散裂中子源

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。

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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！

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… …

11月28日一大早，中科院高能物理研究所（以下简称高能所）研究员李晓就走进了中国散裂中子源的办公室，开始了新一天的工作。李晓2005年进入高能所攻读研究生，2010年博士毕业留所工作。2014年初，他来到东莞松山湖，参与到中国散裂中子源的建设中，见证着这个“大国重器”的建设和运行。目前，中国散裂中子源一年开放机时超过5000小时，运行效率达到97%；自2018年对外开放以来，已完成8轮用户实验共800多项课题。通过聚焦“四个面向”，中国散裂中子源有力地支撑了我国的科技前沿研究和基础研究，为实现高水平科技自立自强作出了贡献。设备国产化率超过90%散裂中子源就像“超级显微镜”，是研究物质微观结构的理想探针，能够为我国材料科学、物理、化学化工、生命科学、资源环境和新能源等领域提供技术先进、功能强大的科研平台。我国早在本世纪初就开始谋划建设散裂中子源，并于2011年在东莞开工建设。李晓目前在高能所东莞研究部加速器技术部工作，研究领域是“粒子加速器”的高频技术。“粒子加速器”是利用电磁场将带电粒子加速至高能量的装置，对中国散裂中子源意义重大。走别人没有走过的路，自然会遇到不少“拦路虎”。遇到瓶颈之时，李晓和团队都会想到中国散裂中子源建设中的一些人和事——70多岁的中科院院士陈和生为推进中国散裂中子源建设，长期在北京和东莞两地奔波。面对技术封锁，陈和生掷地有声——“回国自己干”“国家急需这样的大科学装置，我们不管怎么辛苦，都要坚持”。散裂中子源科学中心主任陈延伟在东莞一扎就是16年，把最美好的青春年华奉献给了科技事业……中国散裂中子源历经多年的设计与预制研究，在工程建设尤其是关键技术攻关中，凝聚了几代科学家的心血和汗水。2018年，中国散裂中子源完成验收，成为我国首台、世界第4台脉冲式散裂中子源，设备国产化率超过90%，一举填补了我国在脉冲中子应用领域的空白。谱仪数量将增加到20台新起点，再出发。中国散裂中子源正在准备升级工程，未来的谱仪数量将增加到20台，覆盖广大用户各方面的研究领域，加速器打靶和靶站功率将从100千瓦提升到500千瓦，设备研究能力大幅度提升。近日，国内首台高功率高梯度磁合金加载腔在中国散裂中子源正式投入运行。高功率高梯度磁合金加载腔是中国散裂中子源二期工程中必须突破的关键技术。李晓团队经过近10年预研，从基础材料和基本工艺着手，在国产高功率高梯度磁合金加载腔的研制上取得重大成果，其中磁环最关键的技术指标，比目前国际上公开报道的最高性能指标提高约30%。“作为年轻的科技工作者，要发挥自己的主观能动性，要敢于挑战这个世界最前沿或是最先进的技术，同时要把自己的视野打开，更多地参与到国际最前沿的竞争里面去。”李晓说。目前，中国散裂中子源拥有一支500多人的科研和工程团队，平均年龄不到37岁，许多青年科研人员已担任系统负责人。党的二十大报告指出，以国家战略需求为导向，集聚力量进行原创性引领性科技攻关，坚决打赢关键核心技术攻坚战。陈延伟说：“党的二十大报告赋予了科技工作者新的历史使命，我们将强化科技自立自强的行动自觉，久久为功，扎根基础研究和应用基础研究，为全面建成社会主义现代化强国贡献力量。”

