍地车间的“大工厂”，但随着周边聚集起越来越多“学术大咖”、科研“大牛”，看着一排排人才公寓、科研院所等鳞次栉比，他明显感受到，科学城的成色愈加鲜明了。　　当然，作为开放共享的平台，中国散裂中子源同样服务于建造它的中科院高能物理研究所的科学家，开展相关学科的前沿研究。散裂中子源的开放运行也已吸引一些国际一流专家来高能所工作。但王生说，他们自己也要像大家一样申请机时。散裂中子源主要服务于国家战略需求，为利用这个平台开展研究的科学家提供最好的研究条件和科研服务。2018年以来，中国散裂中子源完成7轮开放运行，科学产出重点在航空航天、量子、能源、合金、高分子、信息材料等领域，目前已在《科学》《自然通讯》《先进材料》《美国化学会志》等期刊上发表文章120余篇。近年来中国中子散射用户快速增长，今年上半年收到课题474项，同比增长89%，国家重大需求用户增长较快。　　“目前，我们一年开放机时超过5000小时，运行效率达到97%，仍然供不应求。”王生坦言，现在只有1/3的申请能得到满足，只能尽量增加开放时间。好消息是，中国散裂中子源正在布局二期工程。届时中子谱仪总数将达20台，加速器打靶束流功率将从100千瓦提升到500千瓦，研究能力将大幅度提升。　　散 裂　　中子“扎根”，“散裂”出“庞然密林”，许多创新研究在东莞和大湾区落地，科学装置的建设也推动当地产业迭代升级，“科技创新+先进制造”被定义为城市特色　　在王生推荐下，记者来到南方医科大学附属东莞医院（东莞市人民医院）。一栋新的大楼已经封顶，楼体上的蓝色条幅写着“东莞市人民医院硼中子俘获治疗（BNCT）项目治疗中心大楼”，紧挨着它，另一栋 “BNCT研究楼”也在施工中。　　这是落户在该院的硼中子俘获治疗项目——中国散裂中子源“散裂”出的一个重大成果，今年底将竣工并安装第一台实验机。　　“项目建成后将立足东莞、辐射大湾区，为恶性肿瘤等患者提供全新的治疗手段，并大力推进恶性肿瘤治疗和研究领域的发展。”该院党委书记蔡立民说。　　硼中子俘获疗法开创了攻克恶性肿瘤的新途径。它利用了含硼药物进入人体后会在癌细胞中富集，并且能够俘获热中子的特性，通过用热中子照射，发生俘获反应产生的约230万电子伏裂变能，仅作用在约10微米的癌细胞上，彻底破坏其遗传链结构，使其不能修复而死亡；同时周围不含或极少含硼的正常细胞在中子照射下不受伤害，从而精准杀伤恶性肿瘤。　　放眼国际，硼中子俘获治疗设备已在日本上市。东莞能突破这一关键核心技术的自主可控，得益于院地企之间的一次联动：2018年东莞市两会上，中科院高能物理研究所副研究员、后来成为BNCT治疗端运行负责人的童剑飞提交了一份建议书，报告了陈和生院士团队自主研发的我国首台加速器硼中子俘获治疗实验装置，并提出有技术转化的价值。东莞十分重视，经过审慎评估，决定在东莞市人民医院建设硼中子俘获治疗项目。　　“这不仅是一个造福患者的治疗项目，未来在治疗规范、适应症以及硼药等相关领域的基础研究前景广阔，也将是一个肿瘤相关人才聚集和团队创新的绝佳科研平台。”虽然项目真正应用到临床还得再等几年，但蔡立民已十分憧憬。　　自中国散裂中子源投入正式运行以来，来自粤港澳大湾区的用户超过1/4，许多创新研究在东莞本地和大湾区实现了落地。反过来，中国散裂中子源的建设也离不开各方的配套设备供应，这推动着本地产业的迭代升级。“我们在有意培养广东本地的厂商来合作解决问题。为了把装置的指标推到极致，经常需要最前沿的技术。”王生说。　　就拿中子衍射谱仪闪烁体探测器来说，乍看只是个其貌不扬的金属盒子，却是散裂中子源谱仪的关键核心装备。“它的探测有效面积非常大，在散裂中子源的中子探测领域里，可以提供非常全面、更加多维的信息。”东莞理工学院科技创新研究院副院长魏亚东说。　　过去，中国散裂中子源中子检测关键设备依赖国外进口。为实现国产化，自2019年5月开始，散裂中子源科学中心与东莞理工学院共建了先进探测技术联合实验室，联合开展先进粒子探测技术研究。研究团队先后成功突破探测器光纤加工塑形、闪烁屏精密成型和波移光纤端面耦合等一系列关键制造技术。目前，为散裂中子源量身定制的闪烁体探测器已实现批量生产，并通过中子束流测试，关键性能达到相关设计指标，即将安装到谱仪上。　　虽然是定制实验设备，不可能给实验室创造很大的出货量，但在魏亚东看来，为实现批量自动化生产，实验室师生共同研发了独一无二的制造加工设备，将来可以在中子探测器的工程化和装备制造的产业化方面，开拓新的空间。　　