高能非弹谱仪在东莞散裂中子源上线

　　位于东莞的中国散裂中子源的高能非弹谱仪。 资料图

　　11月12日，中山大学与散裂中子源科学中心合作建设的高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（以下简称“高能非弹谱仪”）在位于东莞的中国散裂中子源正式揭牌，预计于明年正式投入使用。有望进一步揭示高温超导机理、热电机理等前沿科学问题。

　　中子散射谱仪，是一种能深入研究材料内部结构和运动等性质的测量仪器。中山大学物理学院教授王猛介绍，高能非弹谱仪正式投入使用后，团队可以利用中子谱仪观察镍氧化物的磁激发谱，获取磁性、自旋动力学等数据，助力高温超导的机理研究。

　　高能非弹谱仪建成后，将为粤港澳大湾区乃至全国、全世界中子科学研究者提供交流平台，为凝聚态物理学、材料科学等领域提供新的研究手段，对于新材料开发和机理研究具有重要意义。

　　聚焦

　　核心部件“费米斩波器”系国内首个自主研制

　　用科学家们的话来说，中子散射谱仪就像一台“中子版”的超级显微镜。用X光、磁共振等技术看不透的物质内部，用中子散射谱仪有可能看清。

　　中国散裂中子源副研究员任清勇介绍，当特定速度的中子轰击样品，其与样品内部的原子等发生撞击，不同的结果就能反映出样品材料的不同特性。用“中子视角”观察材料，能看到用其他方法看不到的细节。

　　为这台显微镜提供光源的是中子源。在位于东莞的中国散裂中子源，高能量的质子束流经过一条超长的“跑道”后撞上一个钨靶，发生散裂反应，产生中子。

　　围绕靶心，20条中子通道呈放射状分布，高能非弹谱仪位于其中的“5号线”。

　　在这里，设计入射能量范围为10-1500毫电子伏的中子从慢化器射出，击打在物质样品上面，分别沿着不同的方向以不同的能量射出。分析这些撞击结果，数据可用于物质的晶格振动、磁性激发和晶体场激发等特性研究，为物理、化学、材料、力学和交叉学科研究提供支撑。

　　中山大学物理学院副院长、教授王猛介绍，从2017年开始，中大就与中国科学院高能物理研究所开展合作，计划在散裂中子源上建设我国第一台高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪。2019年，高能非弹谱仪通过可研评审，正式开始建设，建设经费超过一亿元。

　　任清勇形象地描述：“高能非弹谱仪需要用到高压氦-3管子组成的阵列探测器来探测中子。一条氦-3管价值40万元，等于一辆不错的轿车了。目前谱仪里已经装上了150条，未来还要加装100条。”

　　投入到位了，但高能非弹谱仪建设的过程仍可谓一波三折。任清勇介绍，谱仪的核心部件之一“费米斩波器”，其核心技术主要由欧美国家掌握。中大订购的费米斩波器过境某国进行测试，竟然被该国拒绝审批放行，导致货期延误超过一年，严重影响建设进度。

　　为了保证高能非弹谱仪的顺利建成，科研人员通力合作，提前布局，经过艰苦努力，自主研制了国内首个费米斩波器，填补了空白，并通过快速的迭代改进，目前性能已经基本达到设计指标。通过尖端科学仪器建设，倒逼上下游研究者和生产商提升技术，助力高端制造。

　　今年6月，高能非弹谱仪顺利测量到了钒的声子谱，标志着中国首台高能非弹性中子散射谱仪建设成功。　　

　　整合：史明磊

　　采写：南方+记者 钟哲 综合央视新闻