國之重器“超級顯微鏡”誕生 可治療癌癥檢測飛機高鐵安全

　　未來網(wǎng)(www.k618.cn 中央新聞網(wǎng)站)北京3月26日電(見習(xí)記者 何欣)“散裂中子源就像是個超級顯微鏡，用中子當(dāng)“探針”，探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。治療癌癥、檢測飛機高鐵安全性都需要用到它。”散裂中子源項目負責(zé)人陳和生院士表示。

功率源設(shè)備大廳 （中國航天科工集團第二研究所供圖）

　　3月25日，中國建成首臺散裂中子源。中國航天科工二院23所下屬航天廣通為工程中加速器提供的近50臺套功率源設(shè)備全部達到驗收指標，“超級顯微鏡”的“動力心臟”將開始工作。

　　迎難而上 “超級顯微鏡”開創(chuàng)國產(chǎn)先例

　　中國散裂中子源是一臺什么樣的科學(xué)裝置？

　　散裂中子源項目負責(zé)人陳和生院士以光學(xué)顯微鏡和棒球場比喻說明：“很多人都用過光學(xué)顯微鏡去觀察肉眼無法直接看到的細胞和細菌。而中子探測的世界，可能更微觀，用中子照相的方法，可以觀測一滴水是如何從一株植物的根部運輸?shù)街θ~上。如果原子的直徑能放大到棒球場那么大，那中子就像場中一個螞蟻那么小，這小到用放大鏡也看不見的粒子。”

　　陳和生解釋，中子并不好產(chǎn)生。

　　將質(zhì)子加速到相當(dāng)于0.9倍光速速度，當(dāng)“子彈”去轟擊原子系數(shù)很高的重金屬靶，金屬靶的原子核會被撞擊出質(zhì)子和中子兩種粒子，科學(xué)家通過特殊的裝置“收集”中子，中子散射就像“探針”，可以探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。

　　陳和生說，把質(zhì)子加速到0.9倍光速是核心技術(shù)，射頻功率源系統(tǒng)是粒子加速的關(guān)鍵，可以說這些系統(tǒng)是“超級顯微鏡”的“動力心臟”。

　　據(jù)悉，射頻功率源系統(tǒng)中很多關(guān)鍵設(shè)備尚無國產(chǎn)先例，再加上可靠性要求極高，中國航天人則迎難而上，啃了一個又一個硬骨頭，為散列工程設(shè)備的國產(chǎn)化和系統(tǒng)工程的順利進行提供了強有力的支撐和保障。

　　十年磨一劍 首臺散裂中子源“誕生記”

　　據(jù)了解，散裂中子源項目之所以可以取得今天的成果，是因為不斷的研究試驗和中國航天人不分晝夜的堅守和思考。

保障隊伍在散裂中子源工藝測試現(xiàn)場 （中國航天科工集團第二研究所供圖）

　　2006年冬天，項目組涉足一個沒有試水過的領(lǐng)域，熬夜自制了一件高精度水冷盤，在鐵氧體加載腔投標現(xiàn)場驚艷亮相，贏得評委們的“芳心”，獲得了散裂中子源的首單500kW高頻功率源項目，開始了與這個國家大科學(xué)工程10多年的緣分。

　　項目負責(zé)人姜勇表示，為散列工程提供的很多功率源都是第一次研發(fā)，比如325MHz電子管高頻功率源，因為核心指標全部高于國外同類型功率源，在國際上都是首次應(yīng)用，國外實驗室和外方廠家也沒有類似經(jīng)驗，可以說越過這道坎就是世界領(lǐng)先。產(chǎn)品光在所內(nèi)研發(fā)就用了3年，成品更是在用戶現(xiàn)場配合加速器調(diào)試了4年。

　　作為整個工程最后一個招標的項目，引出脈沖電源肩負著將速流引出的重任，技術(shù)指標苛刻，研制的時間卻很緊張。工程進度在前，黃永清、陳雪宇、崔恒善、李成祖、孫永紅、董亮、邵炫、郭新濤等設(shè)計人員通宵達旦討論設(shè)計方案和仿真分析，將設(shè)計圖紙反復(fù)審核7次。

　　2016年12月，經(jīng)用戶檢測各項指標均達到或優(yōu)于合同要求，部分指標優(yōu)于歐洲散裂工程同類設(shè)備，順利完成現(xiàn)場驗收與交付工作，成為中國航天人承擔(dān)的散裂項目總體工程中第一個交付的項目。

　　2017年8月28日，中國散裂中子源首次打靶成功獲得中子束流，中國航天人提供的核心關(guān)鍵設(shè)備運行穩(wěn)定，不辱使命。

　　2018年3月，航天廣通派出由魏世東、趙海琪、姜勇、李艷東、孫世春組成的實驗隊駐扎在散裂中子源工藝測試現(xiàn)場，跟蹤保障設(shè)備運行，再一次出色完成了任務(wù)。

　　不負重托 進入國際同類裝置先進行列

　　據(jù)悉，散裂中子源的建成恰逢“大科學(xué)裝置的盛世”，裝置將肩負發(fā)展中國中子散射研究和應(yīng)用的重任，及擔(dān)當(dāng)國家科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的核心裝置重托。

　　此外，中國散裂中子源通過自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，在靶站、譜儀方面也取得了一系列重大技術(shù)成果，設(shè)備國產(chǎn)化率超過90%，顯著提升了我國在磁鐵、電源、探測器及電子學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，使我國在強流質(zhì)子加速器和中子散射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大跨越，技術(shù)和綜合性能進入國際同類裝置先進行列。

　　建成后的中國散裂中子源成為中國首臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，填補了國內(nèi)脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白，為我國材料科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)、資源環(huán)境、新能源等方面的基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)開發(fā)提供強有力的研究手段，并為解決國家可持續(xù)性發(fā)展和國家戰(zhàn)略需求的許多瓶頸問題提供先進研究平臺，對滿足國家重大戰(zhàn)略需求、解決前沿科學(xué)問題具有重要意義。