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。

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。

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。

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。

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。

广东东莞大朗镇，松山湖科这里曾是一片荔枝林，如今坐落着一座“中子工厂”。中国散裂中子源（CSNS），我国迄今为止已建成的单项投资规模最大的大科学工程。它的建成，使我国成为继英国、美国、日本之后，世界上第四个拥有脉冲式散裂中子源的国家。前不久，中国散裂中子源二期工程组织了可行性研究报告评审。明年上半年，二期工程有望动工建设。散裂中子源是什么，为什么被称为“国之重器”？中国科学院高能物理研究所（以下简称中科院高能所）副所长、东莞研究部主任陈延伟打了个比方：“简单来说，散裂中子源就是一台‘超级显微镜’，其产生的中子如同‘探针’，可以清晰检测物质的内部结构。”陈延伟介绍，作为当今人类深度探索微观世界的有力工具，散裂中子源广泛应用于新材料研发、关键零部件的性能检测等热门领域，为材料科学技术、物理学、化学化工、生命科学、新能源等基础研究和应用研究提供先进的科研平台，对满足国家重大战略需求和解决前沿科学诸多领域的瓶颈问题具有重要意义。1 设备研制达到国际先进水平，核心设备国产化率达90%以上中子，组成原子核的基本粒子之一。中子有很多特质。它不带电，但有磁矩，能很好地帮助我们对磁性结构做研究；它穿透力强，具有非破坏性，能够原位地研究大的工程部件的残余应力和金属疲劳，为高端制造保驾护航；它对生命科学和能源领域极为重要的元素，如碳、氢、氧、氮等，都比较敏感；它跟原子核相互作用，能够区分同位素……“这些特质，决定了中子在微观研究领域的不可替代性。”中科院高能所东莞研究部副主任、散裂中子源科学中心副主任金大鹏对记者说。研究物质微观结构需要大量中子，这就要用到能安全、高效地产生中子的散裂中子源。中国散裂中子源主要由三大部分构成：2台加速器，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；1个靶站；多台中子谱仪。此外，还有相应配套设施。陈延伟介绍了其工作原理：将质子加速到16亿电子伏特，把速度相当于0.92倍光速的质子束当成“子弹”，去轰击原子序数很高的重金属靶。靶的原子核被撞击出质子和中子，科学家通过特殊的装置“收集”中子，开展各种实验。建设中国散裂中子源的建议，始于上世纪九十年代末期关于中国高能物理发展战略的研究。此后，中国散裂中子源被列入国家“十一五”大科学装置建设计划。2006年，中国散裂中子源选址广东东莞。2011年，中国散裂中子源开始正式建设。2017年8月，首次质子打靶，成功获得中子束流；2018年3月，正式建成；2018年8月，正式通过国家验收，投入运行。散裂中子源装置庞大，设备部件繁多，工艺复杂。“建设散裂中子源，很多技术都需要从头探索。6年半时间就能建成，离不开关键核心技术的突破。”金大鹏介绍。快循环质子同步加速器所用的25赫兹交流磁铁，在我国属首次研制。研制期间，遇到了超乎想象的技术难题。铁芯和线圈振动开裂、涡流发热……如何解决这些经验之外的新问题？科研人员与合作单位联合攻关，最终依靠自己的力量研制出合格的磁铁。科研人员还创新提出了谐振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。挑战接踵而至——高功率靶要用到钨材，而钨材不耐冲刷，需要在其外包覆一层钽金属。怎样把钽做到足够薄，并提高钽和钨的结合力？在零下253摄氏度左右低温下工作的液氢慢化器，其焊接都是难度极大的薄壁焊接，如何保证可靠性？中国散裂中子源的建设过程，也是自主攻关掌握核心关键技术的过程。金大鹏介绍，25赫兹交流磁铁、高功率靶、液氢慢化器、中子探测器等多项关键核心技术突破以后，对其他领域的发展也产生了一定影响。中国散裂中子源各项设备的批量生产在全国近百家合作单位完成。通过自主创新和集成创新，许多设备的研制达到国际先进水平，核心设备国产化率达90%以上，这不仅大大降低了装置成本，还有力提升了国内相关产业的技术水平和制造能力。金大鹏举了个例子：由于工艺水平高、产品质量好，中国散裂中子源靶体部件的制造单位，成功中标了世界上第五台脉冲式散裂中子源——欧洲散裂中子源的靶体部件。2 研发过程中的技术突破有望为肿瘤治疗带来重要技术革新位于地下17米的加速器隧道里，排列着各种颜色、连接各种管线的复杂设备。科研人员使用氢气产生负氢离子，并将它们在直线加速器里加速。当它们的能量达到8千万电子伏特时，将“飞奔”进入环形的快循环质子同步加速器。一秒钟之内，就有25波负氢离子奔来。在这里，负氢离子将转变为质子，并通过不断“狂奔”、反复加速，将能量提高到16亿电子伏特，速度提升到0.92倍光速。接近光速的质子束被引出，去轰击钨靶，由此产生中子。在加速器关键技术研发过程中，也产生了一些新技术成果，并已衍生出具体应用，开花结果。