“超级显微镜”扩容后能干什么？ 专家揭秘关键技术及新技能
中国散裂中子源二期工程在东莞启动建设，专家揭秘二期工程关键技术及新技能
文/羊城晚报全媒体记者 余晓玲
近日，国家重大科技基础设施中国散裂中子源二期工程启动会在东莞举行。二期工程的开建，意味着中国散裂中子源正式“扩容”，装置研究能力将大幅提升，研究领域将进一步拓展，实验精度和效率将显著提高。
日前，中国科学院高能物理研究所副所长、中国散裂中子源二期工程总指挥王生，中国科学院高能物理研究所东莞研究部加速器技术部副主任李晓，中国科学院高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任张俊荣接受媒体记者采访，揭秘二期工程中的关键技术及新技能。
二期工程将建设11台中子谱仪和实验终端
中国散裂中子源被誉为探索物质材料微观结构的“超级显微镜”，是以中子为“探针”，“看穿”材料的微观结构。一期工程建成开放5年多来，用户迅速增加，目前注册用户已超过6000人，机时供不应求。截至目前，已完成1500余项（含港澳台地区及国外100余项）用户实验课题。基于此，二期工程得以快速立项并启动建设。二期工程初步设计概算于2024年1月9日获国家发展改革委批复，建设周期为5年9个月。
据王生介绍，二期工程主要建设11台中子谱仪和实验终端（包括9台中子谱仪、1个高能质子束实验终端和1个缪子源实验终端），建成后中子谱仪数量将增加到20台，并新增国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端；同时，加速器打靶束流功率将从一期的100千瓦设计指标提高到500千瓦。
缪子是粒子物理标准模型中基本粒子中的一种，性质独特且应用广泛。高性能的缪子源是国际上综合性科学研究的重要实验平台。王生介绍，缪子和中子都是探测微观世界的理想探针，两者各具特色，可以互补。缪子源建成后，将在磁性材料、新能源材料、超导材料等领域发挥重要作用。
将为国家关键核心技术突破提供重要支撑
中子的产生是用强流质子束打靶产生中子，因此质子束束流功率成为衡量装置性能的重要指标之一。二期工程中，加速器打靶束流功率将提高到500千瓦，这意味着中子通量大幅度提升，实验人员能在相同时间内完成更多实验，也能测量更微量的实验样品。
如果把散裂中子源比作“超级显微镜”，那么中子谱仪就是一个个“显微镜”的“眼睛”，具体而言，谱仪就是利用中子作为媒介，开展各种实验或应用的一套复杂实验装置。二期工程要建设11台中子谱仪和实验终端。新装置上线后，将在超导和磁性量子材料机理研究、生命科学研究、催化等化学化工材料机理研究、稀土功能材料设计研发、锂离子和储氢电池研发、深海可燃冰和页岩油的开采存储、抗癌症和病毒药物研发等众多领域为国家关键核心技术突破提供不可或缺的支撑。
“我们会在二期重点建设一些谱仪，以支撑量子材料、生命科学、催化化工相关结构表征上面的研究。”张俊荣介绍，新谱仪能够开展量子材料的自旋动力学机制、催化材料的原子动态演化过程，从而帮助提升和设计更高性能的先进材料。
编辑：邬嘉宏