1.我国唯一一台脉冲型散裂中子源
中国散裂中子源(CSNS)是国家“十二五”期间重点建设的重大科技基础设施项目,是国际前沿的高科技、多学科应用的大型综合性研究平台,是继英国散裂中子源、美国散裂中子源和日本散裂中子源之后,全世界第四台脉冲型散裂中子源。项目落户广东省东莞市,总投资约23亿元,由中国科学院和广东省政府共建。中科院高能物理研究所为项目法人单位。项目于2011年10月奠基,2017年8月首次打靶即成功产出第一束中子,2018年8月23日按指标、按工期、高质量地完成了全部工程建设任务,通过国家验收,各项性能均达到或优于国家发展改革委批复的验收指标。2018年9月正式对外开放运行。运行至今,共完成来自国内外100多家高校、研究所、高新技术企业等单位的800余项实验课题,围绕“四个面向”,在新型锂电池材料、斯格明子的拓扑磁性、自旋霍尔磁性薄膜、高强合金的纳米相、太阳能电池结构、航空材料、可燃冰、页岩、催化剂等领域取得一批重要科学成果。
2.运行原理
CSNS是各种高精尖设备组成的复杂整体,观测对象的尺度能达到分子和原子层级,装置主要包括1台80MeV的负氢离子直线加速器、1台1.6GeV的快循环质子同步加速器、1个靶站、多台中子谱仪及相应的配套设施。装置的工作原理是将质子加速到16亿电子伏特的能量,速度相当于0.9倍光速,把质子束当成“子弹”,去轰击原子系数很高的重金属靶,金属靶的原子核被撞击产生中子,射向样品,科学家通过围绕样品的谱仪“收集”被散射的中子,获得样品的物质结构信息。
△快循环质子同步加速器
△靶站顶部
CSNS装置共设计20条左右中子束线,已建成5台中子谱仪,分别是通用粉末衍射仪、多功能反射仪、小角散射仪、多物理谱仪和大气中子辐照谱仪。另有6台谱仪建设中,即工程材料应力谱仪、高能非弹性中子散射谱仪、能量分辨中子成像谱仪、微小角中子散射谱仪、高压中子衍射谱仪、高分辨中子衍射仪。其中,4台将于2022年底建成,2台将于2023年底建成。散裂中子源二期工程规划建设9台谱仪,预计在6-7年内建成。
△谱仪大厅
3.促进科学普及与传播
中国散裂中子源于2014年获批东莞市科普教育基地,2015年获批广东省青少年科技教育基地,2020年获批广东省科普教育基地,2021年荣获广东省十佳科普教育基地称号,已成为粤港澳大湾区重要的科普和教育参观基地。
场地建设方面,目前基地设有科普展厅2个,科普宣传栏310多米,并在直线设备楼、环形加速器设备楼、靶站谱仪大厅等装置现场设置科普宣传展板,开放面积共约10000平方米。科普队伍方面,CSNS培养了一支“训练有素”的高学历科普队伍,这支队伍包含了博士生、硕士生、博士后、青年科学家等,科普队伍超过150人。散裂中子源所蕴含的科学原理大大提升了周边公众的科学兴趣,吸引社会各界人士前来基地参观。
为促进科学传播与普及,CSNS通过科普宣传片、宣传展板、装置原理沙盘模型、科普讲解以及科普讲座等一系列多元化形式向公众免费开放。活动形式包括:每年一次的公众科学日活动,定期举办科普讲座、科普进校园、科普展览等,同时响应国家和省市相关科技部门的号召,在全国范围内参加各类重要科技展出,向社会公众普及散裂中子源的建设意义、工作原理和多学科应用,以及散裂中子源对我国科研和工业水平的提升,对物理、化学、生命科学、新能源、新材料等众多学科研究的强大支撑能力等。散裂中子源已经成为东莞市乃至整个粤港澳大湾区相关部门和单位科普参观的重要节点和爱国主义教育(党员活动)参观点,为广东省、东莞市引进和建设更多国家大科学装置,吸引人才,提升科技创新能力奠定了坚实的公众基础。
△科普展厅-沙盘模型
△科普展厅-宣传栏
文图素材由中国散裂中子源提供