利用中国散裂中子源的射频四极加速器技术突破，2020年8月，研究人员成功研制出我国首台具有完全自主知识产权的加速器硼中子俘获治疗（BNCT）实验装置，可用于癌症治疗研究。这为我国医用BNCT装置整机国产化和产业化奠定了技术基础，有望为肿瘤治疗带来重要技术革新。首台临床设备已在医院安装，预计2023年5月完成安装调试。中国散裂中子源正式运行并向国内外科学家、工程技术人员、工业企业开放后，大科学装置的综合效应日益显现。“中国散裂中子源在多个领域开展重大创新研究，包括对深海潜水器等大型工程部件进行残余应力和服役性能检测等，为国家急需的许多高性能结构材料攻关提供了关键技术平台。在磁性材料、纳米功能材料、高效催化剂、自旋电子学、有机太阳能薄膜电池、金属玻璃、高分子聚合物、生物大分子等国际前沿科技研究中，也取得一大批成果。”陈延伟说。什么是残余应力？它是指在材料、部件加工、服役等过程中，保留在其内部的应力，可能导致工程部件的变形乃至失效。深海潜水器的壳体是钛合金焊接的。下潜海底万米，要扛住巨大的海水压强，焊接的可靠性至关重要。“我们对它的焊接模拟件进行检测，了解不同焊接工艺的残余应力参数，为壳体寿命预测、焊接工艺选择提供了关键数据支撑。”金大鹏说，高铁的车轮等大型高速运动工程部件将来也需要散裂中子源来验证其残余应力参数。作为粤港澳大湾区首个重大科技基础设施，中国散裂中子源的建成，为国内科技工作者带来了研究物质的“利器”，特别是为港澳科学家提供了前所未有的便利。香港大学黄明欣教授团队研发的超强超韧的“超级钢”，就是通过中国散裂中子源，来分析其成分、结构，验证了相关研究结果。3 为前沿科学研究和国家重大需求提供先进研究平台橙色、紫色、蓝色、浅蓝、浅绿……走进靶站谱仪实验大厅，一台台颜色各异的谱仪，以靶站为中心，宛如七色花的花瓣一般向外伸展排列。中子产生后，经过慢化，通过中子通道被引入谱仪。“中子在谱仪中和样品材料的原子核相互作用，产生散射、衍射、透射。”金大鹏解释说，中子就像派进去探查信息的侦察兵，我们可以根据它进去时的角度、能量，出来时的角度、能量等，经过测量，反推回去，研究样品的结构及动力学。探微格物，中国散裂中子源为材料科学技术、物理学、化学化工、生命科学、新能源等基础研究和应用研究提供有力支撑。目前，中国散裂中子源已完成8轮开放运行，全球注册用户超过3900人，完成课题800余项。伴随着国家重大战略部署的推进、新兴产业的发展以及国际前沿研究的需要，中国散裂中子源用户数量快速增长，申请使用装置的课题数快速增长。中国散裂中子源面临“升级”。其实，一期工程设计已经预留了升级改造空间。根据国家“十四五”规划，中国散裂中子源的二期工程即将启动。“中国散裂中子源一共规划有20条中子通道，能够建设22台中子谱仪。”金大鹏向记者介绍，目前共有5台谱仪已投入运行使用，其中包括一期工程国家投资建设的3台谱仪，还有与高校、研究机构合作建设的2台用户谱仪。另有6台不同类型的合作谱仪正在建设、调试中，其中4台预计今年年底将投入使用，满足更多用户的不同需求。不同的谱仪，有不同的用途。浅绿色的通用粉末衍射仪，主要用于研究物体的晶体结构和磁结构，现在也用于开展小部件的残余应力测试。刚投入使用不久的大气中子辐照谱仪，已吸引国内不少高科技企业将自家产品送来测试。研究人员使用高通量的中子加速电子元器件出现问题的进程，从而推动工艺迭代，确保电子元器件与系统性能高度可靠。即将在今年年底投入使用的工程材料应力衍射仪，可以在不破坏样品的情况下，对高铁的车轮、航空航天发动机叶片等设备的残余应力、金属疲劳数据进行研究，一方面为改进工艺提供参考，另一方面也可以评估出部件既能保证安全又能保证经济性的使用里程和时间。金大鹏介绍，目前投入使用的谱仪多为通用型谱仪。围绕国家重大战略部署、新兴产业需求等，专门规划了一批新的谱仪。正在建设中的谱仪，还有专门用来研究新能源电池的。二期工程建成后，中国散裂中子源的谱仪数量将增加到20台，覆盖广大用户各方面研究领域。同时，加速器打靶束流功率将从现在的140千瓦提高到500千瓦。这意味着，同等时间能产生更多中子，不仅能有效缩短实验时间，还能使实验分辨率更高。“新的谱仪和实验终端建成后，中国散裂中子源的设备研究能力将大幅提升，实验精度和速度将大大提高，能够测量更小的样品、研究更快的动态过程，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。”陈延伟说。工作人员在调试直线加速器有关设备。靶站核心。在这里，接近光速的质子束轰击重金属靶，产生中子。谱仪实验大厅局部。中子产生后，经过慢化，通过中子通道被引入谱仪。不同颜色的谱仪，有不同的用途。中国散裂中子源的环设备楼，快循环质子同步加速器位于此。（中科院高能所供图）装置简介：中国散裂中子源（CSNS）是我国首台、世界第四台脉冲式散裂中子源，是国际前沿基础研究和国家发展战略领域多学科交叉研究的大型平台。中国散裂中子源的成功建设，填补了国内脉冲中子源及应用领域的空白，技术和综合性能进入国际同类装置先进行列，显著提升了我国在相关领域的技术水平和自主创新能力，实现了强流质子加速器和中子散射领域的重大跨越，为物质科学、生命科学、资源环境、新能源等方面的基础研究和高新技术研发提供了强有力的支撑。

