探访中国散裂中子源：“超级显微镜”带你探微格物(3)

　　“我们对它的焊接模拟件进行检测，了解不同焊接工艺的残余应力参数，为壳体寿命预测、焊接工艺选择提供了关键数据支撑。”金大鹏说，高铁的车轮等大型高速运动工程部件将来也需要散裂中子源来验证其残余应力参数。

　　作为粤港澳大湾区首个重大科技基础设施，中国散裂中子源的建成，为国内科技工作者带来了研究物质的“利器”，特别是为港澳科学家提供了前所未有的便利。

　　香港大学黄明欣教授团队研发的超强超韧的“超级钢”，就是通过中国散裂中子源，来分析其成分、结构，验证了相关研究结果。

3 为前沿科学研究和国家重大需求提供先进研究平台

　　橙色、紫色、蓝色、浅蓝、浅绿……走进靶站谱仪实验大厅，一台台颜色各异的谱仪，以靶站为中心，宛如七色花的花瓣一般向外伸展排列。

　　中子产生后，经过慢化，通过中子通道被引入谱仪。

　　“中子在谱仪中和样品材料的原子核相互作用，产生散射、衍射、透射。”金大鹏解释说，中子就像派进去探查信息的侦察兵，我们可以根据它进去时的角度、能量，出来时的角度、能量等，经过测量，反推回去，研究样品的结构及动力学。

　　探微格物，中国散裂中子源为材料科学技术、物理学、化学化工、生命科学、新能源等基础研究和应用研究提供有力支撑。目前，中国散裂中子源已完成8轮开放运行，全球注册用户超过3900人，完成课题800余项。

　　伴随着国家重大战略部署的推进、新兴产业的发展以及国际前沿研究的需要，中国散裂中子源用户数量快速增长，申请使用装置的课题数快速增长。

　　中国散裂中子源面临“升级”。其实，一期工程设计已经预留了升级改造空间。根据国家“十四五”规划，中国散裂中子源的二期工程即将启动。

　　“中国散裂中子源一共规划有20条中子通道，能够建设22台中子谱仪。”金大鹏向记者介绍，目前共有5台谱仪已投入运行使用，其中包括一期工程国家投资建设的3台谱仪，还有与高校、研究机构合作建设的2台用户谱仪。另有6台不同类型的合作谱仪正在建设、调试中，其中4台预计今年年底将投入使用，满足更多用户的不同需求。

　　不同的谱仪，有不同的用途。

　　浅绿色的通用粉末衍射仪，主要用于研究物体的晶体结构和磁结构，现在也用于开展小部件的残余应力测试。

　　刚投入使用不久的大气中子辐照谱仪，已吸引国内不少高科技企业将自家产品送来测试。研究人员使用高通量的中子加速电子元器件出现问题的进程，从而推动工艺迭代，确保电子元器件与系统性能高度可靠。

　　即将在今年年底投入使用的工程材料应力衍射仪，可以在不破坏样品的情况下，对高铁的车轮、航空航天发动机叶片等设备的残余应力、金属疲劳数据进行研究，一方面为改进工艺提供参考，另一方面也可以评估出部件既能保证安全又能保证经济性的使用里程和时间。

　　金大鹏介绍，目前投入使用的谱仪多为通用型谱仪。围绕国家重大战略部署、新兴产业需求等，专门规划了一批新的谱仪。正在建设中的谱仪，还有专门用来研究新能源电池的。

　　二期工程建成后，中国散裂中子源的谱仪数量将增加到20台，覆盖广大用户各方面研究领域。同时，加速器打靶束流功率将从现在的140千瓦提高到500千瓦。这意味着，同等时间能产生更多中子，不仅能有效缩短实验时间，还能使实验分辨率更高。