散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置，可带动物理学、化学、生命科学、材料科学、纳米科学、医药、国防科研和新型核能开发等学科发展。建成后，颁厂狈厂将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源，和正在运行的美国、日本与英国散裂中子源一起，构成世界四大脉冲散裂中子源。
位于广东省东莞市大朗镇的中国散裂中子源
经过两个多月的暑期检修，坐落在广东省东莞市的中国散裂中子源26日开始新一轮开放运行。在接下来的四个月里，科研人员要将这台巨型“超级显微镜”的束流功率稳步提升到80千瓦，并用它来探测更多神奇材料的微观结构。
观结构，涉及到化学、生物学、物理学等诸多领域，是指物质、生物、细胞在显微镜下的结构，以及分子、原子甚至亚原子的结构。
新一轮开放吸引的常规课题申请数量达164项，比上一轮大幅增长，57项获批开展实验，其中1项来自国外，5项来自香港和澳门。“实验对象主要涉及磁性材料、量子材料、锂电池材料、页岩、催化材料、高强钢、高性能合金等。”
中国散裂中子源由中国科学院高能物理研究所承建，共建单位为中国科学院物理研究所，于2011年9月开工建设，总投资约23亿元，2018年8月通过国家验收，投入正式运行。它包括一台直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站，一期叁台中子谱仪以及附属设施。
探究材料的理想“探针”
光学显微镜的诞生，使人类第一次看到了细胞和细菌的世界；而电子显微镜比光学显微镜的分辨率还要高1000倍左右，可以帮助科学家研究更小的病毒。随着粒子物理的兴起，人类对物质的研究已经深入到原子内部，“超级显微镜”散裂中子源便应运而生。
中国散裂中子源的快循环同步加速器
中子由于不带电，不易受到带电质子和电子的阻碍，能比其他粒子更为轻松地穿透物质。中子束打到被研究的样品上，大多数会不受任何阻碍而直接穿过，但有些中子会与样品的原子核发生相互作用，其运动方向也会发生改变，向四周“散射”。
科学家通过测量中子散射的轨迹及其能量和动量的变化，就可以精确地反推出被测样品的结构。
在能源材料领域，氢动力汽车比以汽油为燃料的汽车更加节能环保，科学家希望以密度更高的固体形式存储氢，但是给氢气加压又容易引发爆炸，于是，科学家就尝试用一种金属—有机框架（惭翱贵）材料，它可以把氢气吸进去，用的时候再把氢气释放出来。
中子散射可以帮助科学家研究氢气在这种材料的什么位置、以及什么情况下更好地储存和释放出来。
正是利用了中子在探测物质材料方面的优势，中国散裂中子源首批建设的叁台供科学实验用的中子谱仪，已经取得了丰硕的研究成果。
“从去年9月至今年6月，中国散裂中子源先后进行两轮开放运行，用户申请十分踊跃，机时供不应求，共完成用户课题101个，其中来自香港地区以及国外的用户课题11个。”
香港大学用户正在进行实验
高强钢作为汽车行业的热门材料，既要轻又要结实安全。黄明欣对其团队研发的超级配分钢进行了细致测试，发现了新的位错机理，为设计更高屈服强度和延展率的钢材料提供了重要参考。
“接下来，我们希望用叁到四年时间，再规划建设5到7台用户谱仪，包括工程材料衍射仪、大气中子辐照谱仪、全散射多物理谱仪等。”
不可思议的调试难度和速度
中国散裂中子源是继英、美、日之后，世界第四台脉冲散裂中子源。虽然建成较晚，但中国科研人员对实验设备的高效率调试却令国外同行啧啧惊叹。
功率是衡量散裂中子源性能优劣的一个重要指标。验收时，中国散裂中子源的功率达到20千瓦，预期叁年内达到设计功率100千瓦。
工程师在中国散裂中子源检查直线加速器工作情况
在正常状态下，中子被紧紧束缚在原子核内，自然界中尽管存在自由中子，但寿命很短且不易收集，散裂中子源正是一座巨大的“中子工厂”。“功率越高，产生的中子就越多，样品散射的中子信号就越强，实验速度就会更快，实验获得的数据质量也会更好。
但是，整个中子源的运行功率只能逐步提升。金大鹏解释说：“我们是十千瓦、十千瓦， 甚至五千瓦、五千瓦地往上提升，因为要看在更高的功率负荷下所有部件的运行是否和设计一致，要观察加速器、靶站、谱仪能不能很好地工作。”
中国散裂中子源物理组负责加速器的总体设计，下面对应着十几个硬件系统，涉及几千套设备。过去一年里，他们在每一个功率水平上都对这些设备的参数进行了反复调试，以求找到最优的组合。
据中国散裂中子源物理组科研人员许守彦介绍，他们要把束流时间误差控制在纳秒级别，一纳秒相当于十亿分之一秒，这就要求他们的调试比测量仪器还精确。“但参数组合实在太多了，任何一个小问题都可能是成百上千套设备的误差混合在一起产生的。”
中国散裂中子源运行管理人员在检修快循环同步加速器
英国和日本的散裂中子源加速器都经历十年调试才达到设计指标。“最开始调试时，我们发现环形加速器上有两个设备不同步，差了100微秒，也就是0.1毫秒。根据国际同行的经验，就算花上一个月去找问题根源，也很正常。幸运的是，我们当天就找到了引发误差的原因。”许守彦说。
“因为别人走过的弯路我们没有走，还有就是中国人干活更拼一些。以前只能在电脑上模拟演算，当真正看到设备运行每一步都达到了预期，真的非常兴奋，迫不及待想要进行下一步测试。”
科学家们最终希望将中国散裂中子源的功率从100千瓦提高到500千瓦。为此，他们在初始设计阶段就预留了进一步改造和提升的空间。目前，科研人员已经着手进行加速器二期升级的设计。
“我们学物理，最大的乐趣就是能够不断探索、不断接近事物的本质原理，散裂中子源是帮助我们实现这一梦想的平台。”
我国科技水平和经济实力正在迅速提高，也迫切需要自己的散裂中子源这一多学科应用的大型综合性平台，为科学技术和经济建设的可持续发展提供强有力的支持。
来源：人民网
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