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在廣東東莞市松山湖科學城，緊鄰高速公路，山上建有一座別具一格的建築群，山坡上矗立著“中國散裂中子源”字樣。 “國家的重型儀器”，硬核所在，與國家這一重要儀器一起，被譽為超級顯微鏡。
物質由分子和原子組成，原子核含有中子和質子。 中子不帶電，穿透力強，可以區分輕元素、同位素和鄰近元素，是科學家探索微觀世界的理想探測器。
當中子與研究物件的原子核相互作用以改變運動方向時，科學家可以通過分析散射中子的軌跡、能量和動量的變化來推斷物質的結構。 這就像我們不斷地將彈珠扔進一張看不見的網中，其中一些穿過網，而另一些則擊中網並以不同的角度反彈。 如果你記錄這些彈珠的運動，你可以大致猜出網的形狀如果彈珠拋得足夠多、足夠密集、足夠結實，就可以準確地勾勒出網，甚至可以推導出材料。
散裂中子源就是這樣乙個生產和發射彈珠的“超級工廠”。 其原理是先將質子加速到一定的能量，然後利用質子束作為“炮彈”轟擊重金屬靶，產生大量的中子。 科學家通過特殊裝置“操縱”中子，以中子為探針觀察微觀世界，成為研究物質靜態微觀結構和動力機理的“超級顯微鏡”，對解決國家重大戰略需求和前沿科學諸多領域瓶頸具有重要意義。
速調管研製成功。
散裂中子源開始加速。
2024年，中國散裂中子源執行時間將超過5000小時，在新能源、合金、聚合物、資訊材料等領域創造多項源創新成果。 為了滿足更多更高使用者的需求，中國散裂中子源專案二期工程也即將開工建設，目前正在進行關鍵裝備的研製。
在散裂中子源科學中心實驗室，近日研製成功了第一台國產P波段大功率速調管關鍵核心裝置，經過24小時連續無故障執行，各項效能指標均達到或超過設計要求，順利通過驗收。 截至目前，中國散裂中子源專案二期關鍵加速器核心裝置擁有完全自主智財權，整體國產化率接近100%。
研發團隊成員劉華昌表示，速調管電源由多個關鍵部件和系統組成，用於將電能轉換為高頻微波功率，為粒子束提供加速功率。 是中國散裂中子源專案二期工程的關鍵裝備之一，加速器靶束功率由100千瓦提公升至500千瓦。
中國散裂中子源科學中心加速器技術部副主任劉華昌：我們一期的四個這樣的器件可以將離子的能量從3兆電子伏特加速到80兆電子伏特，對應的離子速度大概小於0光速的4倍。 我們將在第二階段新增大約 20 個這樣的器件，離子的速度將從 0 進一步降低4 比 0光速的65倍。
它就像汽車的發動機，將化學燃料轉化為機械動能，推動汽車前進。 由於二期工程是在一期的基礎上進行公升級的，功率的五倍提公升完全依賴於光束電流強度的增加，而直線加速器的能量需要通過使用超導腔體來大幅提高，這對速調管的效能和指標提出了更高的要求。 當時，國內沒有這類裝置的研發和製造能力，一期工程只能進口，但出乎意料地如期完工，包括後續的穩定執行。
中科院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源工程二期總司令王勝：一期使用的四台機組都是從美國進口的，在初次光束調整之前，它們就成了我們乙個瓶頸。 此後，結合高能研究所的研究方向，我們開始對國內自主技術進行研究。
大功率速調管是一種電真空裝置，具有各種學科的數百個零部件。 從開發到安裝，每一步都必須精確。 高通量電子光路要求傳輸效率達到100%，所有元器件的安裝精度應控制在20微公尺以內，僅為一根頭髮直徑的1 4。
劉華昌和他的研發人員記憶最深的是，速調管的真空標準是標準大氣壓的1/1000億。 這對大尺寸銅腔的焊接材料和技術來說是乙個嚴峻的挑戰，如果不小心，很容易頻繁著火，至少會影響裝置的穩定執行，並對整個電源裝置造成損壞。
中國散裂中子源科學中心加速器技術部副主任劉華昌：我們反覆進行實驗驗證，經過幾個月的幾十次或幾百次實驗，我們選擇了這種焊料。
中科院高能物理研究所科研團隊與上下游企業通力合作，攻堅克難，最終圓滿完成了研發試生產任務。 中國散裂中子源工程二期工程的準備工作已經全面到位，即將開始加速。
中科院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源工程二期總指揮王勝：二期工程將質子束功率提高五倍，將大大提高其研究能力，將建造九台中子能譜儀。 二期工程完成後，散裂中子源的研究能力已基本覆蓋所有中子散射（應用領域）。
中國散裂中子源光譜儀館。
原創創新的新高地。
中國散裂中子源由直線加速器、快速迴圈同步加速器、目標站和中子散射光譜儀組成，其中加速器位於地下13至18公尺處。 地面上的光譜儀大廳是科學家的聚集地。 年終，來自全國各地的科學家仍在這裡開展最前沿的科技攻關。
