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  • 1 # 迷彩虎

    我們熟知的宏觀世界是由無以計數的微觀粒子所構成,即通常說的微觀世界,透過研究微觀粒子,人類將會看透這個世界的本質,因此它的研究意義非常重大,那麼這個過程的實現需要並且必要用到的工具就是“超級顯微鏡”了。

    在此之前,中國在脈衝種子研究上長期處於發展停滯的階段,換句話說,幾乎就是空白,為了掌握這個世界的“密碼”,中國散裂中子源計劃於2011年9月開啟,其後至2014年10月,計劃進入安裝階段。

    隨後的事情我們都知道了,今年03月,中國第一臺散裂中子源正式安裝完畢,並已經開始投入研究工作,同時,按照國際慣例,這一整套裝置也會面向用戶免費開放,這批使用者甚至包括美國,日本等研究團隊。

    這又是為什麼呢?原來,這主要是出於兩個方面的考慮,首先,散裂中子源安裝工程雖然說已經安裝完畢了,但並不代表它是完美無缺的,鑑於美日等國在此領域有著更豐富的經驗,透過他們的使用,我們可以更有效率地發現並排除問題。

    而另一方面,便是向環球諸國彰顯中國的先進技術,雖然我們起步晚,但並不代表中國會一直落後,現在,中國有了屬於自己的脈衝中子技術,人類今後向未來的探究,必將會有中國的一份力量,中國,加油!

  • 2 # 碧桂園李自強

    我們熟知的宏觀世界是由無以計數的微觀粒子所構成,即通常說的微觀世界,透過研究微觀粒子,人類將會看透這個世界的本質,因此它的研究意義非常重大,那麼這個過程的實現需要並且必要用到的工具就是“超級顯微鏡”了。

    在此之前,中國在脈衝種子研究上長期處於發展停滯的階段,換句話說,幾乎就是空白,為了掌握這個世界的“密碼”,中國散裂中子源計劃於2011年9月開啟,其後至2014年10月,計劃進入安裝階段。

    隨後的事情我們都知道了,今年03月,中國第一臺散裂中子源正式安裝完畢,並已經開始投入研究工作,同時,按照國際慣例,這一整套裝置也會面向用戶免費開放,這批使用者甚至包括美國,日本等研究團隊。

    這又是為什麼呢?原來,這主要是出於兩個方面的考慮,首先,散裂中子源安裝工程雖然說已經安裝完畢了,但並不代表它是完美無缺的,鑑於美日等國在此領域有著更豐富的經驗,透過他們的使用,我們可以更有效率地發現並排除問題。

    而另一方面,便是向環球諸國彰顯中國的先進技術,雖然我們起步晚,但並不代表中國會一直落後,現在,中國有了屬於自己的脈衝中子技術,人類今後向未來的探究,必將會有中國的一份力量,中國,加油!

  • 3 # 飛賊克斯和康德馬特

    散裂中子源是一種能夠大量產生中子的大科學裝置,用於開展中子散射等相關科學研究。

    中子是一種電中性粒子,其質量和質子相當,但不帶電。同時中子具有一定磁矩,或者說中子的自旋為1/2,和電子自旋相當。一般來說,中子存在於原子核內部,與質子等具有強相互作用。

    為什麼要利用中子來開展科學研究呢?這是因為中子具有不可替代的優勢:它不帶電,意味著可以輕易穿透材料內部,直接與原子核發生強相互作用(而不是如X射線與電子發生庫侖相互作用),就能精確測定原子核的位置;中子又具有磁矩,那麼意味著它與材料還存在磁性相互作用,可以精確標定原子的磁矩方向和有序磁矩大小;中子對輕元素極其敏感,而且對同位素存在很強的選擇性,所以在生物大分子、聚合物、核素分析等研究中具有非常重要的作用;中子的強烈穿透性,既可以用來直接對生物、文物、古董、機械零件等來做無損拍照,也可以在中子實驗中加各類樣品環境,如溫度、壓力、磁場、電場、光場等,具有強大的“相容性”。