“当初作出从北京到广东的决定是艰难的，今天看来这无疑是正确的选择。东莞和粤港澳大湾区非常适合干事创业，而散裂中子源所从事的基础与应用基础研究，正契合粤港澳大湾区产业发展所需。”近日，陈延伟如是说。作为中国科学院高能物理研究所副所长、东莞研究部主任，同时担任散裂中子源科学中心主任的陈延伟已经在广东东莞工作生活近16年。中国散裂中子源从酝酿筹建到落地运行，用了10余年的时间。如今，这里已汇聚了一支500多人的科研和工程队伍，实施了800多项研究课题，有约4000个国内外的注册用户。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，能够为我国材料科学、物理、化学化工、生命科学、资源环境和新能源等领域提供技术先进、功能强大的科研平台。我国早在本世纪初就开始谋划建设散裂中子源，最终确定由中国科学院和广东省共同建设，落地东莞松山湖。陈延伟从事大科学装置相关工作30余年，在中国散裂中子源项目酝酿筹建期间，他便参与其中。中国散裂中子源历经多年的设计与预制研究，在工程建设尤其是关键技术攻关中，凝聚着几代科学家的心血和汗水。陈延伟透露，2015年至2016年，中国散裂中子源建设遇到很多困难，面临着基建拖期带来的挑战。对此，工程技术团队将通用设备的安装与土建工程交叉并行施工，先在地面大厅安装调试，待隧道完工后，再移到隧道重新安装。“此外，在技术攻关方面，我们破解了多个难题，使得项目设备的国产化率保持了较高水平。”陈延伟说。中国散裂中子源2011年开工建设，2018年完成验收。正式运行以来，这一大科学装置就像磁铁一样吸引了一大批人才。陈延伟介绍，目前中国散裂中子源拥有的这支500多人的科研和工程团队，平均年龄不到37岁，人才梯队结构合理，许多青年科研人员已担任系统负责人。中国散裂中子源为何对人才有如此强大的吸引力？“大科学装置吸引年轻人最重要的原因是它提供的研究平台和营造的科研氛围。”陈延伟说。把人才引进来只是第一步，关键还要把人才培养好、使用好。在青年人才培养方面，散裂中子源科学中心大胆创新，放手让青年人才挑担子，同时由老一辈的科学家进行悉心指导。“培养青年科学家就是要鼓励他们牵头完成项目或任务，并为之创造良好环境。”陈延伟说。中国散裂中子源运行至今成效如何？科技日报记者得知，中国散裂中子源目前一年开放机时超过5000小时，运行效率达到97%。2018年以来，中国散裂中子源完成8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，围绕国家重大需求和国际科技前沿取得了诸多重要成果。“我们一直积极参与粤港澳大湾区国际科技创新中心和高水平人才高地的建设。”陈延伟举例，他们联合东莞理工学院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了多项实验研究。“如今，中国散裂中子源的注册用户中有相当一部分来自粤港澳大湾区，这说明不但装置建设起来了，用户群体也培养起来了。”陈延伟说，中国散裂中子源所支撑的基础与应用基础研究，在许多领域正是粤港澳大湾区产业所急需的。

