“中山大學(xué)，您已經(jīng)進(jìn)入高能非彈譜儀散射室……”“滴——”一聲刷卡聲后，向右轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙，厚重的混凝土蓋子緩緩移開，揭開了“高能非彈譜儀”的神秘面紗。

11月12日，由中山大學(xué)與中國(guó)散裂中子源合作建設(shè)的高能直接幾何非彈性中子散射飛行時(shí)間譜儀，正式揭牌。

中山大學(xué)黨委書記陳春聲，中國(guó)科學(xué)院院士、中山大學(xué)校長(zhǎng)高松和中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳等共同為“高能直接幾何非彈性中子散射飛行時(shí)間譜儀”揭牌

“無(wú)論多難，國(guó)家需要的事，就是正確的事，就是應(yīng)該做的事?！备吣芊菑椬V儀的參建者之一，中山大學(xué)物理學(xué)院中子科學(xué)與技術(shù)中心主任、教授王猛說。

高能非彈譜儀，填補(bǔ)的是我國(guó)中高能非彈性中子散射的空白，正是國(guó)家需要的事。

中子，一種肉眼無(wú)法分辨的粒子，卻是極重要的科研工具。在醫(yī)院拍X光片，我們可以獲知身體的狀況，從而對(duì)癥下藥。而中子可以給大塊金屬、合金拍片，它能夠跟物質(zhì)中的原子核碰撞，是一個(gè)具有極強(qiáng)穿透能力的“超級(jí)顯微鏡”，能夠?qū)Σ牧献鰺o(wú)損、微觀的研究，是前沿科學(xué)研究的利器。

中國(guó)散裂中子源，這一舉國(guó)矚目的大科學(xué)裝置，正是在此背景下，于2018年建設(shè)成功。從中子源發(fā)散出去，一共設(shè)計(jì)了20條譜儀線路，他們就像“超級(jí)顯微鏡”的不同鏡頭，滿足不同的科研需求，然而因?yàn)榧夹g(shù)難度大，建設(shè)成本高，首期建設(shè)的三臺(tái)譜儀不包括非彈性中子散射譜儀。

“非彈性中子散射譜儀是通過測(cè)量物質(zhì)的自旋波和聲子譜等動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究構(gòu)成物質(zhì)的原子之間微觀相互作用的專門儀器設(shè)備，是美國(guó)、英國(guó)、日本散裂中子源上最重要的一類譜儀?！蓖趺驼f，“以前，中國(guó)科研人員不得不去國(guó)外開展研究，研究時(shí)間和內(nèi)容受到很大的約束?！?br>
以服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略為己任的中山大學(xué)，從2017年起，就在積極推動(dòng)與中國(guó)散裂中子源合作建設(shè)高能非彈性中子散射譜儀。2019年，歷經(jīng)多輪論證，雙方簽署合作協(xié)議，啟動(dòng)譜儀建設(shè)。


今天，走進(jìn)位于東莞的中國(guó)散裂中子源，5號(hào)線“高能非彈譜儀”已就位。“中大綠”的外墻顏色，顯示著其“血緣”，中山大學(xué)的又一大科研平臺(tái)取得里程碑式的進(jìn)展。

高能非彈譜儀將與中山大學(xué)的超算中心、天琴中心、南方海洋實(shí)驗(yàn)室、“中山大學(xué)”號(hào)、“中山大學(xué)極地”號(hào)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)科學(xué)中心、綠色化學(xué)與分子工程研究院等大平臺(tái)一起，集群合力，服務(wù)國(guó)家。

在“高能非彈譜儀”的揭幕儀式上，中國(guó)科學(xué)院院士、中山大學(xué)校長(zhǎng)高松說：“在過去的四年里，散裂中子源科學(xué)中心譜儀建設(shè)團(tuán)隊(duì)和學(xué)校物理學(xué)院等相關(guān)團(tuán)隊(duì)克服了疫情的影響，突破了斬波器、散射腔、探測(cè)器等一系列關(guān)鍵技術(shù)，攻堅(jiān)克難，落實(shí)譜儀建設(shè)任務(wù)。”

