中国散裂中子源：探秘微观世界的“超级显微镜”

作为国家重大科技基础设施，东莞散裂中子源已服务全球超2600名用户，助力多领域前沿科研突破

By TANG Zhexiao

中国散裂中子源（CSNS）于2018年8月正式投入使用，是我国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源，为345项科学研究提供高强度脉冲中子束。项目超过90%的设备实现自主研发和国产化。

▲ 中国散裂中子源位于广东省东莞市。（新华社图）

中子是不带电的微观粒子，通过中子散射技术结合谱仪分析其运动轨迹，可揭示材料内部结构，在生命科学、材料科学、新能源等领域具有广泛应用价值。

作为国家重大科技基础设施，CSNS将为多学科研究与应用提供重要支撑。

“超级显微镜”探微入里

散裂中子源被誉为“超级显微镜”，可用于探测物质微观结构。与X射线不同，中子对电子数量不敏感，更适用于氢、碳、氧等轻元素材料的研究。

▲ 图片来源：视觉中国

中科院高能物理研究所所长、CSNS工程经理陈和生用“弹珠撞击网状结构”比喻中子散射过程：通过记录弹珠的散射路径，可反推出网的形状与材质，使用的“弹珠”越多，推算越精确。

关于辐射安全问题，陈和生表示，CSNS运行依靠电力驱动，周边居民一年所受辐射量相当于一次长途飞行，处于安全范围。

攻克首束难题 实现自主创新

目前全球仅有英国、美国、日本和中国拥有散裂中子源。CSNS建设始于2011年，由中国科学院高能物理研究所主导，总投资23亿元人民币。

▲ 中国散裂中子源园区全景。（图片来源：视觉中国）

面对技术复杂、成本高昂的挑战，CSNS团队采用高效建设模式推进项目。曾接受心脏手术的陈和生仍坚守一线，带领团队攻克多项关键技术难关。

2017年，CSNS成功产生第一束中子，标志着我国成为世界上第四个拥有脉冲式散裂中子源的国家。

打造先进科研平台 助力多领域创新

该“超级显微镜”在高速列车、航空发动机材料、肿瘤放射治疗、可燃冰绿色能源开发等方面具有重要研究价值。

自运行以来，CSNS已服务全球用户超2600人，完成科研项目500余项，涵盖新型锂离子电池材料、太阳能电池结构研究，并在航空材料、可燃冰、页岩气、催化剂等领域开展前期探索。

CSNS的建成显著提升了我国中子散射领域的国际交流与合作能力，为相关技术研发与应用提供了重要平台。

目前，CSNS正规划建设二期工程，目标将中子束流输出能力提升至当前的五倍，进一步服务于国家重大需求、前沿科技攻关和经济社会发展。

Editor | SONG Ziyan

Examiner | TIAN Xueke