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“超级显微镜”上新

来源:人民网 AI技术 2024-05-04

新华社广州3月30日电(记者陈宇轩 梁希之)探索科学前沿,如何拥有透视物质材料微观结构的超级“慧眼”?答案就藏在广东省东莞市松山湖科学城一片依山而建的建筑群里。

这里是世界第四台、我国第一台脉冲型散裂中子源——中国散裂中子源的所在地。在一期工程运行5年多的基础上,3月30日,中国散裂中子源二期工程启动建设,将为解决国家重大需求和产业发展关键问题提供更加坚实的支撑。

听起来有点“不明觉厉”?简单来说,散裂中子源的原理就是首先想办法产生大量中子,再把中子作为探针,研究物质材料的微观结构。这样的一台“超级显微镜”,它的作用主要是服务于各个领域的前沿研究。

来自中国科学院的数据显示,一期工程至今,中国散裂中子源已完成11轮开放,每年运行时间超过5000小时,开放时长和效率都处于国际同类装置的领先水平。目前,注册用户超过6000人,已完成1500多项课题,不少来自国外。

中国散裂中子源对于解决国家重大战略需求和前沿科学诸多领域的关键问题有着重要意义,目前已在航空航天关键部件、锂离子电池、稀土磁性、新型高温超导等重点领域取得了一批科技创新成果。

从航空关键部件的金属疲劳到高铁车轮的寿命长短,从电动汽车的电池性能到高温超导材料的自旋涨落,过去5年,依托散裂中子源,科研人员在能源、物理、材料、工程等多个前沿交叉领域取得了一系列重要科技创新成果,悄悄地改变了人们的生活。

就连治疗癌症的新手段——硼中子俘获治疗装置(BNCT),也是散裂中子源在医疗领域产生的重大科技成果转化项目,由散裂中子源建设过程中积累的技术转移转化而来。该装置目前已经在东莞市人民医院部署,今年将开展临床研究。

“超级显微镜”不断扩容,二期工程有哪些提升值得期待?

据中国科学院高能物理研究所副所长、中国散裂中子源二期工程总指挥王生介绍,二期工程建设周期预计5年9个月,主要有两个重点方向:一方面是建设11台中子谱仪和实验终端,二期工程建成后中子谱仪总数将达到20台,新建的中子谱仪将聚焦磁性超导量子材料、生命科学、催化材料等研究领域,还要新建国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端;另一方面是提升装置的核心性能指标——加速器打靶束流功率,设计功率将从一期工程的100千瓦提高到500千瓦。

“二期工程建成后,散裂中子源在同等时间内将产生更多中子,不仅能够有效缩短实验时间,还能使实验分辨率更高,测量更小的样品,捕捉更快的运动过程,中国散裂中子源的研究能力将基本覆盖中子散射所有应用领域。”王生说。

庞大、精密的科研设施,离不开我国雄厚的科研实力和制造能力。没有一定水平的工业技术,没有坚实的工业基础,很难建设这样的大装置。

目前,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。

从一开始解决“有没有”的问题,到现在直面“好不好”,一批“大国重器”正瞄准重大科技基础设施的国际先进水平提升性能,为加快培育新质生产力提供不竭动力。

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