譜儀建設(shè)期間突發(fā)疫情，很多部件在國(guó)內(nèi)外不同企業(yè)、研究單位的研發(fā)和加工建造，受到很大影響。更重要的是，譜儀的關(guān)鍵技術(shù)被國(guó)外封鎖，需要自主攻關(guān)，在散裂中子源科學(xué)中心建設(shè)團(tuán)隊(duì)的共同努力下，突破了一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)。

中山大學(xué)物理學(xué)院中子科學(xué)與技術(shù)中心副主任、副教授劉新智用一個(gè)小細(xì)節(jié)描述了建設(shè)難度：中子撞擊樣品后，就像在水桶中點(diǎn)亮一只燈泡，粒子向四周發(fā)散，最后被桶壁的探測(cè)器監(jiān)測(cè)到。為了降低誤差，需要在樣品周圍安裝徑向準(zhǔn)直器，為中子提供筆直的通路。這要求材料能夠不停地接受輻射，但自身不向外散射粒子。這種輻射吸收材料往往呈粉末狀，傳統(tǒng)的做法是把粉末涂到布或者金屬片上加以固定，但使用的粘合劑往往又會(huì)帶入新的散射源，造成新的實(shí)驗(yàn)誤差。

對(duì)于一項(xiàng)極端精密的儀器而言，需要克服一切外界干擾。劉新智說：“我們所做的努力，是為了降低本底，這是非常有收益的一件事情，但也是最難的一件事情?！?br>
高能非彈譜儀的建設(shè)開辟了新的市場(chǎng)，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)高科技企業(yè)的發(fā)展。重達(dá)30多噸、內(nèi)部高真空的異形散射倉(cāng)，就是在合肥科學(xué)島上生產(chǎn)制造的。譜儀的部件幾乎都是非標(biāo)品，國(guó)內(nèi)廠家從未生產(chǎn)過。通過參與高能非彈譜儀的建設(shè)，許多科技企業(yè)的能力得到了提升?！白龊昧诉@一件事情，下面就可以做更多的事情?！蓖趺驼f，大科學(xué)裝置“沿途下蛋”，推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

費(fèi)米斬波器是非彈性中子譜儀上的關(guān)鍵部件，其內(nèi)部是一片片細(xì)小的硅片，需要通過一分鐘36000轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)過濾中子束，對(duì)制造工藝的要求非常高。硅片內(nèi)部哪怕有一點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)力，高速旋轉(zhuǎn)下都會(huì)直接破碎，而且還會(huì)打碎其他的硅片。

譜儀建設(shè)團(tuán)隊(duì)和企業(yè)合作設(shè)計(jì)建設(shè)出了國(guó)產(chǎn)高透射率、低泄漏率的費(fèi)米斬波器，基本滿足了設(shè)備調(diào)試的需求。

中國(guó)散裂中子源副研究員任清勇說：“這些挑戰(zhàn)對(duì)于國(guó)內(nèi)科研人員和企業(yè)都是全新的事情，沒有人做出來(lái)過，只能不停地解決問題?！?br>
“高能非彈譜儀的建設(shè)中，很多時(shí)候都是摸著石頭過河，我看著這些年輕人一步步解決問題，最終完成了看似不可能的任務(wù)。”中山大學(xué)物理學(xué)院黨委書記、教授趙福利說。

2016年，王猛30歲，回國(guó)后便成為譜儀的規(guī)劃建設(shè)的一員，而當(dāng)時(shí)的他，跟中子譜儀相關(guān)的經(jīng)歷，只是在國(guó)外的譜儀上做過科研。

從“用戶”到“制造者”，趙福利教授感慨，這也是多年來(lái)，中國(guó)許多大科研平臺(tái)建設(shè)、科學(xué)事業(yè)發(fā)展的一個(gè)縮影，在國(guó)外留學(xué)時(shí)見過、用過，回國(guó)就開始承擔(dān)自建的任務(wù)，從學(xué)習(xí)國(guó)外，到自主自強(qiáng)。