影响更深远的“散裂”，还折射在东莞的城市气质上。陈和生清楚地记得，打靶成功当晚，几个年轻人在餐馆用餐，相关的电视新闻正好播出，一个陌生人听闻他们是中国散裂中子源的科研团队后，临走时悄悄为他们结了账。“虽然是件小事，但能感觉到东莞市民对团队的尊重。”陈和生说。　　“源头创新、技术创新、成果转化、企业培育”，如今，东莞打造了全链条创新体系，技术创新活跃度迅速提升：2021年，全市研发经费支出占GDP的比重达到3.54％，位居广东省第二；科技创新综合竞争力挺进全国城市20强… … 　　“科技创新+先进制造”被定义为未来5年东莞的城市特色。“东莞将进一步加大科技创新赋能力度，与粤港澳大湾区其他城市错位发展，形成最佳拍档，扎扎实实推进自身的高质量发展。”东莞市委书记肖亚非说。　　这样的愿景，离不开王生和同事们的努力，离不开中国散裂中子源等大科学装置对科研、产业乃至城市的持续磁吸、撞击、散裂。一个中子与一座城的奇妙反应，还在继续… …

p style="text-align: justify text-indent: 2em "近日，由中国科学院高能物理研究所研究员梁天骄、上海交通大学物理与天文学院教授陈黎明、中科院物理研究所研究员吴令安组成的研究团队，探索出用于真实物体的单像素中子成像新方法。该方法通过深硅刻蚀和填充高中子吸收截面粉末的方式制作出中子调制器件，使中子束穿过调制器件后在空间上的分布具有预设置的涨落；照射在成像对象上，利用不具有空间分辨能力的单像素探测器收集信号；将该信号和预设置的调制图案通过强度关联还原出成像物体的像，空间分辨率达到100微米。此外，研究人员还结合飞行时间成像模式，使成像的波长（能量）分辨率可达0.4%（@1埃），且每帧图案仅需1000左右的中子计数。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "上述实验在中国散裂中子源20号束线完成，与现有中子透射成像相比，该方法成本低、装置简单，不仅适用于较低强度的紧凑型中子源，而且在上述两方面更加适用于诸如可移动式的激光驱动脉冲中子源，在工业应用、材料科学和生物学上将具有应用前景。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "中子成像利用中子的高穿透性和对轻元素灵敏等特性，在无损检测中具有意义。随着中国散裂中子源、中国先进研究堆等大科学装置的建成，中子成像有望在我国众多领域的研究与应用中发挥重要作用。但大型中子源机时紧张且不具有移动性，限制了其应用。然而，对于紧凑型中子源，其强度又难以在可接受的时间范围内使用传统中子成像的方法得到高空间分辨的二维图像。此外，利用散裂中子源的脉冲时间特征，时间飞行（time-of-flight，ToF）成像模式可进行波长分辨，这对中子源强度提出更高要求，紧凑型中子源更不具备该能力。因此，独创一种利用较低强度、可移动式的脉冲中子源进行空间和时间分辨成像方法，成为中子成像实际应用的关键。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "单像素成像技术通过使用无空间分辨能力的探测器进行物理信号的采样，需要将大量在空间上进行调制的不同波场，按时间顺序投射到目标物体以获取空间分辨，进而重建出高空间分辨率的图像。目前，该方法已在可见光和X射线波段实现。工业应用和生物医学等领域希望使用较弱的中子源以实现高质量的中子成像，由此而催生了单像素中子鬼成像技术需求。相关研究成果在线发表在Science Bulletin上，高能所曾智蓉和物理所博士生何雨航、黄祎祎为论文的共同第一作者。研究工作得到国家重点研发项目、国家自然科学基金项目、中科院战略性先导科技专项、民用空间项目和科学挑战计划项目的支持。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927320306265" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong论文链接 /strongstrong/strong/span/a/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/083c1229-a585-4fe6-9b4e-1250f55d206a.jpg" title="图1.jpg" alt="图1.jpg"//ppbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "图1.