中国“超级显微镜”开启新一轮微观世界探秘之旅

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三台供科学实验用的中子谱仪，已经取得了丰硕的研究成果。6q3安检之家

“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。”张俊荣说。香港大学用户正在进行实验。中国科学院高能物理研究所东莞分部供图6q3安检之家

今年上半年，从事材料研究的香港大学黄明欣副教授就利用中国散裂中子源做了一项有关高强度钢结构性能的实验。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。6q3安检之家

黄明欣不仅对实验结果十分满意，而且对散裂中子源近在咫尺带来的便捷感触颇深。此前，他曾向日本散裂中子源申请机时，要先设计好实验步骤，然后把材料寄到日本，对方做完实验后再把数据回传给他。现在，从香港出发，一个半小时车程就能到达位于东莞大朗镇的中国散裂中子源，“就像在自家门口”。6q3安检之家

“接下来，我们希望用三到四年时间，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。”金大鹏说。6q3安检之家

不可思议的调试难度和速度6q3安检之家

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。6q3安检之家

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，预期三年内达到设计功率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。6q3安检之家

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。”金大鹏说。6q3安检之家

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。”6q3安检之家

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。6q3安检之家

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。6q3安检之家

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。