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中國散裂中子源

中國散裂中子源（China Spallation Neutron Source，縮寫CSNS）是在廣東省東莞市大朗鎮建設、由中國科學院高能物理研究所運營的一個基於粒子加速器的中子源，也是我國南方省份首個重大科學設施。該散裂中子源是繼英國、美國、日本後的世界第四台散裂中子源、是我國首台脈衝式散裂中子源。由中國科學院和廣東省政府於2011年10月20日開始共同建設。2017年8月28日， CSNS首次打靶成功，獲得中子束流，標誌着CSNS主體工程順利完工，進入試運行階段。2018年3月，散裂中子源工程建成完工。2018年8月，該項目通過國家驗收。2018年9月底，CSNS面向國內外用戶開放使用。

中子散射技術簡介

（圖片來源：Freepik網站）

中子在1932年被發現，其發現及應用是20世紀最重要的科技成就之一。由於中子不帶電、有磁矩且穿透性強，能分辨輕元素、同位素和近鄰元素，具有非破壞性，這些特性使得中子散射成為研究物質結構和動力學性質的理想探針之一，和X射線一樣，是多學科研究中探測物質微觀結構和原子運動的強有力手段。

一束中子入射到研究樣品上時，與它的原子核或磁矩發生相互作用，產生散射。通過測量散射的中子能量和動量的變化，就可以研究在原子、分子尺度上各種物質的微觀結構和運動規律，告訴人們原子和分子的位置及其運動狀態，此研究手段就叫中子散射技術。

CSNS工程總指揮、工程經理、中科院院士陳和生在接受人民網訪問時，以比喻解釋中子散射技術的應用：「假設面前有一張看不見的網，我們不斷地扔出很多玻璃彈珠，彈珠有的穿網而過，有的則打在網上，彈向不同的角度。如果把這些彈珠的運動軌跡記錄下來，就能大致推測出網的形狀﹔如果彈珠發得夠多、夠密、夠強，就能把這張網精確地描繪出來，甚至推斷其材質。」

進行中子散射的研究，需要用中子做探針，就必須有高通量的中子源，核反應堆雖然是一種穩定連續的中子源，但不適用於近代如薄膜、納米團簇、生物大分子和蛋白質等研究項目，通量更高、波段更寬的散裂中子源則更為適用。

散裂中子源有如「超級顯微鏡」可以研究物質微觀結構
陳院士指出，散裂中子源用來自大型加速器的高能質子轟擊重金屬靶，引起金屬原子的散裂反應，釋放出大量的中子。這些中子形成非常強的中子束流，中子慢化(中子與介質原子核碰撞，引起中子能量減少而減速的現象)後與樣品發生散射，最衟由中子散射譜儀接收，科研人員可根據這些中子散射的數據分析出被觀測物體的微觀特征。陳院士表示：「通俗點說，散裂中子源就像一台『超級顯微鏡』，可以研究DNA、結晶材料、聚合物等物質的微觀結構。」

散裂中子源在材料科學技術、生命科學、物理、化學化工、資源環境、新能源等諸多領域都具有廣泛應用前景。例如，散裂中子源的質子和中子可用於腫瘤的放射性治療研究，已在許多發達國家得到應用。還有，在新型清潔能源可燃冰的開發利用中，散裂中子源高壓下的中子衍射技術可用來研究可燃氣體甲烷水合物的形成機制和穩定條件，其研究成果將為安全、高效地開採和利用可燃冰提供科學依據。

CSNS 填補了國內脈衝中子源及應用領域的空白，為我國物質科學、生命科學、資源環境、新能源等方面的基礎研究和高新技術研發提供強有力的研究平台，將對粵港澳大灣區國際科技創新中心建設提供重要科技支撐。

國家自然科學基金委與京港學術交流中心多年來合作舉辦高端科研學術研討會，圍繞前沿領域匯聚中外人才，分享探討相關課題，促進兩地科研發展合作。自2021年9月7日開始，國家重大科研儀器已經面向全世界的科研工作者開放。如欲申請者，請瀏覽網址：https://lssf.cas.cn/。

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