记者11日从中国科学院高能物理研究所(中科院高能所)获悉，该所建于广东东莞、被誉为“超级显微镜”的大科学装置——中国散裂中子源(CSNS)，其备受关注的二期工程可行性研究报告，近日已获得国家发展和改革委员会批复。中科院高能所表示，可行性研究报告获批，标志着中国散裂中子源二期工程项目前期立项工作取得关键性进展。目前，二期工程项目正在加快开展初步设计工作，争取尽早开工建设。中国散裂中子源二期工程项目主要建设11台中子谱仪和实验终端，提升加速器和靶站的束流功率。项目建成后，该大科学装置综合性能将达到国际先进水平，满足国家战略需求和世界科学前沿研究对高性能中子散射的要求，为高水平科技自立自强做出更多贡献，并进一步提升对粤港澳大湾区综合性国家科学中心的支撑能力。另据中科院高能所介绍，中国散裂中子源近期继2022年底通过2023年度运行计划评审、中国目前唯一的飞行时间工程材料谱仪——中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪成功出束之后，在2023年新年伊始，中国散裂中子源微小角中子散射谱仪、能量分辨中子成像谱仪成功出束。其中，微小角中子散射谱仪是国际首台飞行时间多狭缝微小角中子散射谱仪，也是中国散裂中子源第四台出束的合作谱仪，将应用于关系国计民生的重大前沿科学问题攻关，也将与中国散裂中子源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，为粤港澳大湾区和中国相关产业技术升级提供先进的研究平台支撑。中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪的中子成像与X射线成像互补，并具有深穿透、轻元素灵敏等独特优势，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。据了解，中国散裂中子源是继英国、美国和日本的散裂中子源之后，全世界第四台脉冲型散裂中子源，由中科院和广东省政府共同建设，项目总投资约23亿元人民币。中国散裂中子源工程于2011年10月奠基，2018年8月通过国家验收、9月底正式对中外用户开放。中国散裂中子源是各种高精尖设备组成的复杂整体，观测对象的尺度能达到分子和原子层级，设备国产化率超过90%。它包括一台直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站，以及一期若干台供科学实验用的中子散射谱仪。

