我国研发的微观世界“超级相机”成功验收

">

　　高能非弹性中子散射谱仪。通讯员供图

　　广州日报讯 （全媒体记者林霞虹 通讯员谢涛）昨日，我国首台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”）验收会暨交接仪式在中国散裂中子源举行。这台位于广东东莞由中山大学和散裂中子源科学中心联合研制建设的大型科研仪器，将以其独特的洞察力，带领我们走进前所未见的微观世界。

　　八年铸器终成“慧眼”

　　从2017年中山大学与中国散裂中子源签署战略合作协议开始，这条仪器研发之路已走过八个春秋，建设过程凝聚了数百位科研人员的心血与智慧。

　　高能非弹谱仪填补了我国百毫电子伏以上非弹性中子散射的空白。非弹性中子散射谱仪既可获得散射中子的空间分布信息，也可获取散射中子的能量变化，可以在动量与能量空间测量物质微观结构的动力学行为。利用费米斩波器和带宽斩波器协同工作，可实现多波长模式和单波长模式的快速切换。高能非弹谱仪的入射中子能量为10—1500meV（注：毫电子伏），可产出最佳能量分辨率3%动力学激发信号，此外谱仪提供1.5—800K（注：开尔文）高低温环境和7T（注：特斯拉）磁场环境，可以覆盖绝大多数的非弹性中子散射实验场景。受益于超大的探测器面积，谱仪特设有白光劳厄相机工作模式，将有助于快速探测单晶材料的结构和磁结构等信息。

　　它将为高温超导物理机制、量子磁性作用机制、热电材料输运性质、电池中离子扩散机制，以及生物材料活性等前沿基础研究工作提供关键微观结构动力学信息。高能非弹谱仪作为我国重要的物质动力学性质研究平台，将为物理、化学、材料、力学和交叉学科研究提供实验条件。

　　“中子摄影师”洞察物质深处的奥秘

　　这台大国重器如同一位精密的“中子摄影师”，能够捕捉物质内部原子、磁基分布和细微的动态变换。在它的视野里，高温超导的奥秘、量子磁性的机理、新能源材料的本性将逐渐褪去神秘外衣，孕育出更多改变生活的技术创新。

　　在高温超导研究领域，这台谱仪能精确测量超导体中的自旋涨落，分析其与超导的关系，可测量超导材料的声子谱与态密度，揭示电子与声子耦合的强度，为揭示高温超导机理提供关键实验证据。

　　在能源材料领域，无论是锂电池中的离子迁移，还是氢能源中的储存与释放，都涉及原子、离子在材料中的扩散过程。谱仪可实时跟踪这些微观粒子的运动轨迹，为设计更高性能的能源材料提供理论指导。

　　在生物医药领域，蛋白质等生物大分子的动力学行为决定了其生物功能。通过中子散射技术，科学家能够在更接近生理环境的条件下研究生物分子的运动，为新药研发开辟新途径。

　　谱仪建设团队目前已启动了谱仪样品多场耦合加载分析模块的研制，该项目已获国家重大科研仪器研制专项的支持。

　　高能非弹性中子散射飞行时间谱仪就像一台具备“超能力”的超级相机。它不仅能看清物质的静态结构，更具备探测物质内部原子、分子在皮秒（万亿分之一秒）时间尺度动态过程的能力，记录下原子、分子如何振动、如何旋转、如何传递能量的每个瞬间。它利用了中子不带电、穿透力强的特性，能够“深入虎穴”，直接探测到物质内部的微观运动。当中子与物质中的原子核发生“非弹性碰撞”时，中子会改变速度与方向，通过这些变化，科学家就能反推出物质内部的动态信息。