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我国再获突破！“核能超级显微镜”升级面世
2024年11月11日 13:50:33
来源：化工仪器网 点击量：5884
11月8日，上海交通大学宣布：以“洛书”命名的一台超长多模式中子小角散射谱仪，日前在我国科学实验用反应堆——中国绵阳研究堆（CMRR）顺利通过技术验收。
【化工仪器网 项目成果】11月8日，上海交通大学宣布：以“洛书”命名的一台超长多模式中子小角散射谱仪，日前在我国科学实验用反应堆——中国绵阳研究堆(CMRR)顺利通过技术验收。这是中国第一台、世界第四台脉冲型散裂中子源，被称为“超级显微镜”，是当今人类深度探索微观世界的有力工具。
中子拥有很强的穿透力，达X射线的千倍以上，能够轻松穿越航空发动机、核反应堆构件、高速列车轮毂等关键工程部件，深入探测内部的细微缺陷，确保这些关键组件在使用过程中的可靠性。对于新型能源材料、高性能结构材料、生物材料等先进材料，中子散射技术也能对其微观结构进行精确分析与研究，为材料科学进步提供有力支持。
最新建成的“洛书”谱仪以其超过46米的长度，成为全球中子小角散射领域的巨无霸。它的超长准直器与探测系统，使其能够覆盖从微米到亚纳米量级的测量范围，这一范围相当于普通人头发丝直径的百分之一到十万分之一。“洛书”谱仪还全球首创了三探测器系统，能够在同一时间探测到纳米至微米级结构的变化，这对于理解物质微观演化规律、开发新型高性能材料具有重大意义。
建成运行6年多来，中国散裂中子源已向全球科学家完成12轮开放，每年向用户开放时间超过5000小时。目前，注册用户超过7000人，已完成1700多项课题，成为材料科学技术、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强有力的研究手段。
自2000年提出项目建议，到2018年通过国家验收正式投入运行，到如今二期项目加快推进，20余年里，为了建设这一国家大科学工程，中国科学院高能物理研究所老中青三代科研人员攻坚突破了一系列科技难题，用智慧和汗水，使得整体设备国产化率达到90%以上，并实现稳定高效运行。
“中子散射技术就像是一台核能超级显微镜，它以其独特的视角和强大的功能，成为探索物质微观结构的有力手段。”这一重大科研项目由上海交通大学巴黎卓越工程师学院、材料科学与工程学院双聘教授，中子科学与技术全国重点实验室副主任钟圣怡担任首席科学家与建设负责人。
中国科学院院士樊春海当天评价认为，“洛书”具有超长的设备长度和极宽的散射矢量测量范围，谱仪全长达46米，长度与量程领先于国际同类谱仪，散射矢量范围达到3个数量级，具备广角测量和瞬时大矢量跨度的特点，使其能够实现纳米到微米尺度的精准表征，是当前国际上少有的可进行超大量程测量的装置。
据悉，最开始，受限于物理环境，“洛书”谱仪的设计蓝图定格于39米。然而，研究团队并未止步于此，他们广泛搜集来自不同科研领域的测试需求，并通过一系列严谨而细致的迭代论证过程，敏锐意识到不足40米的谱仪设计尚无法全面覆盖若干至关重要的科研探索领域。面对这一发现，团队成功破解了技术升级过程中的重重难关，最终实现了谱仪长度的飞跃性增长，通过对中子环境进行重大升级改进，使谱仪总长达到领跑世界的46米，极大拓宽了量程范围。
这一重大科研项目的推进，标志着我国在高端中子科学仪器领域再次取得了重大突破，将大力推动中子技术在航天航空、核电能源、化学化工、生物医学、高铁船舶以及基础研究领域的应用，助力突破工程技术瓶颈，探索前沿科学疆界。
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