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。

2023年1月12日，中国散裂中子源（CSNS）用户中国科学技术大学化学与材料科学学院材料科学与工程系、合肥微尺度物质科学国家研究中心朱彦武教授团队在《Nature》杂志上发表题为“Long-Range Ordered Porous Carbons Produced from C60”的研究论文，报道了在常压条件下通过化学电荷注入技术，将富勒烯C60分子晶体转变为聚合物晶体和长程有序多孔碳（LOPC）晶体的重要进展， CSNS多物理谱仪（MPI）团队陈怀灿、殷雯是该论文的共同作者。LOPC晶体是由C60分子之间通过共价键连接而成的新型人工碳晶体，既具有多孔特性又保留了C60分子晶体的长程有序特征。朱彦武教授团队与CSNS多物理谱仪合作，在CSNS多物理谱仪通过中子对分布函数技术(PDF)对系列样品进行了表征与研究，精确揭示了富勒烯C60分子晶体、LOPC晶体和聚合物晶体精细结构，为面心立方堆积的C60分子晶体转变为聚合物晶体和LOPC晶体过程中结构的演化提供了真实有力的关键证据之一（图1）。碳材料（富勒烯C60、石墨烯等）具有独特的电子云结构，X射线难以成功表征此类型材料的真实原子结构，中子直接与原子核发生相互作用的全散射信息可为此种材料的结构表征提供最真实有效的实验数据。本研究中，多物理谱仪高的实空间分辨率为新型碳材料的结构确认提供了真实可靠的重要支撑。多物理谱仪是中国散裂中子源、东莞理工学院和香港城市大学合作建设的首台合作谱仪，也是国内唯一的中子全散射谱仪。自2021年开放运行以来，已经顺利完成百多项用户课题研究，多项用户实验成果已在Nature、Nature Sustainability、Nature Communication、Advanced Materials等期刊发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05532-0图1在CSNS的多物理谱仪获得的富勒烯C60分子晶体、LOPC晶体和聚合物晶体的中子PDF数据

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。

p 　　3月25日,中国散裂中子源25日通过了中国科学院组织的工艺鉴定和验收。建成后的中国散裂中子源成为中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源，填补了国内脉冲中子应用领域的空白，为我国材料科学技术、生命科学、资源环境、新能源等方面的基础研究和高新技术开发提供强有力的研究手段，对满足国家重大战略需求、解决前沿科学问题具有重要意义。 /p p 　　中国散裂中子源建在广东省东莞市，是我国“十一五”国家重大科技基础设施。工艺鉴定验收专家委员会评价：中国散裂中子源性能全部达到或优于国家发展和改革委员会批复的验收指标。装置整体设计科学合理，研制设备质量精良，调试速度快于国外的散裂中子源。靶站最高中子效率达到国际先进水平。 /p p 　　中国散裂中子源就像一台“超级显微镜”，用于研究物质微观结构，在材料科学技术、生命科学、物理学、化学化工、资源环境、新能源等诸多领域具有广泛应用前景。 /p p 　　通过自主创新和集成创新，中国散裂中子源在加速器、靶站、谱仪方面取得了一系列重大技术成果。设备国产化率超过90%，显著提升了我国在磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业技术水平和自主创新能力，使我国在强流质子加速器和中子散射领域实现了重大跨越，技术和综合性能进入国际同类装置先进行列。例如：国内首次研制成功25Hz交流谐振励磁的大型二极和四极磁铁及电源，交流磁场精度达到同类装置国际领先水平 自主研制成功液氢慢化器，通过靶—慢化器 —反射体紧凑耦合的物理和工程设计，保证靶站高中子效率等。 /p p 　　中国散裂中子源由中国科学院高能物理研究所承建，共建单位为物理研究所，于 2011年9月开工建设，工期6.5年，总投资约23亿元，主要建设内容包括一台直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站，以及一期三台供中子散射实验用的中子谱仪，是各种高、精、尖设备组成的整体。 /p p 　　此前，中国散裂中子源已经获得了一些阶段性成果。如，2017年8月，中国散裂中子源首次打靶成功并获得中子束流。首期三台中子谱仪，即通用粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪，都顺利完成样品实验。通用粉末衍射仪已经完成了两个高水平的用户实验。 /p p 　　中国散裂中子源建成后，将充分发挥一期三台谱仪在材料科学、生命科学、凝聚态物理和化学等领域的作用，为用户提供国际先进的研究平台。 /p

