散裂中子源
散裂中子源工程材料中子衍射谱仪
散裂中子源工程是一种利用中子撞击物质核子释放大量能量的工程技术，通过控制这种中子源的产生和利用，可以实现很多高新技术的应用。
其中，散裂中子源工程材料中子衍射谱仪是一种关键仪器，它可以通过观察物质中子反射或衍射的规律来研究物质的结构、性质和功能，广泛应用于材料科学、生物学、医学和化学等领域。
1. 散裂中子源工程的基本原理及应用散裂中子源工程是一种利用中子核裂变释放能量的技术，在核反应堆或加速器中产生中子源，利用中子注入物质核子产生强烈的能量反应，从而实现对物质的研究和应用。
通过散裂中子源工程，可以实现以下基本应用：- 材料科学：利用散裂中子源工程，可以对材料的结构、晶体缺陷、磁性及其控制等进行研究，为材料领域的新材料研发和改良提供重要依据。
- 生物学：散裂中子源可以对生物大分子的结构及其在生物过程中的功能进行研究，揭示生物分子的三维结构和功能机理，为药物设计和生物技术的发展提供基础。
- 化学：利用散裂中子源工程，可以研究分子和原子水平的结构和动态，深入了解化学反应过程及其机理，为化学工艺改进和新材料的开发提供技术支持。
2. 散裂中子源工程材料中子衍射谱仪的基本原理及结构散裂中子源工程材料中子衍射谱仪是一种利用中子源产生的中子束对材料进行衍射分析的仪器。
其基本原理是，中子束在物质中发生衍射后，根据入射和出射的中子能量、角度等信息，可以确定物质的结构和性质。
散裂中子源工程材料中子衍射谱仪的主要结构包括：- 中子源模块：用于产生一定能量和流强的中子束，通常通过核反应堆或加速器产生。
- 样品室：用于放置材料样品进行衍射分析，可以通过旋转和倾斜等方式调整样品的位置和角度。
- 衍射仪：用于测量入射和出射中子束的能谱、角度、散射强度等信息，从而确定物质的晶体结构和性质。
3. 散裂中子源工程材料中子衍射谱仪的应用散裂中子源工程材料中子衍射谱仪在材料科学、生物学、医学和化学等领域具有广泛的应用：- 材料科学：通过衍射谱仪可以研究材料的晶体结构、畴壁结构、位错结构等信息，为新材料的设计和改良提供重要依据。
中国散裂中子源
中国散裂中子源于2011年10月20日举行奠基仪式；于2018年8月23日源通过验收工作 完成首轮开放运行任务。
；于2019年2月2日
中国散裂中子源填补了国内脉冲中子源及应用领域的空白，为中国物质科学、生命科学、资源环境、新能源 等方面的基础研究和高新技术研发提供了强有力的研究平台，对满足国家重大战略需求、解决前沿科学问题、解 决瓶颈问题具有重要意义。
2010年4月1日，中国散裂中子源完成土方平整方案专家评审工作 ；4月23日，中华人民共和国环境保护部 批复《中国散裂中子源建设项目环境影响报告书》，5月24日，中华人民共和国国土资源部批复《关于中国散裂 中子源项目用地预审的请示》。
建设台址
中国散裂中子源位于中国广东省东莞市大朗镇，距正东方向水流石水库约1千米，距西北方向罗田水库1.8千 米，距西北方向的松木山水库约2.5千米，途经该科技基础设施的线路东莞—佛山高速公路（国家高速G9411） 。 中国散裂中子源图目标原理 Nhomakorabea 建设目标
工作原理
科学目标
中国散裂中子源的主要工作原理通过离子源产生负氢离子，利用一系列直线加速器将负氢离子加速到80兆电 子伏，之后将负氢离子经剥离作用变成质子后注入到一台快循环同步加速器中，将质子束流加速到1.6吉电子伏 的能量，引出后经束流传输线打向钨靶，在靶上发生散裂反应产生中子，通过慢化器、中子导管等引向中子谱仪， 供用户开展实验研究 。
文化特色
2020年5月20日，中国散裂中子源举办了以“微观之眼，助力湾区”为主题的线上公众科学日活动；本次活 动以直播的形式带领公众“云游”中国散裂中子源 。
2021年5月22日至23日，中国散裂中子源举办了以主题为“百年复兴路科学正当时，小粒子到大宇宙，探索 无止境”的第四次公众科学日活动，面向公众开放科研设施，组织多名专家举办科普讲座，引导公众走进科学、 体验科学 。
散裂源中子源
散裂源中子源是一种科学装置，通过散裂中子源可以产生高能中子，从而进行各种科学研究。
在中国，中国散裂中子源（CSNS）是一个重要的散裂源中子源。
CSNS的建设历程可以追溯到上世纪80年代，经过多年的规划、选址、预研等阶段，最终在东莞市大朗镇建成。
CSNS是中科院承建的国家重大科技基础设施，也是我国首台散裂中子源。
CSNS的建设和运行对于我国在物理、化学、生物学、材料科学等领域的研究具有重要意义，也可以为其他领域的研究提供支持。
例如，在新能源、信息科学、生命科学、材料科学、地球科学乃至国计民生的诸多领域，都可以利用散裂中子源获取更精准的科研数据。
在CSNS的调试阶段，就已催生出5篇PNAS论文。
这足以证明，散裂中子源对于科研的巨大贡献。
而随着其调试和运行经验的积累，相信其未来的贡献会更加显著。
总体来说，散裂源中子源对于我国的科研事业意义重大，期待其未来在更多领域发挥更大的作用。
