中國建成首臺散裂中子源

黃浩苑

“超級顯微鏡”能將質子加速至0.9倍光速

中國散裂中子源3月25日通過了中國科學院組織的工藝鑒定和驗收。建成后的中國散裂中子源成為中國首臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，填補了國內脈沖中子應用領域的空白，為我國材料科學技術、生命科學、資源環境、新能源等方面的基礎研究和高新技術開發提供強有力的研究手段，對滿足國家重大戰略需求、解決前沿科學問題具有重要意義。

中國散裂中子源建在廣東省東莞市，是我國“十一五”國家重大科技基礎設施。工藝鑒定驗收專家委員會評價：中國散裂中子源性能全部達到或優于國家發展和改革委員會批復的驗收指標。裝置整體設計科學合理，研制設備質量精良，調試速度快于國外的散裂中子源。靶站最高中子效率達到國際先進水平。

中國散裂中子源就像一臺“超級顯微鏡”，用于研究物質微觀結構，在材料科學和技術、生命科學、物理學、化學化工、資源環境、新能源等諸多領域具有廣泛應用前景。

通過自主創新和集成創新，中國散裂中子源在加速器、靶站、譜儀方面取得了一系列重大技術成果。設備國產化率超過90%，顯著提升了我國在磁鐵、電源、探測器及電子學等領域相關產業技術水平和自主創新能力，使我國在強流質子加速器和中子散射領域實現了重大跨越，技術和綜合性能進入國際同類裝置先進行列。例如：國內首次研制成功25Hz交流諧振勵磁的大型二極和四極磁鐵及電源，交流磁場精度達到同類裝置國際領先水平；自主研制成功液氫慢化器，通過靶-慢化器-反射體緊湊耦合的物理和工程設計，保證靶站高中子效率等。

中國散裂中子源由中國科學院高能物理研究所承建，共建單位為物理研究所，于2011年9月開工建設，工期6.5年，總投資約23億元，主要建設內容包括一臺直線加速器、一臺快循環同步加速器、一個靶站，以及一期三臺供中子散射實驗用的中子譜儀，是各種高、精、尖設備組成的整體。

此前，中國散裂中子源已經獲得了一些階段性成果。如，2017年8月，中國散裂中子源首次打靶成功并獲得中子束流。首期三臺中子譜儀，即通用粉末衍射儀、小角散射儀和多功能反射儀，都順利完成樣品實驗。通用粉末衍射儀已經完成了兩個高水平的用戶實驗。

中國散裂中子源建成后，將充分發揮一期三臺譜儀在材料科學、生命科學、凝聚態物理和化學等領域的作用，為用戶提供國際先進的研究平臺。同時，將盡快啟動二期工程立項，開始后續譜儀建設，進一步提升束流功率。