显微镜切片中国散裂中子源击中目标成功超
作者: 发布时间:2022-07-02 17:44:30点击:748
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日前,位于广东省东莞的中国分裂中子源(CSNS)成功击中目标,获得了中子束。这标志着中国科学院主体工程顺利完成,并进入试运行阶段。中国的裂变中子源是什么它看起来像什么有什么用途安安全吗记者来到现场,一个接一个地通知你。
中国散裂中子源公园鸟瞰图——中国散裂中子源的测绘
当一束中子入射到样品上时,它与原子核或磁矩相互作用产生散射。通过测量散射中子的能量和动量的变化,我们可以研究各种物质在原子和分子尺度上的微观结构和运动,以及告诉人们原子和分子的位置和运动状态。这种研究方法被称为中子散射技术。中国散裂中子源工程总监、工程经理、中国科学院院士陈鹤生院士说。
1932年,英国物理学家查德威克发现了中子,人们开始认识到原子核是由带正电荷的质子和不带电荷的中子构成的。ecause中子不带电,具有磁矩,穿透力强,能区分轻元素、同位素和邻近元素,具有非破坏性。这些特性使得中子散射成为研究物质结构和动力学的理想探针之一。和X射线一样,中子散射是研究物质微观结构和原子输运的多学科方法。
陈升进一步解释:例如,假设在我们面前有一个看不见的网。我们经常扔掉许多玻璃弹子。有些弹珠通过网,有些弹珠击中网,以不同的角度弹跳。如果记录下这些弹珠的轨迹,可以粗略地推断出网的形状;如果弹珠足够大、足够密、足够强,则可以准确地描述网,甚至推断出网。从材质上看。
然而,对于中子散射的研究,有必要使用中子作为探针并具有适当的中子源。先进中子源是中子科学研究的基础,如何获得产生高通量中子的中子源一直是科学家们追求的目标。
高通量中子源包括反应堆中子源和裂变中子源,核反应堆是一种稳定连续的中子源,在中子科学研究中发挥了重要作用。随着科学技术的发展,相应的研究体系,如薄膜、纳米簇、生物大分子和蛋白质,其分布范围越来越大,更难获得有序的样品。因此,迫切需要新一代高通量、宽频带的中子源,用于小样品的快速、高分辨率中子散射测量。
它用于用来自大加速器的高能质子轰击重金属靶,引起金属原子的层裂反应,释放出大量的中子。这些中子形成很强的中子束,中子减速后被样品散射。与介质核碰撞,导致中子能量减少和减速)并最终被中子散射光谱仪接收。基于这些中子散射数据,我们研究人员分析了被观测物体的显微特征。通常,裂变中子源就像一个超级显微镜,可以研究诸如DNA、晶体材料、聚合物等材料的微观结构。NG说。
由于层裂中子源的这些独特性质以及国际社会对安全评价的日益严格要求,发达普遍采用层裂中子源进行中子散射研究。操作脉冲裂变中子源主要有英国、美国和日本。中国的裂变中子源建成后将成为发展中的批裂变中子源,位居世界四大脉冲裂变中子源之首。大大提高了中国基础研究和高新技术水平。
虽然中子很小,但产生强中子束的散裂中子源是一个非常大的装置,包括各种高精度和精密的设备。
记者在现场看到,CSNS隧道设备建造在地下13米至18米深,主要建设项目包括一个负氢离子直线加速器,其束能量为80毫伏,一束能量为16亿eV的快速循环质子同步加速器,两个波束传输。轨道线路、目标站和三个光谱仪,以及相应的配套设施和土建工程。
陈鹤生说:CSNS项目一期中子能谱仪有3台,未来可达20台,目前束流功率为100kW,我们预留了进一步提高束流功率至500kW和升级第二靶站的空间。
通用粉末衍射仪主要用于研究物质的晶体结构和磁结构,多功能反射仪通过对样品中反射中子的分析来研究物质的表面结构和界面结构,小角散射仪主要用于研究物质的晶体结构和磁结构。陈鹤生说,目的是检测1-100nm系统结构的物质系统的微观和介观尺度(介于宏观和微观之间的物体)。
散裂中子源通过测量中子束在样品中的散射反应过程,可以产生强脉冲中子,并探测样品中核的位置和运动。因此,层裂中子源在材料科学技术、生命科学、物理、化学化工、资源与环境、新能源等领域有着广阔的应用前景。
陈鹤生举了一个例子。1998年6月,德国一列城际特快列车意外脱轨,最终发现肇事者是老化车轮。在英国散裂中子源上发现了车轮,并发现了内部裂纹。
事实上,高速列车的车轮和轨道以及飞机的涡轮和机翼都存在应力,这些应力决定了高速列车和飞机的使用寿命和安全性,但是这种应力是看不见的,摸不着的,因此对它的研究成为避免dis的关键。ASTER。现在科学家可以测量和研究散裂中子源轮轨和翼片的残余应力,优化加工工艺,使高速铁路和飞机更安全、更舒适。
陈胜说:层裂中子源技术在生物学、生命、医学等研究领域也发挥着不可替代的X射线作用,并与同步辐射源互补,成为基础科学研究和新材料研究的重要平台之一。例如,来自散裂中子源的质子和中子可用于肿瘤放射治疗的研究,并且已经在许多发达得到应用。此外,在新的清洁能源可燃冰的开发和利用中,中子衍射技术在高压下用裂解中子源可以研究可燃气体甲烷水合物的形成机理和稳定条件。研究结果可为安全有效地开发和利用可燃冰提供科学依据。
中国科学院的建设也将大大加强中国中子散射科学与应用领域的国际交流与合作,为中国在中子散射技术及应用领域占据国际前沿提供良好的机遇。
在CSNS建设过程中,质子加速器、靶站和中子能谱仪的建设涉及大量具有战略意义的高新技术。这些技术难题要求中国更高水平的科研队伍共同努力克服。因此,该项目的建设将吸引大量的科学家开展科研活动,建成后将吸引更多中国科学院物理研究所党委书记孙牧说,600名国内外专家学者聚集在东莞进行研究。
陈胜说:CSNS是基于新一代加速器的,不需要核材料,其动力来自电力,辐射严格控制在安全的环境保护范围内。我们已经计算出,居住在裂变中子源附近一年的量居民收到的辐射相当于长途飞行。
据报道,CSNS附近有监测站随时监测辐射情况,散裂中子源项目的环境影响报告也提出应急计划,散裂中子源是一种辐射装置,主要由辐射产生。一旦断电,中子源就会消失。
另外,层裂中子源与反应堆型核装置完全不同,不需要核材料,没有链式核反应,加速器运行中会损失少量粒子,产生二次粒子,如:辐射、半径等。和中子,它们是放射性的,通常称为瞬时辐射。
这些放射性物质比反应堆中子源低5-6个数量级,对环境的影响要小得多,这些放射性物质将储存在指定的废物储存库中。说。
只要加速器关机,造成环境影响的主要辐射源就会消失,可以说是像水龙头一样安全可靠。加速器由电子设备自动启动和停止,如果发生故障,可以在毫秒内关闭。陈鹤生说,地震等灾害发生时,裂变中子源装置将停止运转,辐射场将立即消失。经过反复研究,裂变中子源是一种相对清洁的辐射装置。
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