散裂中子源与中子散射
散裂中子源与中子散射102ms内得到64×32×8的三维数据.frequency-shiftedBURST【是二维BuRsT的变化方案,不进行选片而在选片方向上施加编码梯度场.针对Dante序列激发效率低的弱点,改变射频频率,在不同的扫描中激发不同区域,提高激发效率,同时利用破坏梯度场弥散剩余横向磁化矢量,减小重复时间.这种方法不需要梯度场的快速切换,在几秒内得到三维数据.受二维核磁共振快速成像的限制,三维快速成像刚刚处于起步阶段,很不成熟.相信随着二维快速成像的成熟,三维成像必将有所发展.参考文献ZHCho,NMRIma~ngSymposium.AJolm Symposiumto"BCEIA*95"北京大学出版社.(1995】.E89z.H.ChJoieP.JonesandManbirS/ngh.Foundations ofMedicatI"ng,WI~tet,mletxce,(1993).A.JFrahm,DMatthaeietd.J.脚.-.67(1986】.258G.HGlovec.N.J.Pelc.MagneticResonanceAnnua1.NewY ork,Raven,(1988),299AO[g~t.RGraumann,H.Bartmseta1.FAect~ed—ica,54(1986).15ML.Gyngell,TopicadConfere~:eonFast№gnRson[m~ngTeeh.(al~str),(1990)A.Haase,Mag-n.Resort..13(1990).77 PManafidd,J脚.c;Sol/dState脚.,l0'1977),1.55M.SCohen.RMWeisskoff+MagnReinImag—ing.9(1991),1(1988),391K.OshioandDFeinherg..ResortMec1.20f199l】.344silnggi'l~,J.MagnResort.,54(1983).338. CBAha.JHKim.ZHCho,肛'雎TansMecl Imaging,MI-5(1986】.2.J丑n-RayLiao.F.GrahamS0mm.R.J.Hedkema1.. .Re.~nMed.34(1995).490.JHennis,P.SMRM7thAnnualMeeting,(1988). 238【_jk晰e,R.EWy自ong,JMagnResonS嘲B, 101(1993),106.LAha,I_J.Lowe,MagnResort,,33(1995),377.DPMadio,IJLowe,MafiaRMed.34 (1995】.525.RDelchmam~.HAdolf.UNoth.MagnRe-son.M.,(1995),481MEMeye~ad.EC.Wong.MagnRein (34)(1995),618KSclleffler,JHennig,MagnRamn..35(t996),569.H.Bruder,HFischer,H.EReinedderet.. ResanMa/.,23(1992).311.JFrahm.A.HaaseandDMatthaei.J.(mf.AstirTomo~.10(1986),363HJ踊,F.wdL,HChung,MagnRasonM,2'(1993),528JMa.F.WWehdi.HKSong.MagnReson.(1996).903AMAbdd,AH.Ahtm~a,dPLRoMtailh..Resort.Mat,34(1995),144P.RHarvey.PMansfidd.n..,35(19961.80.J.H.Duyn,P.(;eeren.Gbuet.MagnReson.奎盘_±E一(中国原子能科学研究院.北京102413)),429D等|S3摘要文章介绍了散裂中子源的物理基础,中子散射用散裂中子源对加速器的要求和靶系统的特点.阐述了利用散裂源.尤其是脉冲散裂源进行中子散射实验的主要优点,井对我国建造散裂中子源的*1997年2月17日收到初稿.1997年5月14日修回物理儿控H"博加n站:.拍"l23456789发展战略提出了建议告}镶调堂型!王堕,重量-曼翌l引言散裂反应是1947年在B~ldey发现的_1中能轻粒子打到重靶上可以产生大量中子.50 年代初以后,美国和加拿大曾先后开展过雄心勃勃的加速器生产核燃料计划.虽然都很快下马, 但他们的工作,为以后散裂源的应用和强流质子直线加速器的发展起了很大的推动作用.7O年代,美国LANL首先建成800MeV,lmA强流质子直线加速器介子工厂(LAMPF),这是强流质子直线加速器发展的里程碑,也是至今流强最高的中能质子直线加速器,L岍的建成和近20年的运行经验,为进一步发展大功率强流质子直线加速器奠定了技术基础.70年代开始,利用散裂中子源和中子散射方法进行凝聚态物理研究,受到广泛重视.先后建成了不少稳态和脉冲散裂中子源. 