访散裂中子源工程专家：多能型科研平台时代来了

■倪思杰，本报见习记者

10月20日上午，中国散裂中子源项目前端系统负责人欧阳华富在隧道内忙碌。自从负氢离子源设备于10月15日在隧道中安装以来，他每天必须在隧道中至少呆8小时。

“目前，负氢离子源设备和低能量传输线设备都已进入隧道。本周，我们要做的是“调整”工作。”欧阳华富告诉记者，所谓的“准直”是为了确保项目线上的设备准确地放置在指定位置。"精度至少达到0.1毫米后才能进行安装."

散裂中子源设备在探测材料结构和测试材料性能方面发挥着巨大的作用。“这是一个应用平台。几乎所有的科学研究领域，如物理和材料科学，都可以使用散裂中子源进行实验。”中国科学院高能物理研究所副所长陈说。

“站在最前沿”的商人

自2012年12月起，中国科学院高能物理研究所与东莞理工学院合作安装调试负氢离子源设备。到目前为止，欧阳华富已经忙于这件事将近两年了。

“从今年年底到明年上半年，将会非常繁忙。”欧阳华富说道。

陈也在忙。10月16日，陈从东莞回到北京，他的最后一次返回是在两个月前。陈袁波嘲笑自己是“老光棍”。他告诉记者，由于散裂中子源项目，他们在北京的研究人员经常在东莞停留两到三个月。

欧阳华富告诉记者，瞄准工作完成后，真空系统和前端水冷系统的安装将开始。同时，一些离线设备的安装工作，如电源系统、控制系统、光束测量系统等。，将与在线准直和其他工作同步。

“我们是“第一个”，会遇到一些安装问题。不过，积累经验后，安装以下设备会更方便。”欧阳华福笑道:

中国科学院院士、项目总指挥陈和生告诉《中国科学日报》，负氢离子源是整个项目设备安装的起点，其功能是为加速器提供粒子。

中国的散裂中子源是目前中国最大的科学仪器，也是发展中国家拥有的第一个散裂中子源。它与美国、日本和英国一起被称为世界上四大脉冲散裂中子源。

“这是中国首次建造强流粒子加速器。该项目的建设将是中国当前强有力的粒子技术的一次跨越式发展。”陈和生说。

经历“洗礼”、“转变”和“碰撞”

"安装工作将于下月初完成，设备也将调试完毕。"在接受《中国科学》采访时，陈和生表示，设备的安装和调试可能仍有困难，科研人员需要做好克服这些困难的准备。

在科学家眼中，这种设备就像一台超级显微镜。对于未知结构的材料，设备产生的中子流可以检测材料结构；对于具有已知结构的材料，中子通量可以检测结构中可能的异常，并测试材料的疲劳程度和应力。在航天领域，它可以用来测试大型飞机的材料性能。在生物领域，它可以用来检测组织的结构，如胚胎。

然而，在这个看似简单的过程中，粒子经历了一系列的过程，包括洗礼、转化和碰撞。

两次洗礼将粒子从低能转化为高能。“当负氢离子出来时，能量相对较低，约为50K电子伏(1K = 103)；然后，粒子将进入直线加速器，当它们离开直线时，能量将为80M电子伏特(1m = 106)；然后粒子进入环形加速器，并被加速到1.6G电子伏特(1G=109)。”陈告诉记者。

在直线和环之间，负氢离子经历一次“蜕变”

负氢离子是多一个电子的氢原子。在进入环形加速器之前，它们将穿过一层特殊的薄膜，剥离电子并将其转化为质子。”陈对说:

接下来，高能质子将遇到重金属钨，称为“目标”。通过两者之间的碰撞，重金属钨会产生大量高能中子。然而，这些高能中子必须通过一个充满液态氢的“慢化剂”，才能减速成慢中子。

之后，强穿透的中子束将与样品材料碰撞，碰撞后的散射中子将被周围的仪器探测到。“因为材料本身的结构和形状不同，碰撞后散射的图像也不同。根据图像，可以推断出材料本身的结构。”陈对说:

仍有20台分光计有待建造。

在陈和生看来，安装负氢离子源只是意味着散裂中子源项目迈出了“漫长旅程的第一步”。

“前面的任务仍然非常艰巨，需要精心设计和施工，以及迎接和解决困难的思想准备。”陈和生说。

陈告诉记者，目前只有3个光谱仪正在建设的第一阶段的项目。在建设的第二阶段，项目组的工作目标之一是建造20台分光计。然而，所谓的“光谱仪”包括一个将中子引向样品的导管、一个可以容纳样品的样品台，以及一个可以创造极端测试环境的数据采集平台，如探测器和计算机。

“在建造了20台分光计之后，下一步是增加加速器的功率。从目前的100千瓦到500千瓦。”陈说，加速器的功率将影响产生的中子数，中子越多，实验所需时间越短。

陈说，在100千瓦的功率，该设备可以产生106个中子束，但如果它可以增加到500千瓦，中子束将增加两个数量级到108。

此外，由于东莞市已为该项目提供了1000亩土地，项目一期已使用了400亩土地，该项目仍在考虑用剩余的600亩土地建造另一个加速器装置和一个中微子实验工厂。

2018年建成后，它将为物理学、纳米科学、生命科学、化学、材料科学、医学和药学等许多前沿学科提供一个强大的研究平台。(原标题:中国散裂中子源工程负氢离子源设备成功进入隧道安装，标志着“多能源”科研平台时代的到来)

中国科学新闻(2014-10-21，第一版集锦)