我国首台高能直接几何非弹性中子散射谱仪正式通过验收
我国首台高能直接几何非弹性中子散射谱仪正式通过验收
近日，中国科学院高能物理研究所宣布，我国首台高能直接几何非弹性中子散射谱仪（简称“高能非弹谱仪”）已于11月16日顺利通过验收，标志着该设备已具备正式运行条件，并可开展各类科学实验。
该设备由中山大学与散裂中子源科学中心联合研发建设，被誉为“超级相机”，成功填补了我国在百毫电子伏特（meV）以上中高能非弹性中子散射领域的技术空白。未来，它将广泛应用于热电材料、磁性材料、高温超导、能源材料及生物材料等多个前沿研究方向，提供强有力的技术支持。同时，该谱仪也是我国首台采用飞行时间法的非弹性中子散射设备，意味着中国散裂中子源的研究能力正由材料静态结构分析，逐步迈向材料动力学研究。
作为探测材料内部微观动态的利器，高能非弹谱仪借助中子不带电、穿透性强的特性，能够直接捕捉到物质内部原子或分子的运动状态。当中子与样品原子核发生非弹性碰撞时，其速度和方向会发生变化，科研人员据此推导出材料内部的动力学行为。
谱仪项目负责人、中国科学院高能物理研究所东莞研究部副主任童欣表示，该设备的突出优势在于，不仅能够解析材料的静态结构，还能在皮秒（万亿分之一秒）时间尺度上动态观测原子、分子的振动、旋转及能量传递等过程。若将其他谱仪比作“拍摄材料照片”的设备，那么高能非弹谱仪则可称为“录制材料视频”的工具。
自2019年9月启动建设以来，高能非弹谱仪在多束实验模式方面进行了多项创新设计，多个关键部件由研发团队自主研发。项目团队攻克了费米斩波器、超大型真空散射腔、适用于中子散射的磁体样品环境，以及大面积高压氦三中子探测器等一系列核心技术。2023年1月12日，该谱仪成功探测到首束中子，经过两年多的系统调试，其入射中子能量范围已覆盖10至1500 meV，最佳能量分辨率达3%，信噪比及单位功率入射通量等核心指标均达到国际先进水平。此外，设备可提供3至800K的温控环境与7特斯拉磁场，基本满足非弹性中子散射实验的主要需求。
在完成验收后，高能非弹谱仪将进入试运行阶段，计划于2026年正式对外开放。届时，它将为高温超导的物理机制、量子磁性作用、热电材料的输运特性、电池内部离子扩散行为以及生物材料活性等重要基础科学问题的研究提供关键支撑。
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