1985年,英国在Rutherford实验室建成ISIS脉冲散裂中子源,质子能量800MeV,平均流强200~n,是当前最强的脉冲散裂中子源散裂中子源的建成,大大提高了用飞行时间方法进行中子散射实验的分辨率和扩大了中子散射实验的应用范围.90年代开始,已有散裂中子源都纷纷进行改进,以进一步提高功率,新一代大功率散裂中子源也在计划建造之中.欧洲共同体准备建造功率为5Mw的ESS脉冲散裂中子源.美国已决定在ORNL建造5MW级的脉冲散裂中子源.俄罗斯也计划在莫斯科建造4MW级的脉冲散裂中子源.新一代散裂中子源的建成,将对中子散射实验和其他多方面研究领域的应用起到重要的作用.2散裂中子源的物理基础散裂反应发现后不久,1947年1O月,R.Serber就提出级联一蒸发两步过程散裂反应26卷(1997年)3.0朝'机制【4】.当质子能量远大于靶核内核子间结合能时,质子与靶核碰撞为核子一核子间准自由碰撞.碰撞产生1"1,P,等次级粒子.入射质子和这些次级粒子又可与核内其他核子碰撞,或跑出核与其他核的核子碰撞,如靶厚,经多次级联碰撞,直到其能量损耗到接近核内结合能为止残余核处于激发态,少数情况可产生高能裂变, 多数情况通过蒸发中子冷却靶核如是u等锕系核,还会产生快中子裂变.所以,散裂反应产生大量散裂中子和裂变中子1965年,J.S.Fraser等第一次用加速器测量高能质子在不同重靶上的中子产额(图1).对于@10.2cm×60cm的圆柱靶,得到中子产额为.,,,f0.I(A~20)(Ec.v一0.120).似>9.除u外) …【50(Ec~v一0.瑚),(锄u)(1)0.2GeV≤E≤1.5(越,.根据(1)式,一个1.5GeV质子打到上述铅靶上,可产生31个中子,打到u靶上,可产生69个中子,与图1的实验结果相符台.圈1高能质子在不同靶上中子产藕测量结果根据射程公式,R(E):(EGev.ol032),(2)D..6o1?式中z≥10,01<~--E.焉1GeV.如要求全部质子都阻挡在靶内,1GeV的质子束需要的靶长, 对UlPb,W,Ta靶分别为34cm,54cm,31cm和51cm;1_5GeV质子束,对u,Pb,W,Ta靶分别为65cm,96cm,55cm和92cm.但考虑到E< 300MeV后,中子产率很低,有效靶长还可缩短.中子在靶内的轴向分布与射程和高能核子非弹性碰撞自由程有关,沿轴向指数衰减.径向分布与高能核子非弹性碰撞自由程有关,除轴线附近外,也按径向指数衰减【6_.因为#= 15.9A2/3mb/核,高能核子(E≥50MeV)非弹11性碰撞自由程为L=-=了-.非弹P,佛,口非弹高能核子在u,Pb,W,Ta中非弹性碰撞自由程分别为llcm,17cm,9.8cm和16cm.如质子束沿靶轴线射入,靶的半径应不小于非弹性碰撞自由程.散裂反应中子谱主要由高能核子级联反应图2散裂反应4中子谱{E800MeV,=15era×30era.u和Ph靶,轴向入射)中子,蒸发中子和裂变中子三部分组成.级联反应中子谱较硬,最高能量达入射质子能量,平均在100MeV左右;蒸发中子平均能量在10MeV 左右;裂变中子能量在2—3Mev.这些中子跑出靶以前还可以经过几次碰撞,因靶的大小不同而得到不同程度的软化.图2是Fullwood计算的从Pb和u靶跑出的4H散裂中子谱_6】.高能部分为核子级联反应谱,20MeV以下的主要为蒸发谱.~sU的蒸发谱占全部散裂中子谱的97%.Pb占95%.级联中子虽占少数,由于能量高,对于屏蔽要求却起了主要作用.每个入射质子或从靶中跑出的每个中子在靶内沉积能量大小,对散裂源可达到的最大中子流强起决定性作用.能量沉积与质子能量,靶材料,靶大小和靶内产生裂变数有关.Fraser对质子在l0.2cmX60cm的u和Pb靶中的能量沉积作过比较_53.1GeV质子在238U上约为50Me1,/n(1750Mev/p),在Pb靶上约为24Mev/n(528MeV/p).~sU的裂变数比Pb靶大,能量沉积较大.裂变堆产生每个中子沉积能量是200MeV/n与1GeV质子的散裂反应相比,是u靶的4倍,Pb靶的8.3倍.常规裂变堆的中子通量提高主要受到裂变堆功率密度和辐照损伤的限制.所以,固体靶散裂中子源强度极限有可能达到裂变堆的4至8倍,如用流态靶,中子源强度还有可能更高.在散裂反应中,存在着部分高能裂变和快中子裂变,因而也含有部分缓发中子,但比常规裂变堆少得多.缓发中子造成与时间无关的本底中子,对于需要利用脉冲中子源进行飞行时间实验是不利的.M.Steinberg[3估计过在238U 靶中高能裂变和快中子裂变产生的中子数.快中子裂变随agpu含量增加而迅速提高.所以,在高分辨的实验工作中,最好不用可裂变物质作靶材料.如用铀靶,最好用贫化轴,并且不让Pu积累过高.3中子散射用散裂中子源对加速器的要求散裂源要求有稳定,可靠,高效,性能好的物理中能强流加速器.至于加速器类型选择,具体性能指标,则根据使用目的而定散裂源一般采用质子束.