当前位置:蒙特卡罗娱乐场网址 > 人文博文 >

“超级显微镜”能“看”清什么—新闻—科学网

发布时间:2017-12-04 阅读:

  “超级显微镜”可以“看”什么明确
 

  近日,位于广东东莞的大型国家科技项目 - 中国国家喷发中子源(CSNS)成功首次瞄准获得中子束,标志着CSNS主项目及试运行顺利完成。什么是中国的散裂中子源?有什么用?有什么用?安全不安全?记者走到现场,就像你一个一个宣布的。

  它是什么?

  像超级显微镜一样,您可以研究材料的微观结构

  当一束中子入射到研究样品上时,它与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,人们可以研究原子和分子尺度上的各种物质的微观结构和运动模式,告诉人们他们的位置和运动。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指挥,中国科学院工程部经理陈和生说。

  1932年,英国物理学家查德威克(Chadwick)发现了中子,人们开始意识到,原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。中子的发现和应用是20世纪最重要的科学技术成果之一。中子是非破坏性的,因为它们是不带电的,具有磁矩,并且具有很高的穿透性。他们区分轻和同位素元素和邻居。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测器。像X射线一样,它是检测物质微观结构和原子运动的多学科研究中的强大工具。

  陈和生进一步解释说:例如,假设我们面前有一个无形的网。我们一直在扔很多弹珠。有些弹珠穿过网,而另一些弹珠打网,发挥不同的角度。如果你记录这些弹珠的轨迹,你可以大致推断出网的形状;如果弹珠足够密集,足够强大,你可以准确地描绘这个网,甚至推断出它的材料。

  然而,对于需要将中子用作探针的中子散射研究,必须有合适的中子源。先进的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不断追求的目标。

  高通量中子源包括反应堆中子源和散裂中子源。核反应堆是一个稳定持续的中子源,在中子科学研究中发挥着巨大的作用。然而,由于反应堆冷却技术的限制,反应堆中子通量在上个世纪六七十年代达到饱和。随着科学技术的进步,薄膜,纳米团簇,生物大分子和蛋白质等相应的研究体系具有较大的尺度分布,难以按克数获得样品。因此,小样本的快速,高分辨中子散射测量迫切需要新一代高通量,宽带中子源,散裂中子源应运而生。

  它使用来自大型加速器的重金属靶的高能质子轰击,引起金属原子的散裂反应,释放大量的中子。这些中子形成非常强的中子束,它们在中和之后随着样品散射(中子与介电核的碰撞,导致中子能量减慢)并最终被中子散射光谱仪接收。研究人员在这些基础上中子散射数据分析观测对象的微观特征。通常,散裂中子源就像一个超级显微镜,可以研究DNA,晶体材料,聚合物和其他物质的微观结构。陈和生说。

  第二个问题:长什么样?

  非常大,建在13米到18米深的地下

  由于散裂中子源的这些独特性质和国际社会日益严格的安全评估要求,中子散射研究在发达国家通常使用散裂中子源。目前,世界上运行脉冲中子源的国家主要是英国,美国和日本。中国散裂中子源建成后,将成为发展中国家第一个散裂中子源,跻身世界四大零星中子源家庭,大幅提升中国基础研究水平和高新技术水平。

  尽管中子非常微小,但产生强中子束的散裂中子源却是一个非常笨重的设备,是各种高级尖端设备的单位。

  记者在现场看到,CSNS隧道建在13米到18米深的地下。该项目的主要内容包括:能量为80MeV的负氢离子直线加速器,能量为16亿eV的快速循环质子同步加速器,两个光束传输线和一个目标站以及三个光谱仪,以及相应的设施和土建工程。

  陈和生说:CSNS一期中子光谱仪数量为3台,未来可以建成20台。目前,光束功率为100kW,我们还预留了将光束功率进一步提高到500kW以及增强第二个目标的空间。

  前三款光谱仪内置为通用粉末衍射仪,多功能反射镜,小角度散射仪。

  通用粉末衍射仪主要用于研究材料的晶体结构和磁性结构;多功能反射仪通过分析样品的反射中子来研究材料的表面和界面结构;在微观和细观(宏观和微观系统之间)结构中,使用小角度散射计来检测1100纳米尺度的材料系统。陈和生说。

  第三个问题:有什么用?