    但是要開展中子科學研究,獲得高通量的中子束流是關鍵,也就意味著先進的中子源勢在必行。因為中子不帶電且穿透性極強,要想如同電子或光子那樣聚焦和控制是非常困難的,目前最有效的方法也就是利用各種單晶體對中子產生布拉格反射,從而對其進行聚焦、引導、極化等操作。目前世界上中子源的中子通量相比同步輻射中的光子通量,是要低幾個數量級的。最麻煩的是,大量產生中子的方法極其有限,必須依賴於大科學裝置:核反應堆和散裂中子源。

    核反應堆就是原子核的裂變反應產生中子,是連續源,且燃料的成本非常高昂,其輻射危害也比較大,且控制上的難度也比較大。

    散裂中子源,是近些年來發展最具希望的中子源。其原理就是利用加速的高能質子去轟擊重金屬靶材,把原子核打碎產生中子。產生的中子需要進一步慢化,讓其達到我們研究需要的能量尺度,然後再通往各個中子束線站,成為各個中子譜儀前端出來的中子束流。散裂中子源的打靶功率決定了束流強度,且出來的中子具有脈衝時間特徵,在能量測量和動量測量上都有相當優勢。

    正如同步輻射等大科學裝置一樣,散裂中子源也是基礎科學研究的前沿工具,在物理、化學、生物、材料、醫學、考古等多個領域裡都大有用武之地。舉例來說,精確測量材料的磁性結構和自旋動力學性質,中子散射是目前最佳的選擇;飛機發動機、高鐵軌道、航空母艦甲板、核電站反應堆外殼等許多關鍵金屬材料都有殘餘應力,中子散射可以在無損耗的情況下進行檢測分析,讓我們的生活更加安全;蛋白質等生物大分子的摺疊等運動模式是其活性的基礎,中子散射可以揭示生命起源的奧秘;一些珍貴文物和精密儀器的內部結構,可以用中子照相來透視;利用硼俘獲中子技術,可以精確治療癌症的病灶……

    目前,全世界僅有4個脈衝式散裂中資源:美國橡樹嶺國家實驗室的散裂中子源SNS,英國盧瑟福-阿普爾頓實驗室的散裂中子源ISIS,日本加速器研究機構的散裂中子源J-PARC,和中國散裂中子源CSNS。中國散裂中子源在2017年底剛剛完成初步建設,預計2018年進行工程驗收。此外,歐洲正在建設下一代中子源——歐洲散裂中子源,預計將在10年內建設完成並投入使用。

  • 4 # 手機使用者58903279720

    由於自然界不存在自由中子,所以,如果想獲得中子束,就需要透過核反應來得到中子。這種裝置被稱為“中子源”。

    目前存在著三種類型的中子源。它們是:放射性同位素中子源、加速器中子源和核反應堆中子源。放射性同位素中子源是利用放射性同位素衰變時放出的粒子(α粒子或γ光子)轟擊特定的元素,利用(α,n)或(γ,n)核反應來產生中子的。加速器中子源是利用加速器加速帶電粒子,轟擊中子靶,利用(p,n)、(d,n)等核反應來產生中子的。一般都是採用低能加速器(粒子能量在百兆電子伏以下)。

    而核反應堆中子源而是採用“鏈式裂變核反應”產生中子的,透過“中子誘發裂變”,引起“鏈式裂變反應”。透過控制“鏈式裂變反應”的強度來控制中子的數目。

    “散裂中子源”是用原子核的“散裂核反應”來產生中子的中子源,而引起原子核“散裂核反應”的是高能加速器產生的高能質子(能量一般在1000兆電子伏左右),將高能質子去輻照重元素(鉛、鎢或鈾)組成的靶,引發“散裂核反應”來產生中子。

    “裂變核反應”不同於“散裂核反應”,“核裂變”時一般只產生“兩個裂片”,而“散裂核反應”一般產生三個以上的“裂片”。重核的“散裂核反應”所釋放出來的中子數目要大於它透過“核裂變”所釋放的。所以,“散裂中子源”所產生的中子數目,可以大於核反應堆產生的。當然要比較各種引數。

    更重要的是,核反應堆中子源一般都是“穩態中子源”,所產生的中子束流是“直流”的。而“散裂中子源”所產生的中子束流都是“脈衝”的,這是因為,在將質子束流加速到如此高能的時候,高能加速器只能將質子分為“一群一群”的加速,而不能產生“直流”的高能質子束。脈衝中子源在“中子分析技術”方面有一些獨特的優點。

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