入射质子能量高,中子产额高.但能量也不能太高,太高了介子产生截面增大,每个中子能耗增大介子产生阈值约在E=300MeV,E.=1.7GeV时,非弹()=弹,E>4.7GeV时,非弹()》弹.所以,不要高于5GeV,以1.7GeV以下为宜.但质子能量也不能太低,低于800MeV,每个中子能耗明显增大,中子产额明显下降5】.1GeV以上中子产额与束流功率基本上成正比,当中子产额要求确定后,质子能量和束流大小互为倒数关系. 可按具体情况选择能量和流强.对于直线加速器来说,能量高在技术上不成问题,但越高造价越大.反之,束流越大,对加速器能量要求越低, 造价和运行费越低,部件出故障几率也越小.一般来说,以尽量利用可以达到的,可靠而稳定的最大束流强度最为经济.表l是已建成或计划建造的几座中子散射用散裂源的平均流强和平均功率.表1中于散射用几种散裂中子源的流强指标E.(Gev)f(mA)P(MW)(曲?sLANCSE0000800750.06～1012脉冲1s1S0.8000.加00.1603×1012姝冲ESS1.3443.855×1014姝冲s1NQ0.5901.50.92x101'CW^USnⅢ1.60.1250.2005×10l姝冲KENs_U3.0).2--0.4】.6—1.:—1B×10:脉冲已提出的中子散射用散裂源的质子流强在5mA以下.目前国际上已达到的流强,质子直线加速器以LAMPF最高,已选1.2mA.圆形加速器以PSI的SIN最高,已选1.5mA.直线加速器达到5mA甚至更高估计问题不大.准备建造的欧洲散裂源ESS流强已接近5mA.美国产氚加速器APT设计指标为250—300mA.圆形加速器,CREN和PSI使用,正在研究设计建一座10mA左右的等时性回旋加速器系统.一般认为,对圆形加速器,根据目前已有的理论与技术,强度达到10mA以下是有可能的,比26卷(1997年)10期10mA大很多是不大可能的.中子散射应用的散裂中子源有三类:(1)稳态.如已建成的加拿大TRIUMF上的TNF散裂源和PSI的SINQ散裂源. (2)长脉冲.～lO坤,这类散裂源近年来开始受到重视.短脉冲中子源经过慢化到1meV 以下后,也都变成102/~s的长脉冲中子束.因而在1meV以下进行中子散射实验,可以直接用中能LINAC.(3)短脉冲.<1/J.s,1o__1o0Hz,是当前主流. 实现短脉冲高通量散裂中子源的办法:方案一:低能LINAC+质子同步加速器(如Argonne实验室的LPNS和Rutherford实验室的ISIS).低能LINAC输出质子束,经同步加速器聚束并压缩成短脉冲.这种方案,造价和运行费较低,但同步加速器技术难度大.方案二:中能LINAC+储存环(如LANL的uSCE和ESS).中能质子束,经储存环,压缩成短脉冲.这种方案造价运行费较高,储存环难度相对较低.采取什么方案,应根据建造单位具体情况而定,如LANSCE是因为已有了LAMPF,再加个储存环比较经济.欧洲共同体准备建造的ESS选用第二类方案.采用储存环,技术上更有把握.4中子散射用散裂中子源靶系统f一中子散射用靼系统主要由靶和慢化体组成.图3是中子散射用靶系统图,图3(a)是示意图,图3(b)是INPS靶系统J.中子散射用靶系统要求在I出中子束的慢化体表面获得最高的中子通量,而不是追求靶内总中子产额.因此,选择靶材要求中子产额高,吸收中子少,密度大,体积小常用靶材料有Ta,w,Pb,B.'u等重元素及其合金.慢化体要求体积小(～10cm×10cm×5cm),含氢密度高,慢化效率高,以求得尽可能短的脉冲和尽可能高的中子通量.常用慢化体有CH2,cH,H6,N,H2,H2O等.常用靶材和慢化体的603?(b)圉3中子散射用戢裂中子漾靶系统性能可参阅文献[8].靶的形态,<1MW时用固体靶;>lMw时可用旋转固态靶或液体金属靶.各种靶都要有相应的冷却系统.IPNS的靶系统用u靶.NaK冷却,靶上部有两个慢化体,下部有一个604-积分柬瘴{aIAb92刮5311174.9l1弼.8l2".叫l261I107"弛9 寿¨年)l<1l<1I<ll<1l<ll<1I<lI～4—5根据ISIS的经验,损坏原因主要是由于辐物理照损伤,尤其是高频脉冲大功率热负荷,导致铀靶肿胀,影响导热,l起熔化烧坏.控制好质子束靶点大小与对中,防止热冲击波(如突然停机,开机,关机太快等)是延长靶寿命的重要措旋.必须监测靶与冷却剂的温度,流量,压降和FP放射性等,及时掌握靶的损坏情况.盲目=:圉4慢化中子谱与慢化体温度关系(a)IS|S三种慢化体的懂化中于谱;(b)Iu慢化中于谱与|$1S-SN$等嫂慢化中于谱5用散裂中子源(尤其是脉冲散裂中子源)进行中子散射研究的优点(1)由于散裂源产生每个中子在靶中能量26卷(1997年)10期沉积比裂变堆低4—8倍散裂源的单位体积中子极限强度可达裂变堆的4—8倍,因而散裂源可以用比较低的束流功率.在比较小的靶体积上产生与高通量堆差不多.甚至更高的平均中子通量.