我國首臺
高能直接幾何非彈性
中子散射飛行時間譜儀
(下稱“高能非彈譜儀”)
驗收會暨交接儀式
在中國散裂中子源舉行
歷經8年合作攻關
這臺致力于觀測物質微觀世界的
結構與動力學性質的大國重器
從概念藍圖變為了科學現實
填補了我國百毫電子伏以上
非彈性中子散射的空白
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圖源:中山大學
何為高能非彈譜儀?
如果把常規的科學儀器比作人眼,那么高能非彈性中子散射飛行時間譜儀就是一臺具備“超能力”的超級相機。
簡單來說,它不僅能看清物質的靜態結構,更具備探測物質內部原子、分子在皮秒(萬億分之一秒)時間尺度動態過程的能力,記錄下原子、分子如何振動、如何旋轉、如何傳遞能量的每一個瞬間。
這臺譜儀的獨特之處在于,它利用了中子不帶電、穿透力強的特性,能夠“深入虎穴”,直接探測到物質內部的微觀運動。當中子與物質中的原子核發生“非彈性碰撞”時,中子會改變速度與方向,通過這些變化,科學家就能反推出物質內部的動態信息。
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我國首臺高能直接幾何非彈性中子散射飛行時間譜儀 圖源:中山大學
大國重器,來之不易
2017年,中山大學與中國科學院高能物理研究所簽署戰略合作協議,啟動中子譜儀合作項目。經過兩年的論證和預研,確定面向學術前沿和中國散裂中子源需求,建設中國首臺高能非彈性中子散射譜儀,并自2019年正式啟動建設。
中山大學和散裂中子源科學中心共同組成譜儀建設團隊,與專業技術組通力協作,攻克了一系列關鍵技術,包括自研費米斬波器、超大真空散射腔體等,終于在2023年1月12日成功在譜儀上輸出中子。
隨后,譜儀進入帶束調試階段,并在年中初步獲得了標準樣品釩的聲子譜和態密度。同年11月12日,譜儀正式揭牌,各模塊的調試隨即按下了加速鍵。最終,又經過兩年多的調試,背景大幅降低,譜儀的各項指標均已達到國際領先水平。
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高能非彈譜儀部分組件 圖源:中山大學
高能非彈譜儀的驗收不僅是一個項目的完結,更是新探索的開始,如同一位精密的“中子攝影師”,它能夠捕捉物質內部原子、磁距分布和細微的動態變換。
“在它的視野里,高溫超導的奧秘、量子磁性的機理、新能源材料的本性將逐漸褪去神秘外衣,孕育出更多改變生活的技術創新。”中山大學物理學院譜儀建設團隊劉新智副教授介紹。
為更好利用這一創新平臺,譜儀建設團隊啟動了譜儀樣品多場耦合加載分析模塊的研制,該項目目前已獲得國家重大科研儀器研制專項的支持,將使高能非彈譜儀能在更多重大科學問題上發揮關鍵作用。
參考來源
中山大學《順利交付!中大與中國科學院花8年時間攻關“超級相機”》
https://mp.weixin.qq.com/s/thApmQeKxMe694bGm_u9sQ
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