早在2006年，中山大學(xué)物理學(xué)院就主辦了中國(guó)散裂中子源區(qū)域合作會(huì)議，積極謀劃參與中子源建設(shè)和使用。2010年，又召開了國(guó)家中子源多學(xué)科應(yīng)用研討會(huì)。

劉新智在回國(guó)前曾長(zhǎng)期在國(guó)外中子源工作。他感觸最深的是中國(guó)科學(xué)家的勤奮。一個(gè)中子散射實(shí)驗(yàn)，外國(guó)科學(xué)家就帶一個(gè)樣品，但中國(guó)科學(xué)家?guī)サ闹辽儆惺畟€(gè)樣品?！按蠹液薏坏冒褭C(jī)器降溫的時(shí)間都用來(lái)做實(shí)驗(yàn)，恨不得把帶來(lái)的樣品都做完，根本就不想睡覺。凌晨三點(diǎn)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，凌晨四點(diǎn)就要出分析結(jié)果了?！?br>
中國(guó)科學(xué)家的勤奮和“不服”，造就了中國(guó)科學(xué)的高速度發(fā)展。他們以主人翁的姿態(tài)，面向人才培養(yǎng)，面向?qū)W科前沿，面向國(guó)家需求奮進(jìn)。

“在國(guó)外，譜儀科學(xué)家就只負(fù)責(zé)支持用戶做實(shí)驗(yàn)，做完工作就可以回家了。而回國(guó)之后，我要思考的是，國(guó)家需要譜儀做什么，譜儀如何設(shè)計(jì)才能更好地服務(wù)國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)界，給國(guó)家?guī)?lái)更多的科技進(jìn)步?！眲⑿轮钦f。

高能非彈譜儀的建設(shè)在吸引國(guó)外人才回流的同時(shí)，也提升了相關(guān)領(lǐng)域人才培養(yǎng)，推動(dòng)學(xué)科交叉，促進(jìn)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)。中山大學(xué)特意為高能非彈譜儀新增了15名專項(xiàng)博士研究生。這些博士面向譜儀的學(xué)科發(fā)展設(shè)置，采取雙導(dǎo)師制。一名導(dǎo)師為中山大學(xué)物理學(xué)院的教授，指導(dǎo)提出科學(xué)問題，另一名導(dǎo)師為散裂中子源的導(dǎo)師，提供譜儀實(shí)驗(yàn)操作方面的支持。博士生的研究方向需要與中子科學(xué)或譜儀密切相關(guān)。

此前，王猛團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了全新的鎳基超導(dǎo)體，他們通過材料生長(zhǎng)、表征等手段發(fā)現(xiàn)了液氮溫區(qū)的超導(dǎo)電性，但要解決高溫超導(dǎo)機(jī)理，離不開非彈性中子散射譜儀?！斑@臺(tái)譜儀有望進(jìn)一步破解高溫超導(dǎo)機(jī)理。”王猛說，在這臺(tái)設(shè)備上，中國(guó)科學(xué)家可以開展許多探索性工作，進(jìn)而為重大原始創(chuàng)新創(chuàng)造可能。

高能非彈譜儀建成后，將為大灣區(qū)乃至全國(guó)、全世界中子科學(xué)研究者提供交流平臺(tái)，為凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域提供新的研究手段，對(duì)于新材料開發(fā)和機(jī)理研究具有重要意義。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳在揭幕儀式上說：“接下來(lái)，我們和中大雙方將盡快完成譜儀的調(diào)試，早日投入正式運(yùn)行，充分發(fā)揮譜儀的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)交流合作，推動(dòng)開放共享，一起努力產(chǎn)出重要的科學(xué)成果，為相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)前沿和應(yīng)用研究提供一個(gè)國(guó)際先進(jìn)的研究平臺(tái)?！?br>

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