例如,几个mA束流,5MW束漉功率的散裂中子源ESS就有可能产生与高通量堆ILL (60MW)接近的平均热中子通量(5×10"n/cm2一s.目前,在稳态和脉冲散裂源上主要做那些在高通量堆上进行困难的,效率差的和根本不能做的工作.到2l世纪,到散裂中子源的平均中子通量达到和超过高通量堆中子通量后,目前高通量裂变堆上所作的工作也就都可在散裂源上进行.(2)在同样的平均功率下,脉冲源的峰值中子通量可远大于稳态源的中子通量.而飞行时间实验可以利用的有效中子通量正是峰值中子通量,即等效中子通量.在同样的平均功率下. (脉冲源)=÷—(脉冲源).'J(3)(稳态源)凸E'J式中△f为脉冲宽度.,为重复频率,△f?f=占空因子.对于≤1的脉冲质子束产生的散裂中子,慢化到低能中子后,脉冲展宽到～2/E(eV)在E=leV处.At=2~ts;在E=10meV处,At=20s.如重复频率为50Hz,占空因子分别为l00和l0～,即脉冲源的峰值通量在超热中子区比稳态源高10倍,在热中子区高10倍.图4(b)中右边纵坐标刻度值是散裂源的平均中子通量.左边纵坐标是ILL的中子通量和SNS的等效中子通量.因为SNS的峰值中子通量比平均中子通量高l倍以上.平均功率只有160kw的散裂中子源的等效慢化中子通量,可与60MW高通量堆的慢化中子通量相当.甚至更高.在超热中子区,还远高于ILL.稳态源也可以脉冲化.但峰值通量就是稳态源的平均中子通量.脉冲化后,一般占空因子不到10-2,所以,中子有效利用率不到10～.采用固定谴长谱惶口—一一l::佯品图5稳态源和棘冲源进行中于散射实验比较(3)图5是甩稳态源和脉冲源进行中子散射实验的比较"].用稳态源需采用固定波长谱仪和单色器,有效利用中子份额为M=舌～1 1.式中r为中子谱全谱宽度,为0处单色1UU器的能宽.用脉冲源进行飞行时间实验,采用固定角度谱仅.利用白光源全谱,中子有效利用率为M=1,比稳态源中子利用翠提高100倍. (4)散裂中子源的慢化中子谱为欠慢化谱,除麦克斯韦分布tz#b,在高能端有一个1/谱的超热中子区【图4(b)】,使脉冲散裂中子源具有裂变堆中子源所没有的独特功能,大大扩展了中子散射研究范围,可以进行比裂变堆中子源大得多的能量转移和动量转移实验.图6是用裂变堆中子源和脉冲散裂源进行实验得到的动量转移(Q)和能量转移()的空间,裂变堆中子源可以得到的最大能量转移为lOOmeV.最大动量转移为10A~1左右.而脉冲散裂中子源可得到的最大能量转移和动量转移分别为lOeV和loo~_.散裂源的最小动量转6嘶?下1;移值也比裂变堆低.脉冲散裂源的S(Q,)空间比裂变堆中子源的S(Q,)空间大得多,从而大大扩展了结梅和动态特性研究领域如利用高能转移以研究高能激发,利用高动量转移(Q=4sin8/)进行高空问分辨率的结构研究等.在脉冲白光源飞行时间实验中,单次脉冲一1>E镩蜱埘翟图6不同中子源可以得到的0.空间物理就覆盖了很宽的Q和.这对于需要同时进行很宽范围的不同AE,Q的动力学实验也特别有利.由于脉冲散裂源可以产生～2/√E(eV)脉宽的慢化中子束,从而可以研究各种瞬态现象.(5)脉冲散裂源进行飞行时间实验,可以得到很高的分辨率.飞行时间谱仪的能量分辨率为.E-2_8,()×10(4)对于慢化中子谱测量,△￡决定于脉冲源的脉冲宽度,慢化谱时间展宽和探测系统时间分辨后两者之和约为--2000ns/.所以,中子源脉冲宽度不大于l时,△￡可以得到最小值～2000(ns)/v厂,能量分辨率可达s('20丽00)×10—5=而5.6×10—2子源的问题.关于我国建造散裂中子源的发展战略,建议如下:第一,选择质子直线加速器,适合近期中子散射和其他基础研究对脉冲散裂中子源的需要,又适应发展先进核能系统的需要;第二,必须采取两步战略:第一步,建造脉冲散裂中子源,甩于中子散射实验,适应凝聚态物理,高能核物理,粒子物理等需要.同时也是为第二步创造条件.争取在2015年前后建成一座5MW级散裂中子源;第二步,经过预研,评价,筛选,我国发展先进核能系统(或称"洁净"核能系统或氚生产厂)确定走加速器驱动的方向后.再发展大功率,CW,中能强流质子直线加速器和相应的靶系统和次临界装置.质子能量为1.5—2Gv,流强根据当时国际发展水平和我国当时设计建造的先进核能系统规模而定. L决定于源强和重复频率.但如利甩中子导管,只要慢化体表面得到足够强的慢化中子通量,L可以相当任意地延长,如英国ISIS上高分辨粉末衍射谱仪(HRPD)的中子导管达96m,谱仪分辨率达Ad/d=5×10～.(6)脉冲散裂中子源还具有本底中子极少,样品上设置高温,低温,高压,磁场等条件比较方便,尤其是不消耗高浓铀等一系列优点.