看清头发丝直径十万分之一的微观世界,上海交大自主设计研制中子小角散射谱仪“洛书”

看清头发丝直径十万分之一的微观世界,上海交大自主设计研制中子小角散射谱仪“洛书”

柯宇照 2024-11-08 未命名 16 次浏览 0个评论
看清头发丝直径十万分之一的微观世界,上海交大自主设计研制中子小角散射谱仪“洛书”

看清头发丝直径十万分之一的微观世界,上海交大自主设计研制中子小角散射谱仪“洛书”

图说:项目首席科学家钟圣怡教授介绍中子大科学装置

中子散射技术,如同核能超级显微镜,以超越X射线千倍的穿透力,深入探索物质的微观结构。它不仅能“诊断”出航空发动机、核反应堆构件、高速列车轮毂等关键工程部件的内部细微缺陷,更在科研领域发挥着不可或缺的作用。

看清头发丝直径十万分之一的微观世界,上海交大自主设计研制中子小角散射谱仪“洛书”

图说:“洛书”谱仪

近日,上海交通大学自主设计研制的超长多模式中子小角散射谱仪“洛书”通过了技术验收。其关键指标均处于世界领先地位,包括量程、瞬时量程和谱仪全长等。这一高端中子科学仪器将极大地推动中子技术在多个领域的应用,突破工程技术瓶颈,探索前沿科学。

看清头发丝直径十万分之一的微观世界,上海交大自主设计研制中子小角散射谱仪“洛书”

图说:“洛书”设计图

“洛书”谱仪长度超过46米,成为全球中子小角散射领域的巨无霸。它的超长准直器与探测系统能够覆盖从微米到亚纳米量级的测量范围,相当于“看清”普通人头发丝直径的百分之一到十万分之一范围的微观世界。首创的三探测器系统可同时探测纳米至微米级结构变化,对理解物质微观演化规律、开发新型高性能材料具有重大意义。

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图说:“洛书”三探测器系统

在国际上,中子散射技术已在诸多领域发挥不可替代的作用。上海交大对接国家重大工程亟需与前沿科研发展需求,建设国际顶尖中子科学平台。平台依托中国绵阳研究堆建设了两台先进中子科学谱仪。“洛书”和“河图”是其中的两大核心设备。

看清头发丝直径十万分之一的微观世界,上海交大自主设计研制中子小角散射谱仪“洛书”

图说:研究团队

两款谱仪的命名来自我国传统文化,象征古人理解世界万物因果规律的智慧。项目首席科学家钟圣怡教授表示,围绕先进中子测试的关键技术,科学家们将继续展开全面攻关,打破学科壁垒,推动中子技术在各领域的发展与应用,为解决国家工程难题、探索前沿科学提供技术支持。

学界专家对“洛书”谱仪进行了高度评价。项目验收评审组组长林忠钦院士认为,“洛书”谱仪在设计上充分发挥冷中子特点,兼顾高强度和高分辨功能,对实现金属、高分子、生物蛋白、功能材料等的纳米结构表征提供了充足的硬件条件,具备了先进的材料微结构测试能力。樊春海院士指出,“洛书”谱仪在设计上充分发挥冷中子特点,兼顾高强度与高分辨功能,能够对金属、高分子、生物蛋白、功能材料等的纳米结构进行定量无损表征,也是当前国际上少有的可进行超大量程测量的装置,在探索亚纳米到微米尺度的微结构具有优势,满足材料、化学、生物、物理等不同科研领域的研究需求,为解析金属、高分子、生物蛋白、功能材料的复杂结构分析提供有效手段。展望未来,吕坚院士认为,“洛书”提供了一个跨学科、跨行业的高水平研究平台,能够在材料科学、航空航天、生物医药、能源动力、人工智能等关键领域中解决一系列科学与工程难题,带来创新性解决方案,不仅是科学家手中的重要研究利器,更将成为推动产业升级的强大动力,为我国新质生产力的高质量发展提供重要支撑。

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