11月16日，中國首臺高能直接幾何非彈性中子散射飛行時間譜儀（以下簡稱「高能非彈譜儀」）驗收會暨交接儀式在中國散裂中子源舉行。中山大學與中國科學院高能物理研究所歷經(jīng)八年合作攻關(guān)，從概念藍圖變?yōu)榭茖W現(xiàn)實，這臺致力於觀測物質(zhì)微觀世界的結(jié)構(gòu)與動力學性質(zhì)的大國重器來之不易。
中山大學與散裂中子源科學中心團隊造「中子攝影師」
2017年，中山大學與中國科學院高能物理研究所簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，啟動中子譜儀合作項目。經(jīng)過兩年的論證和預研，確定面向?qū)W術(shù)前沿和中國散裂中子源需求建設中國首臺高能非彈性中子散射譜儀。譜儀自2019年正式啟動建設。中山大學和散裂中子源科學中心共同組成譜儀建設團隊，與專業(yè)技術(shù)組通力協(xié)作，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)，包括自研費米斬波器、超大真空散射腔體等，終於在2023年1月12日成功在譜儀上輸出中子。隨後，譜儀進入帶束調(diào)試階段，並在年中初步獲得了標準樣品釩的聲子譜和態(tài)密度。同年11月12日，譜儀正式揭牌，各模塊的調(diào)試隨即按下了加速鍵。最終，又經(jīng)過兩年多的調(diào)試，背景大幅降低，譜儀的各項指標均已達到國際領(lǐng)先水平。
這個大國重器如同一位精密的「中子攝影師」，能夠捕捉物質(zhì)內(nèi)部原子、磁基分布和細微的動態(tài)變換。在它的視野里，高溫超導的奧秘、量子磁性的機理、新能源材料的本性將逐漸褪去神秘外衣，孕育出更多改變生活的技術(shù)創(chuàng)新。
填補中國中子散射領(lǐng)域空白
高能非彈譜儀填補了中國百毫電子伏以上非彈性中子散射的空白。據(jù)了解，非彈性中子散射譜儀既可獲得散射中子的空間分布信息，也可獲取散射中子的能量變化，可以在動量與能量空間測量物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的動力學行為。
利用費米斬波器和帶寬斬波器協(xié)同工作，高能非彈性中子散射譜儀可實現(xiàn)多波長模式和單波長模式的快速切換。此外譜儀提供1.5-800K高低溫環(huán)境和7T磁場環(huán)境，可以覆蓋絕大多數(shù)的非彈性中子散射實驗場景。
值得一提的是，受益於超大的探測器面積，譜儀特設有白光勞厄相機工作模式，將有助於快速探測單晶材料的結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu)等信息。它將為高溫超導物理機制、量子磁性作用機制、熱電材料輸運性質(zhì)、電池中離子擴散機制、以及生物材料活性等前沿基礎(chǔ)研究工作提供關(guān)鍵微觀結(jié)構(gòu)動力學信息。
為了更好利用這一創(chuàng)新平臺，譜儀建設團隊目前已啟動了譜儀樣品多場耦合加載分析模塊的研製，該項目目前已獲得國家重大科研儀器研製專項的支持，將使高能非彈譜儀能在更多重大科學問題上發(fā)揮關(guān)鍵作用。（記者 黃裕勇 通訊員 謝濤）
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