由于脉动散裂中子源具有上述种种优点,21世纪后,国际上总的趋势是再建中子散射甩强中子源,都将采用散裂中子源方案,一般不大会再建高通量裂变堆.6我国应认真考虑建造散裂中子源鉴于散裂中子源的广泛应用前景和国际上发展的总趋势,我国应该认真考虑建造散裂中26卷(1997年)10期'参考文献W.M-Btobeck,EO-Lawrenoset胁R-.71 (1947).499[2】BBCunningham虬..PAys.Rev.,72(1947),739. [3】GTS~borget脚,胁,72(1947),743[4】RserbeL脚.晶..72(1947),ll14[5】,SFraser,Ca,mda,21-2(1965),17.[6】RRFullwo~let,LA-4789,(1972)[7】M.Stdnberg虬..BNL-5~592.16.[8】,MCarpenter,J.145(1977),91[9】ISIS1蛳AnnualRep0nRAL.(1986).[10jP.R.Willimm,Ptocof2ridIntSymp.帆Advanced NuclearEnergyR~eareh,24--26J蚍.1990,MhoIb~'alki,J,(1990),4[11]KSkold,D.LlPrice,MethodofExperlmenudPhysics, vo1.23,NeutronScatteringtPartA,AcademicPressInc(London).(1986),137[12]ImnS.KGazdner,EPAC94,(1994),3[13]c.G.趾IdI,ERDA-c("FI760601.91.(1976).102.[14]Y a~aoEndch,Ptoc.of2rid[at.∞Advanced NudmrEnergyRes~wch,24—26,丑T.1990,M,Jap~,(199O),141。
散裂中子源
散裂中子源
散裂中子源是专业术语，拼音为sàn liè zhōng zǐ yuán，当一个中等能量的质子打到重核（钨、汞等元素）之后会导致重核的不稳定而“蒸发”出20-30个中子，这样重核“裂开”并向各个方向“发散”出相当多的中子，大大提高了中子的产生效率，按这种原理工作的装置称为散裂中子源。
在中子未被发现以前，人们对于原子核的内部结构不完全清楚，发现中子之后，人们才知道原子核是由中子与质子组成的。
因此，中子的发现对认识原子核内部结构是一个转折点，具有重大的理论意义，也为原子能的利用开辟了道路，可以说中子敲开了人类进入原子能时代的大门。
散裂中子源科学中心组织架构
散裂中子源科学中心组织架构散裂中子源科学中心是一个集中器件、仪器、科学研究和技术应用于一体的综合性研究机构。
为了更好地推进中子源科学研究和应用，散裂中子源科学中心建立了一个完整的组织架构。
散裂中子源科学中心主要由以下部门组成：中心办公室、研究部、技术部、设备部、实验室管理部、安全环保部、财务部、人力资源部等。
中心办公室是散裂中子源科学中心的决策与管理机构，负责制定中心的发展战略、管理体制和重大事项的决策。
中心办公室主要包括主任办公室、科研处、行政处、规划处等部门。
研究部是散裂中子源科学中心的核心部门，其主要职责是组织和开展基础研究和应用研究工作，推动中子源科学研究的进展。
研究部主要包括实验室和研究所两个部分。
技术部是散裂中子源科学中心的技术支持部门，其主要职责是提供技术支持、设备维护、技术开发等服务，为中心的科学研究和技术应用提供保障。
技术部主要包括设备管理、技术研究和技术服务三个部门。
设备部是散裂中子源科学中心负责设备采购、设备管理、设备维修等工作的部门。
设备部的主要职责是保障科学实验和研究的设备需求，提高设备的使用效率和管理水平。
实验室管理部是散裂中子源科学中心实验室管理的核心部门，其主要职责是制定实验室管理制度、管理实验室资源和安全管理等工作。
安全环保部是散裂中子源科学中心的安全管理和环境保护的部门，其主要职责是制定安全管理制度、开展安全培训、环保管理和监督等工作。
财务部是散裂中子源科学中心的财务管理的核心部门，其主要职责是负责中心的财务、会计和审计工作，确保中心财务运作的规范、有效和透明。
人力资源部是散裂中子源科学中心的人力资源管理部门，其主要职责是招聘、培训和管理中心的人力资源，为中心的发展提供人才保障。
中国散裂中子源小角中子散射虚拟实验-Indico
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二、 SANS虚拟实验设计
中子开关内准直器设计参数：
准直器分为3段：中子开关内准直器、Shutter外准直器、聚焦准直器
——碳化硼块的设计：外圆直径是140mm，内孔是锥形，小径为80mm，锥角是5°，厚度 是50mm，碳化硼块在准直器外壳槽里凸出部分为5mm，两个碳化硼块之间的距离分 别是90.97.105.113.123.132.142.153.164.176(mm) ——内层腔的设计：外径为290mm、内径为90mm、长度为2000mm ——外层腔的设计：方形边长为490mm、孔直径为290mm、长度为2000mm
中国散裂中子源 小角中子散射虚拟实验
报告人：张晟恺
