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散裂中子源出束记:小中子有大能量—新闻—科

发布时间:2017-12-03 阅读:

  散射的中子源束流出脑海:小中子有很大的能量 - 新闻 - 科学网

  8月底的一个早晨,在广东东莞国家科委项目中国散裂中子源靶台光谱仪控制室,项目指挥员兼工程部经理陈和生发出指令,从加速器质子束首次击中金属钨靶。

  在不到一个小时的努力期间,研究人员从中子束线6和20测量了两个慢化剂的中子能谱,并成功地从散裂中子源获得了中子束,此时,中国的第一个散裂中子源项目是宣布。

  拍摄微观结构的照片

  X射线可以捕捉到人体的医学图像,在材料科学,化学,生命科学等领域,科学家也希望能够找到一种高通量的中子源,可以捕获人体X射线等微观材料科学家发现了散裂中子源。

  当中子入射到样品上时,它与核或磁矩相互作用产生散射反应。通过测量散射中子的能量和动量的变化,我们可以研究原子和分子尺度上各种物质的微观结构和运动模式,告诉人们他们的位置和运动。这是中子散射的基本原理。

  散裂中子源是通过一个非常强烈的,非常短的脉冲给水冷钨靶,造成散裂过程。据陈和生介绍,质子对每个质子产生多个散裂中子,这是获得强中子脉冲和短中子脉冲的最好方法。

  在获得中子脉冲后,科学家可以通过建立在目标台周围的光谱仪测量中子脉冲对样品施加的信号,从而获得样品材料结构的信息。

  研究散裂中子源的原理做了一个图像比喻。假设在你面前有一个无形的网,研究人员不断地投掷玻璃弹珠,大理石或穿过网,或在网上玩不同的角度。通过记录大理石的运动,研究人员可以大致猜测网的形状。如果弹珠足够密实,足够坚固,这个网络就可以准确地描述出来,甚​​至可以对材质进行清晰的判断。

  不带电荷,磁矩,穿透力强,可以区分轻元素,同位素和邻元素,无损,这些特点使得中子散射成为研究物质结构和动力学的重要探索,而且对于中子散射获得了声望超显微镜。

  应该出生

  陈和生介绍,英国的散裂中子源曾对A380飞机机翼焊接和铆接优化过程进行了机载测量,美国有效催化废气排放研究,法国核废料贮存地下水腐蚀的影响,曾用于剥落中子这个大科学装置的来源。

  散裂中子源的应用价值不可低估,但在材料结构研究方面,合肥国家同步光源,上海光源等大型科学仪器已落地。那么,中子源的散裂与同步辐射光源所在的区别在哪?

  科学家认为,这两种科学手段可以被描述为研究人员在研究材料结构时的左臂和右臂。

  X射线同步辐射强度随原子序数的增加而增加,但碳,氮,氮等轻元素的检测效果不好,中子强度随原子序数的增加而增加,这更适合于光元素的研究。中国散裂中子源工程实验室副主任梁天骄总体介绍。

  在许多材料结构中,轻重元素同时存在。研究人员将选择使用同步辐射来确定重元素和散裂中子源的位置,以确定轻元素的位置。

  然而,随着科学技术的进步,如电影,纳米团簇,生物大分子和蛋白质等,研究体系的规模越来越大。以小克数,宽范围,快速,高分辨率的中子散射测量小样品的顺序获得样品量也更困难。可以说,科学研究的需求催生了我国散裂中子源大型科学装置的出现。

  科学设备的大分支

  一般的调试应该是六个月,我们花了两个星期就取得了成功。高能物理东莞分公司副总监王胜告诉中国科学报。对于中国散裂中子源的科学家来说,中子束的投入是非常成功的,令研究人员更为自豪的是,散裂中子源设备的国产化率超过了96%,这是一个大规模的国产科学装置。

  我们希望利用大科学的手段带领研究人员和企业推动相关高科技领域的发展。中国散裂中子源项目副总经理陈元柏说。

  例如,快速循环同步加速器25赫兹交流磁铁中的杂散中子源,是我国第一次研制,核心和线圈振动开裂,涡流发热等新问题使研究人员无能为力。经过科技人员和工厂技术人员共同研究6年,研制出合格的磁体,还创新性地给出谐波电源谐波补偿方法,解决了多个磁体之间磁场同步的问题。

  散裂中子源技术的突破,不仅促进了相关高新技术领域的发展,而且形成了珠江三角洲地区科学技术的强大辐射。

  陈和生告诉记者,下一步建设用户光谱仪,东莞理工学院已率先提出了多物理光谱仪,材料研究所,材料研究所提出建立材料光谱仪,南方科技大学准备建设高压光谱仪,工业和信息化部五大提出的大气中子光谱仪正在规划中。此外,香港城市大学,香港科技大学,澳门科技大学等也对中子源的裂变表示浓厚的兴趣。

  今后,散裂中子源20个光谱仪全部建成,光束功率从100千瓦提高到500千瓦时,散裂中子源将在国内外相关研究中释放出更多的能量。

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