來自東北大學的高建榮團隊與散裂中子源的光譜儀科學家一起，正在為即將到來的高溫合金定向凝固原位中子衍射實驗做最後的準備。
東北大學教授高建榮：我們的（實驗）涉及高溫真空環境，我們想研究高溫合金是用於製造飛機發動機葉片的金屬材料，在從液態到固態的過程中是如何形成缺陷的。
航空發動機被譽為現代工業的“皇冠”，而這顆“皇冠上的明珠”就是航空發動機上的葉片。 雖然中國也可以生產航空發動機葉片，但多年來質量和效能仍有待提高。
高建榮表示，航空發動機葉片是中空結構，材料特殊，結構複雜，要想提高國產飛機葉片的質量和製造效率，首先要對材料有充分的了解。 早在五年前，他就開始構思利用中子穿透特性，對高溫合金的定向凝固進行原位觀測實驗。
中國散裂中子源科學中心副主任梁天驕：這種實驗，包括相關裝置的研製，應該說是很有挑戰性的。 高溫合金在模具殼體內熔化，並在其中垂直移動，我們非常擔心我們是否能在整個生長過程中獲得可靠的資料。
東北大學教授高建榮：在如此複雜的條件下，我們是否真的能用中子觀測到這樣的訊號，原則上是可以的，但是我們是否真的能看到，我心裡沒有光譜。
散裂中子源的光譜儀科學家設計了數次分解實驗，以驗證定向凝固裝置中中子衍射實驗的可行性，讓高建榮將更多的時間和精力投入到裝置的研發中。 半年後，高建榮收到了驗證實驗成功的訊息。
2024年，中國散裂中子源正式投入執行，使中國成為世界上第四個擁有脈衝散裂中子源的國家。 散裂中子源自2024年一期工程3臺光譜儀建設完成以來，近5年來先後與高校、科研機構開展合作，先後啟動了8臺光譜儀的建設。 在今天的光譜儀大廳裡，在目標站周圍，用具有不同功能和特點的光譜儀建造了五顏六色的混凝土模組。 每個色塊搭建的空間都是乙個實驗站，為我國在磁性材料、高效催化劑、金屬玻璃、聚合物等多個領域的研究提供了重要的實驗平台。
從四面八方發起攻擊。 中國散裂中子源已取得豐碩成果。
如果說散裂中子源是探索物質微觀世界的超級顯微鏡，那麼目標站周圍的光譜儀就是不同的鏡頭，可以滿足不同學科和方向的科研需求。 2024年，依託散裂中子源，產生一批批原始成果，也將為相關產業高質量發展提供源動力。
大氣中子譜儀是散裂中子源今年執行的新型光譜儀，可以加速模擬宇宙射線撞擊大氣層產生的中子輻照環境。 過去，大氣層和地面上許多電子元件的失效都與大氣中子的輻照有關，特別是在航空領域，電子裝置故障問題更為嚴重。
中科院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源工程二期總指揮王勝：如果在實驗室正常情況下尋找，可能超過10萬小時都找不到原因。 但是在我們的例子中，我們可以以 10 次方的 8 次方的速度加速它，這意味著我們以 1 億次的速率進行，我做一分鐘，這相當於我做 1 億分鐘，這是多年的測量，所以如果我們非常快速地定位故障， 我們可以去硬化它。加固後，我們發現定位非常準確，加固效果也非常好。
2024年，依託中國散裂中子源，在新能源汽車領域，通過對鋰電池充放電過程的原位觀察，首次發現電池充放電過程中碳酸鋰化合物的不均勻現象，顛覆了業界對此的認識，為鋰電池的效能提公升和增強開闢了新的視野。
在工程領域，完成了國內高鐵車輪的地應力測量，首次給出了高鐵車輪的完整應力資料。 為國產高鐵車輪的安全評價和使用壽命的正確判斷提供了非常重要的資料支撐。
中國科學院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源二期工程總指揮王勝：今年其實很忙，我們的散裂中子源現在是世界上每年開放時間最長的，有5300小時，所以全年開放。 到明年，我們將把中子光譜儀的數量增加到11臺，並且全部開放，這將大大擴充套件我們的研究能力。
散裂中子源自投入執行以來，已完成10輪開放執行，年均開放時間超過5000小時，註冊使用者超過5000人。 2024年完成使用者實驗376項，其中多篇學術論文已在國內外一線學術期刊發表，遠超國外散裂中子源同階段輸出水平。 在航空航天、磁量子材料、新能源、高效能合金、資訊材料等多個領域產生了多項重大原創性成果。
此外，二期工程建設將正式啟動，未來光譜儀數量將增加到20臺，加速器目標射擊和目標站功率將從100千瓦提高到500千瓦，這將大大提高實驗的精度和速度。 屆時，散裂中子源將測量更小的樣品，研究更快的動力學過程，為我國高水平科技自力更生、自力更生做出更多更大的貢獻。
央視記者雷飈 梁志）。