小角散射谱仪
中国散裂中子源（CSNS）介绍
CSNS系统构成：一台H-直线加速器、一台快循环同步 加速器、一个靶站和3台谱仪。3台谱仪分别是：小角散射 谱仪、多功能反射仪和高通量粉末衍射仪。
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小角散射谱仪（SANS-Small Angle Neutron Scattering）
带宽限制斩波器一般参数： 束流截面中心到转轴轴线距离：300mm； 真空度：小于10Pa；真空窗口？？？ 工作方式：双盘对转；相位控制精度：±0.22 deg；VETO值＜1%； 停机位置精度：±0.2 deg；电机冷却方式：水冷。
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二、 SANS虚拟实验设计
3.2 斩波器——性能模拟
在VITESS 中根据 chopper 的物理设计给定好参数，参数 的设定如下所示，然后看经过 chopper 后的中子波长谱是否 达到相应的性能指标。经过模拟后生成的波长谱如下图所示。
T1-D1
T1-D2
6881
27.3
27.3
散裂中子源通用粉末衍射谱仪读出ASIC设计
Ｌ Ｅ Ｄ驱 动 脉 冲 波 形 为 Ｒ ａ ｍ ｐ波 ， 频率 ２ ５
ｋ Ｈ ｚ ， 高 电平 ４ ． ８ ４ １ Ｖ， 低 电平 ０ Ｖ， 对称 性 ～ ０ ％。以此 Ｌ Ｅ Ｄ发出类中子信号来模拟 中子源 中在闪烁屏 上获得 的真实 中子信号。Ｌ Ｅ Ｄ驱 动脉冲波形为 Ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ 波， 频率 ２ ５ ｋ Ｈ ｚ ， 高电平 ２ ． ９ ９ Ｖ ， 低电平 ０ Ｖ， 脉宽 １ ５ ｎ ｓ ， 上升沿 １ ２ ｎ ｓ ， 下 降沿 ５ ｎ ｓ 。以此 Ｌ Ｅ Ｄ发 出类 信号来模 拟中
倍 数 的放大 。可 通 过 开关 组合 选 择 倍 数 ， 默 认
选 择是放 大 １ 倍 。该 结 构 的特点 是需 要 一定 的 静 态 工 作 电流 ， 使 得 电 流镜 ＭＯ Ｓ管 处 在 饱 和 区 。由于后续 电 路 是 Ｒ Ｃ 积 分 电路 ， 静 态 工 作
图 ４ 电 流 前 置 放 大 电路
速 比较 。通 过 锁 存 器 的 Ｎ ＭＯ Ｓ管 对 的 宽 长 比 之 比实 现迟滞 的作 用 。锁 存器 的输 出驱动 一个
Ｃ Ｒ— Ｒ Ｃ积分成形输 出和设定 的阈值 ， 甄别结 果。从仿真结果看到 ， 模 拟部分 的电路设计能
够有 效地 区分 中子 信 号 和 信 号 ， 并 输 出甄 别
ｆ 扣１ ４
１ ２ 芸 ｌ ０ ８ ６ ４ ２ Ｏ
。
：
。
毫
子源中在 闪烁屏 上获 得的真实 信号。类 中 子信号和类 信号在幅度上、 波形形状上 和在
＼ 一
闲 僵 Ｖｔ ｈ
一
中子源测得真实的中子和 ＾ ｙ 信号很相近 ， 除了 类中子前沿较慢一些 。 将光纤输 出的类 中子信号 和类 ＾ ｙ 信号经 过Ｘ Ｐ ２ ０ ２ ０光 电倍增 管 ， 然 后使 用 多道 分析仪 分别测试其 能谱 。Ｘ Ｐ ２ ０ ２ ０设定负 高压 一 ２ ５ ０ ０
中子散射实验的技术挑战
中子散射实验的技术挑战在现代科学研究的领域中，中子散射实验是一种极其强大的工具，能够为我们揭示物质内部结构和动态特性的诸多奥秘。
然而，就像任何前沿的科学技术一样，中子散射实验也面临着一系列严峻的技术挑战。
首先，让我们来谈谈中子源的问题。
要进行中子散射实验，高质量、高强度的中子源是关键。
目前，常用的中子源主要有反应堆中子源和散裂中子源。
反应堆中子源通过核反应堆中的链式反应产生大量中子，但存在中子通量相对较低、维护成本高昂以及安全风险等问题。
散裂中子源则是利用高能质子轰击重金属靶，产生脉冲式的中子束，但它的建设和运行成本极高，技术难度也非常大。
获取足够数量和高品质的中子只是第一步，接下来如何有效地控制和引导中子束也是一个巨大的挑战。
中子束的准直和聚焦需要极其精密的光学器件和技术。
由于中子不带电，无法像电子或离子那样通过电磁场进行轻易地操控，这使得中子束的准直和聚焦变得异常困难。
为了实现良好的准直和聚焦效果，研究人员需要设计和制造复杂的中子光学系统，例如超镜、中子导管等，而这些器件的制造精度和性能要求都非常苛刻。
在实验装置方面，中子散射实验通常需要在低温、高压、强磁场等极端条件下进行，以研究物质在不同环境下的特性。
这就要求实验装置具备高度的稳定性和可靠性，能够在恶劣的条件下长时间稳定运行。
例如，在低温环境下，材料的热胀冷缩可能会导致实验装置的变形和位移，从而影响实验结果的准确性。
在高压条件下，密封和抗压问题成为关键，如果装置出现泄漏或破裂，不仅会导致实验失败，还可能会带来安全隐患。
探测器系统也是中子散射实验中的一个重要环节。
中子与物质相互作用的截面很小，这意味着只有极少数的中子能够被探测到。