中子单像素成像实验方案。插图是三维光学显微镜记录的典型调制模式/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/f90e753d-f47c-4338-982d-13db618ff702.jpg" title="图2.jpg" alt="图2.jpg"//ppbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "图2.归一化桶探测器信号和重建图像。（a）桶探测器记录的每一帧中子束线强度 上图为束线波动，下面两个线分别为加了字母N和条纹的束线强度；（b）物体N；（c）、（d）常规GI和卷积神经网络（CNN）分别从1024次采样中获取的物体N和图像。（e）条纹物体；（f）、（g）常规GI和CNN分别从512次采样中获取的条纹图像/ppbr//p

1月5日下午，中国散裂中子源（CSNS）能量分辨中子成像谱仪（ERNI）成功出束。初步调试测试显示，实现了大视场中子成像和布拉格边中子成像，成像空间分辨率优于25μm，布拉格边中子成像透射谱的最佳波长分辨率优于0.4%，表明谱仪设备研制与安装的成功。ERNI由广东省科学技术厅资助，是国内唯一的高分辨成像与衍射相结合的中子成像谱仪，2019年11月开始建设。能量分辨中子成像谱仪项目组、中子科学部各相关专业组和高能所东莞研究部相关部门通力协作，克服疫情影响，攻克了中子导管在线直接准直方法、多种成像模式耦合、高空间分辨和高时间分辨中子探测等创新关键技术，谱仪设计、研制、安装与调试顺利实施。中子成像与X射线成像互补，并具有深穿透、轻元素灵敏等独特的优势，ERNI可探测材料和器件内部数厘米深处的结构信息，具备多种表征手段：常规中子照相和中子CT可提供试样内部的缺陷、孔洞、裂纹等信息；布拉格边中子成像和中子衍射可获得材料内部晶体结构、磁结构和应力应变的二维/三维空间分布；中子光栅成像可对材料内部的磁畴结构进行3D可视化。ERNI将服务于国家发展战略需求和粤港澳大湾区的科技发展与产业升级，在新能源、新材料、高端装备制造等领域的材料和器/部件的研发与设计、加工制造、运行与服役性能评价等研究与应用中发挥重要作用，同时将应用于文化遗产和考古、植物生理学、地质、深海等特色研究领域。图（1）100mmx100mm试样的中子成像图图（2）分辨率测试板的中子成像图图（3）轧制304L不锈钢钢板的布拉格边透射谱

2023年1月4日下午，中国散裂中子源（CSNS）微小角中子散射谱仪成功出束，开始带束调试。微小角中子散射谱仪由广东省科技厅资助，是国际首台飞行时间多狭缝微小角中子散射谱仪，兼具常规小角、极化小角和多狭缝微小角模式，配备液体、高温、流变、停-留、磁场、小角/广角X射线等样品环境和实验条件，可同时测量0.3-1000纳米的多尺度范围，获取样品的中子衬度分布、绝对质量、基本形状以及散射体之间相互作用等信息。微小角中子散射谱仪是CSNS第四台出束的合作谱仪，2019年11月开始建设，时逢疫情，微小角中子散射谱仪项目组、中子科学部相关专业组、高能所东莞研究部相关部门团结奉献，协力创新，克服谱仪建设期间疫情的多重影响，攻克激光辅助多狭缝位置调节、陶瓷基体高位置分辨GEM探测器等首创关键技术，保证了谱仪设计、研制、安装与调试的顺利实施。首次出束测试获得的小角模式样品处中子飞行时间谱、微小角模式VSANS探测器处中子强度分布等结果表明谱仪光路与设计相符，标志着谱仪多狭缝技术方案有效实现，机械设备研制与安装成功。微小角中子散射谱仪将应用于关系国计民生的重大前沿科学问题攻关，例如：生命科学领域信使疫苗结构和作用机理、化学领域高分子基特种纤维加工成型关键技术、材料科学领域量子材料结构和性能关系、能源科学领域电池隔膜形貌调控等。微小角中子散射谱仪也将与CSNS已运行的小角散射谱仪互补，广泛应用于生物、医药、化学、材料、环境、物理等多学科领域研究，为粤港澳大湾区和我国的相关产业技术升级提供先进的研究平台支撑。