项目编号：OITC-G230DY0004项目名称：散裂中子源科学中心高分辨谱仪4K低温恒温器采购项目采购方式：公开招标预算金额：1,990,000.00元采购需求：合同包1(高分辨谱仪4K低温恒温器):合同包预算金额：1,990,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他仪器仪表高分辨谱仪4K低温恒温器1(套)详见采购文件1,990,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：合同签订后14个月内（具体进度要求见招标文件）散裂中子源科学中心高分辨谱仪4K低温恒温器采购项目招标文件.zip

项目编号：OITC-G230DY0003项目名称：散裂中子源科学中心高分辨谱仪2K低温恒温器采购项目采购方式：公开招标预算金额：2,150,000.00元采购需求：合同包1(高分辨谱仪2K低温恒温器):合同包预算金额：2,150,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他仪器仪表高分辨谱仪2K低温恒温器1(套)详见采购文件2,150,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：合同签订后14个月内（具体进度要求见招标文件）。散裂中子源科学中心高分辨谱仪2K低温恒温器采购项目招标文件.zip

采购计划编号：441901-2023-00026项目编号：OITC-G230DY0003J项目名称：散裂中子源科学中心高分辨谱仪2K低温恒温器采购项目(二次)采购方式：竞争性谈判预算金额：2,150,000.00元采购需求：合同包1(高分辨谱仪2K低温恒温器):合同包预算金额：2,150,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)1-1其他仪器仪表高分辨谱仪2K低温恒温器1(套)详见采购文件2,150,000.00本合同包不接受联合体投标合同履行期限：合同签订后14个月内（具体进度要求见采购文件）。2.zip

采购计划编号：441901-2023-00025项目编号：OITC-G230DY0004J项目名称：散裂中子源科学中心高分辨谱仪4K低温恒温器采购项目(二次)采购方式：竞争性谈判预算金额：1,990,000.00元采购需求：合同包1(高分辨谱仪4K低温恒温器):合同包预算金额：1,990,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)1-1其他仪器仪表高分辨谱仪4K低温恒温器1(套)详见采购文件1,990,000.00本合同包不接受联合体投标合同履行期限：合同签订后14个月内（具体进度要求见采购文件）8a7edc5f861c6f430186352356b512c6.zip

2022年10月7日，中国散裂中子源工程（CSNS）打靶束流功率达到140kW并稳定供束运行，超过设计指标40%。CSNS打靶束流功率于2020年2月达到100kW设计指标后，加速器团队做了进一步提高打靶束流功率的规划。2021年暑期检修期间，快循环同步加速器（RCS）安装了脉冲校正四极磁铁，用于对束流光学参数进行校正以及对加速过程机器模式的快速调节；2022年暑期检修期间，安装了磁合金加载腔作为二次谐波腔，以操控纵向束流分布，从而增大聚束因子降低空间电荷效应。2022年9月10日开始了新一轮束流调试工作。在前期大量准备工作的基础上，经过近一个月的精心调试，CSNS加速器打靶束流功率提升到140kW，比设计指标提高了40%，大大提高了装置运行效率。空间电荷效应及其引起的束流损失是限制强流质子加速器束流功率提高的最重要因素。在束流调试过程中，团队通过仔细优化RCS基波腔压与二次谐波腔压比以及注入过程与加速过程基波腔与二次谐波腔相位差，显著增大了聚束因子，降低了空间电荷效应的影响。同时，用脉冲校正四极磁铁校正了RCS注入磁铁对束流光学的扰动，并根据不同能量阶段空间电荷频移与束流不稳定性，精细调节了加速过程的工作点模式。通过上述机器调试，团队有效控制了CSNS高功率下的发射度增长与束流损失，实现了140kW束流功率打靶，束流损失控制优于100kW。靶站各系统对到靶束流功率提升的影响进行了详细的分析与评估，结果显示140kW下靶站运行安全。本次功率提升后，靶站各系统运行安全稳定，水冷、低温系统各项参数符合预期，靶体、慢化器、反射体等核心部件温度监控值均在安全范围内，靶站持续高效输出中子束流，各谱仪刻度与用户实验正在有序开展。CSNS打靶束流功率达到140kW并稳定运行，不仅大大提高了装置运行效率、缩短用户实验时间，也验证了CSNS-II束流功率提升的关键技术路线，为CSNS-II设计和工程建设积累了宝贵的经验。

