國之重器"超級顯微鏡"誕生 可治療癌癥檢測飛機高鐵安全
據(jù)悉，散裂中子源的建成恰逢“大科學裝置的盛世”，裝置將肩負發(fā)展中國中子散射研究和應用的重任，及擔當國家科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的核心裝置重托。
未來網(wǎng)北京3月26日電(見習記者 何欣)“散裂中子源就像是個超級顯微鏡，用中子當“探針”，探索物質(zhì)微觀結構。治療癌癥、檢測飛機高鐵安全性都需要用到它。”散裂中子源項目負責人陳和生院士表示。
3月25日，中國建成首臺散裂中子源。中國航天科工二院23所下屬航天廣通為工程中加速器提供的近50臺套功率源設備全部達到驗收指標，“超級顯微鏡”的“動力心臟”將開始工作。
迎難而上 “超級顯微鏡”開創(chuàng)國產(chǎn)先例
中國散裂中子源是一臺什么樣的科學裝置？
散裂中子源項目負責人陳和生院士以光學顯微鏡和棒球場比喻說明：“很多人都用過光學顯微鏡去觀察肉眼無法直接看到的細胞和細菌。而中子探測的世界，可能更微觀，用中子照相的方法，可以觀測一滴水是如何從一株植物的根部運輸?shù)街θ~上。如果原子的直徑能放大到棒球場那么大，那中子就像場中一個螞蟻那么小，這小到用放大鏡也看不見的粒子。”
陳和生解釋，中子并不好產(chǎn)生。
將質(zhì)子加速到相當于0.9倍光速速度，當“子彈”去轟擊原子系數(shù)很高的重金屬靶，金屬靶的原子核會被撞擊出質(zhì)子和中子兩種粒子，科學家通過特殊的裝置“收集”中子，中子散射就像“探針”，可以探索物質(zhì)微觀結構。
陳和生說，把質(zhì)子加速到0.9倍光速是核心技術，射頻功率源系統(tǒng)是粒子加速的關鍵，可以說這些系統(tǒng)是“超級顯微鏡”的“動力心臟”。
據(jù)悉，射頻功率源系統(tǒng)中很多關鍵設備尚無國產(chǎn)先例，再加上可靠性要求極高，中國航天人則迎難而上，啃了一個又一個硬骨頭，為散列工程設備的國產(chǎn)化和系統(tǒng)工程的順利進行提供了強有力的支撐和保障。
十年磨一劍 首臺散裂中子源“誕生記”
據(jù)了解，散裂中子源項目之所以可以取得今天的成果，是因為不斷的研究試驗和中國航天人不分晝夜的堅守和思考。
2006年冬天，項目組涉足一個沒有試水過的領域，熬夜自制了一件高精度水冷盤，在鐵氧體加載腔投標現(xiàn)場驚艷亮相，贏得評委們的“芳心”，獲得了散裂中子源的首單500kW高頻功率源項目，開始了與這個國家大科學工程10多年的緣分。
項目負責人姜勇表示，為散列工程提供的很多功率源都是第一次研發(fā)，比如325MHz電子管高頻功率源，因為核心指標全部高于國外同類型功率源，在國際上都是首次應用，國外實驗室和外方廠家也沒有類似經(jīng)驗，可以說越過這道坎就是世界領先。產(chǎn)品光在所內(nèi)研發(fā)就用了3年，成品更是在用戶現(xiàn)場配合加速器調(diào)試了4年。
作為整個工程最后一個招標的項目，引出脈沖電源肩負著將速流引出的重任，技術指標苛刻，研制的時間卻很緊張。工程進度在前，黃永清、陳雪宇、崔恒善、李成祖、孫永紅、董亮、邵炫、郭新濤等設計人員通宵達旦討論設計方案和仿真分析，將設計圖紙反復審核7次。
2016年12月，經(jīng)用戶檢測各項指標均達到或優(yōu)于合同要求，部分指標優(yōu)于歐洲散裂工程同類設備，順利完成現(xiàn)場驗收與交付工作，成為中國航天人承擔的散裂項目總體工程中第一個交付的項目。
2017年8月28日，中國散裂中子源首次打靶成功獲得中子束流，中國航天人提供的核心關鍵設備運行穩(wěn)定，不辱使命。
2018年3月，航天廣通派出由魏世東、趙海琪、姜勇、李艷東、孫世春組成的實驗隊駐扎在散裂中子源工藝測試現(xiàn)場，跟蹤保障設備運行，再一次出色完成了任務。
不負重托 進入國際同類裝置先進行列
據(jù)悉，散裂中子源的建成恰逢“大科學裝置的盛世”，裝置將肩負發(fā)展中國中子散射研究和應用的重任，及擔當國家科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的核心裝置重托。
此外，中國散裂中子源通過自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，在靶站、譜儀方面也取得了一系列重大技術成果，設備國產(chǎn)化率超過90%，顯著提升了我國在磁鐵、電源、探測器及電子學等領域相關產(chǎn)業(yè)技術水平和自主創(chuàng)新能力，使我國在強流質(zhì)子加速器和中子散射領域?qū)崿F(xiàn)了重大跨越，技術和綜合性能進入國際同類裝置先進行列。
建成后的中國散裂中子源成為中國首臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，填補了國內(nèi)脈沖中子應用領域的空白，為我國材料科學技術、生命科學、資源環(huán)境、新能源等方面的基礎研究和高新技術開發(fā)提供強有力的研究手段，并為解決國家可持續(xù)性發(fā)展和國家戰(zhàn)略需求的許多瓶頸問題提供先進研究平臺，對滿足國家重大戰(zhàn)略需求、解決前沿科學問題具有重要意義。