TPKZ-3-L种子尺寸分析仪由浙江托普云农公司提供，种子尺寸分析仪采用图像识别技术设计而成，可以在极短的时间内快速完成考种工作，测量种子长度尺寸。种子分析仪，也可以理解为能够测量种子尺寸的分析仪。　　种子尺寸分析仪也称智能考种分析仪，托普云农新设计研发的智能型自动考种系统。这款仪器可以在极短的时间内快速完成考种工作，是现代育种考种、种子研发中的常用仪器之一。仪器是基于图像识别技术，突破籽粒和感知数据采集等关键技术，研发了集玉米、大豆等散粒长、粒宽、千粒重等多参数一体化快速检测设备，实现考种过程的自动化、智能化，减少人力成本投入，去除人为误差干扰，加强了考种测量准确率，构筑了智能化考种测量方法，为农业遗传育种研究而服务。　　用途：能测量数量、千粒重、平均粒型、每一粒籽粒的粒型。玉米棒除外。　　功能特点：　　1.实时性：测量速度快，能够实时测量出籽粒的数量、粒长、粒宽、周长、面积、重量等参数。算法计算时间≤1s，大大缩短了测量的时间，为研究降低了时间成本。　　2.一键式：智能考种分析系统是基于图像识别技术，一键执行，马上计算出所有测量参数，降低人工操作性，减少人为误差，简化操作流程，一键得到测量结果。　　3.存储方式：测量数据的保存可以为研究提供详尽而细致的数据结果，智能考种分析系统配备了相应存储容量，可将所有数据导出excel到电脑，方便用户进行本地数据存储和数据对比分析工作，满足了数据存储的需要。　　4.适应范围：针对于籽粒考种，智能考种分析系统设置散粒考种范围包括大豆，玉米的考种需求。　　种子尺寸分析仪技术参数：　　1.数粒范围：50~20000粒　　2.数粒精度：圆形种子自动数粒误差≤±0.1%，长形种子自动数粒误差≤±0.5%，可手动修正保证结果准确。粒型误差≤±0.5%　　3.系统供电：DC5V，直接使用USB供电，可以外接电脑或者充电宝　　4.响应时间：5s内输出结果

中国散裂中子源（CSNS）是中国首台，世界第4台脉冲型散裂中子源，是国家“十一五”期间重点建设的重大科技基础设施项目，是国际前沿的高科技、多学科应用的大型研究平台。中国散裂中子源（图片来源：中国散裂中子源工程） 虽然，中国散裂中子源是继英国、美国和日本之后，世界上第四台散裂中子源，但是我国散裂中子源的功率却是英国的4倍，技术指标和综合性能进入国际同类装置先进行列，也意味着中国科学界对微观世界的进一步深入探索又增添了一个“利器”。 脉冲型散裂中子源，简单点来说，它就像一台“超级显微镜”，能在不对物质造成破坏的前提下“看穿”材料的微观结构。一个最直接的应用就是可以探明材料的“内伤”，在研究中子特性能力方面自然也杠杠的。中国散裂中子源的靶站谱仪的靶心（图片来源：中国散裂中子源工程） 我们都知道，在这个世界上有很多用肉眼观察不到的事物，所以后来基于对世界进一步探索的需求，科学家们发明了光学显微镜，接着又发明了分辨率更高，能够观察到更小细胞和病毒的电子显微镜。 在脉冲型散裂中子源发明之前，人们都习惯于用这两种显微镜去观察研究细菌、细胞等这些用肉眼不可能直接观察到的微观世界。 而脉冲型散裂中子源的能力比显微镜又更上一层，通过它观察到的世界也更微观，甚至能够绝对清晰地观察到植物根部的一滴水是如何通过动作一点一点地运输到枝叶上的。 脉冲型散裂中子源如何工作？ 那脉冲型散裂中子源，为什么能这么细微地探测物质微观结构和运动呢？ 其实中子是一种完全不带电荷的粒子，它不是利用X光进行同步辐射的。 每当物质的原子核和中子发生相互作用的时候，并不是所有的中子都能够从中间直接穿过，还有些中子在打算穿过原子核时会被弹飞，出现方向偏离的情况。 这时脉冲型散裂中子源的谱仪就会发挥作用，及时捕捉到飞行轨迹，然后再反推出原子核的内部结构，方便科研人员进行研究。 比如科学家在做水下可燃冰研究的时候，因为深水下的压力太大，需要用很厚的容器壁，其中的氮、碳、氢等轻元素又相对不易捕捉，而能从中穿过，并且对这些轻元素敏感，可以让可燃冰结构清楚分辨出的就只有脉冲型散裂中子源了。 如今，我国脉冲型散裂中子源这种技术已经运用到了检测高铁飞机的安全性和治疗癌症等各方面。 除此之外，在如航空发动机、深海潜水器、高铁轮轴系统等大型工程部件残余应力和服役性能检测，以及半导体芯片、新能源锂电与储氢材料等材料检测上都有很大的作用。 截至目前，中国散裂中子源已经在基础科学研究和国家重大需求领域取得了一大批重要成果，国内外注册用户已超过3400人。 期待这台超级显微镜更多的成果！