style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所· FDS凤麟核能团队，在高通量紧凑型聚变体积中子源研究方面取得新进展，相关成果以 em High-field neutral beam injection for improving the Q of a gas dynamic trap-based fusion neutron source /em 为题，发表在 em Nuclear Fusion /em 上。 /p p 　　对聚变材料/部件在高能高通量聚变中子环境下的服役性能进行测试和验证，是未来商用聚变堆投入使用的必要条件；发展高通量的聚变中子源因此成为学界研究焦点。其中基于气动磁镜（Gas Dynamic Trap）的聚变中子源，因其具有物理与工程技术难度小、中子通量高、辐照体积大、结构紧凑、成本较低等优势，获得国际同行广泛关注。 /p p 　　核能安全所近年来发展并完成了基于气动磁镜的高通量紧凑型体积聚变中子源概念设计，创新性地提出了强磁场位置注入中性束的设计方案，提高了在真空室两端聚集的快离子密度和相应的聚变功率密度。理论结果表明，此创新方案设计能够使基于气动磁镜的聚变中子源能量增益在现有设计的物理和工程基础之上提高2~3倍。Nuclear Fusion审稿人评价该研究“对气动磁镜的改进优化设计能够有效提升其作为中子源的性能”。 /p p 　　此项研究成果为高通量紧凑型聚变体积中子源提供了有竞争力的方案，为有效解决聚变核科学与核技术问题提供了新途径。此外，在发展聚变驱动乏燃料焚烧堆等方面具有重要应用前景。研究工作得到了国际原子能机构协调合作研究项目、国家自然科学基金重大研究计划和青年科学基金项目的资助。 /p p br/ /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171211287540552692.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/uepic/f569afcc-745e-442a-9d48-9938bfb642e3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 气动磁镜强磁场位置注入中性束示意图 /p

table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" tbody tr td width=" 78" p style=" line-height: 1.75em " 成果名称 /p /td td width=" 543" colspan=" 3" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " strong 强流加速器中子源及中子成像装置 /strong /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 单位名称 /p /td td width=" 543" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " 北京大学 /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 联系人 /p /td td width=" 175" p style=" line-height: 1.75em " 陆元荣 /p /td td width=" 161" p style=" line-height: 1.75em " 联系邮箱 /p /td td width=" 187" p style=" line-height: 1.75em " yrlu@pku.edu.cn /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 成果成熟度 /p /td td width=" 541" colspan=" 3" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " □正在研发 & nbsp √ 已有样机 & nbsp & nbsp □通过小试 & nbsp □通过中试 & nbsp & nbsp □可以量产 /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 合作方式 /p /td td width=" 541" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " □技术转让 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp √技术入股 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp □合作开发 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp □其他 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " strong 成果简介： /strong /p p style=" line-height: 1.75em " /p p style=" text-align:center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/a8dfeb59-a7d2-459d-8957-49f9209e48e3.jpg" title=" 1.jpg" width=" 400" height=" 263" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 263px " / span style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp /span /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp 该项目采用电子回旋共振离子源提供待加速的离子束流，利用国际先进的射频四极场加速器将带点离子加速到每核子1MeV的动能，用其轰击铍靶，产生10^12的中子束流，经过慢化后对被测物体进行探测研究。该中子成像装置可用于航空航天火工品检测，航空发动机叶片检测，复合材料无损检测等，成像物体尺寸约200*200平方毫米，成像分辨率达几个微米。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 应用前景： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 该中子成像装置可用于航空航天火工品检测，航空发动机叶片检测，复合材料无损检测，核反应堆用核燃料棒的检测。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp 该设备应用广泛，系列升级产品可用于硼中子俘获治癌、放射性同位素生产、塑性炸药检测以及毒品检测等，市场效益和社会效益显著。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 知识产权及项目获奖情况： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 多项加速器及其相关技术已经申请专利，具有核心技术产权。 /p /td /tr /tbody /table p br/ /p

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。