  可使高铁和飞机更安全,更舒适,可用于癌症放疗研究

  散裂中子源可产生强脉冲中子,并通过在样品散射反应过程中测量中子束,检测样品核位置的位置和运动,因此在材料科学与技术,生命科学,物理学,化学和化学工业,资源与环境,新能源等诸多领域有着广泛的应用。

  陈和学生举了一个例子。 1998年6月,德国一个城际快车突然出轨,终于发现罪魁祸首竟然是一个老旧轮胎。这个车轮在英国的散裂中子源进行了测试,发现有内部裂缝。

  事实上,高铁的车轮和轨道以及飞机的涡轮机和机翼都有压力,这决定了高铁和飞机的使用寿命和安全性。然而,这种压力不能被看到或感动。它的研究已成为避免灾难的关键。现在科学家们已经能够测量散裂中子源上的链轮和机翼上的残余应力,并优化加工过程,使HSR和飞机更安全,更舒适。

  陈和生表示:中子源技术在生物,生命,医学等研究领域的散裂还在X射线方面发挥着不可替代的作用,并与辐射源同步增添,基础研究和新材料研究开发最重要的平台之一。例如,来自散裂中子源的质子和中子可用于肿瘤放疗,并已在许多发达国家得到应用。此外,散裂中子源高压下的中子衍射技术可用于研究可燃气体甲烷水合物在新型清洁能源可燃冰的开发利用中的形成机理和稳定条件。研究成果将是安全高效的可燃冰的开发利用提供科学依据。

  CSNS装置的建设也将大大加强在国内中子散射科学应用方面的国际交流与合作,为中国的中子散射技术和应用在国际前沿占有一席之地提供良好的机遇。

  在CSNS建设过程中,质子加速器,靶标台和中子能谱仪的建设涉及大量战略性高科技需求。这些技术难题要求中国最高水平的科学研究要克服。因此,这个项目的建设将吸引大批世界级科学家进行科研活动。建成后将吸引海内外600多名专家学者来东莞考察。中国科学院物理研究所党委书记孙穆说。

  问题4:安全吗?

  在附近居住一年,收到的辐射量只相当于一架长途飞机

  这么大的科学装置,其安全性如何?它会污染周围的环境吗?

  陈和生说:CSNS是基于新一代加速器,不需要核材料,电力来自电力,辐射严格控制在环保和安全。我们已经做了一些计算,并在散裂中子源附近生活了一年。居民收到的辐射量只相当于乘坐长途飞机。

  据介绍,CSNS附近有一个监测站,随时监测辐射情况。 “中子源项目环境影响报告”也提出应急预案。由于散裂中子源是一个辐射装置,一旦电源关闭,中子源产生的主辐射立即消失。

  另外,散裂的中子源与反应堆的核装置完全不同,不需要核物质,没有链核反应的加速器操作将会有少量的次级粒子丢失,如:射线,中子和射线,它们是所有的放射性物质,通常被称为瞬间辐射。

  这些放射性物质比反应堆的中子源低56个数量级,对环境的影响要小得多,将存放在国家指定的废物库中。中国散裂副产品经理陈元柏中子源项目说。

  一旦加速器关闭,环境影响的主要来源就消失了,可以说它和水龙头一样可靠。加速器由电子装置自动启动和停止,如果发生故障,则可以在几毫秒内关闭加速器。在发生地震等自然灾害的情况下,随机中子源机器将停止运行,辐射场将立即消失。经过反复论证研究,散裂中子源是一种相对干净的光束装置。陈和生说。

  \\ u0026

  特别声明:本文仅为传播信息的目的转载,并不代表本网站或其内容的真实性;如从本网站转载的其他媒体,网站或个人将被保留在本网站上,并对版权拥有法律责任;如果您不想转载或联系转载稿件费等事宜,请与我们联系。

关键词: 人文博文