因此，需要高性能的探测器来提高探测效率和灵敏度。
目前常用的中子探测器包括 3He 正比计数器、闪烁探测器等，但它们在探测效率、时间分辨率和空间分辨率等方面仍然存在一定的局限性。
为了满足不同实验的需求，研究人员还在不断探索和开发新型的探测器技术。
散裂中子源原理
散裂中子源原理
散裂中子源是一种产生中子束的装置，其原理基于核反应。
散裂中子源通常使用高速轰击靶材来产生中子。
具体原理如下：
1. 加速器：使用粒子加速器将高能质子或电子加速到较高能量。
质子加速器常用于产生中子，而电子加速器常用于产生X 射线。
2. 靶材：选择特定的靶材，通常是重元素（如铀、钚等）或者轻元素（如氢、锂等）。
当高能粒子与靶材相互作用时，会发生核反应，产生大量的次级粒子，其中包括中子。
3. 散射：经过靶材反应后，产生的中子具有较高的能量和速度。
这些中子会通过散射装置，如散射器或减速器，进行进一步处理。
散射器通常使用中子散射材料，如水、金属等，可以改变中子的方向和能量。
4. 选择性：通过控制散射装置和其他组件的设计，可以选择性地过滤和调整中子束的能谱和强度。
例如，可以使用中子选择器或中子过滤器来选择特定能量范围的中子。
5. 检测：最后，通过在目标区域放置中子探测器或其他辐射探测器来检测和测量中子束的强度、能量和方向。
散裂中子源可以应用于多种领域，如材料科学、核物理、生命科学等。
它们提供了研究物质结构、材料性质和核反应等方面的重要工具。
国际著名的大型核物理同步辐射光源散裂中子源
国际著名的大型核物理同步辐射光源散裂中子源1. 引言说到核物理同步辐射光源散裂中子源，哎哟，这可是个大名堂啊！可能很多朋友对这个名词听得一头雾水，但别担心，今天咱们就来聊聊这个既高深又有趣的领域，带你走进一个光和粒子舞动的世界。
首先，让我们从大致的背景说起，这东西可不是隔壁老王家的发明，而是国际上著名的科学研究设施，真的是一片宝地，能让科学家们找到他们研究中最喜欢的宝藏。
2. 核物理的魅力2.1 什么是同步辐射？好吧，咱们先简单说说同步辐射。
它听起来就像是个高大上的词，其实，它的原理说白了就是：当带电粒子在磁场中高速运动时，会产生强烈的电磁辐射。
这种辐射不仅能被用来观察物质的微观结构，还能揭示出许多奇妙的物理现象。
就好比是一个超强的手电筒，照亮了科学家们探索未知的路。
想想看，谁不想在科学的黑暗中，闪烁出几道光芒呢？2.2 散裂中子源的工作原理再来说说散裂中子源，简直是核物理界的“调皮鬼”。
它的工作原理其实也不复杂，主要是把高能的质子打在某些重元素上，结果就会产生中子。
这些中子就像小蚂蚁一样，穿梭在物质的世界里，帮助科学家们深入探索分子结构。
你可以把它想象成一个极具探险精神的小家伙，随处游走，把隐藏的秘密都找出来，真是让人佩服！3. 应用与影响3.1 科学研究的推动者那么，这些先进的设施到底有什么用呢？首先，它们在材料科学、生命科学、化学等领域的应用可谓是广泛得很！举个例子吧，科学家们利用散裂中子源来研究药物分子的结构，帮助开发新药，简直是“药到病除”的节奏。
又比如，在新材料的研究中，这些中子就像是能探测到细微结构缺陷的“侦探”，让科学家们对材料的性能有更深刻的了解。
3.2 未来的可能性而且，这些技术的进步也可能推动许多新兴领域的发展。
想象一下，未来的科学家们能够利用这些设施，探索新能源的可能性，甚至实现更高效的环保材料，简直是为地球的未来铺了一条光明大道。
这就像是在为我们的人类文明再添一笔，让生活更加美好。
什么是散裂中子源？散裂中子源是如何发挥作用呢？
什么是散裂中子源？散裂中子源是如何发挥作用呢？
近年来，一个接一个的国产高科技极大鼓舞着我们的科技信心，从看向宇宙深处的“天眼”，到再创中国深度的“蛟龙号”，我们上天入海在宏观的世界里大展宏图的同时，不要忽略同样广阔天地大有可为的微观世界。
3月25日，中国首台脉冲型散裂中子源落地广东东莞，它的建成填补了中国国内脉冲中子应用领域的空白，和世界上正在运行的美国散裂中子源、日本散裂中子源与英国散裂中子源一起，构成世界四大脉冲散裂中子源。
那幺问题来了：
什幺是散裂中子源？
它能给我们的生活带来什幺样的改变？
又会不会对环境、对我们的健康带来什幺影响？。
CSNS Status 中国散裂中子源Jie WEI for the CSNS Project - Indico
散裂中子源进展汇报 February 15, 2019
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活化分析及屏蔽计算
• 在加速器运行10月后，质子束窗和屏蔽体1最大表面剂量率随冷却时间的变化曲线如图1，2所示。可 以看出质子束窗表面剂量率衰减较屏蔽体1快，但经过1个月的衰减剩余剂量率两者剩余剂量率还处于 10～104mSv/h。
图1 CSNS靶站结构图
散裂中子源进展汇报 February 15, 2019 Page 6
活化分析及屏蔽计算
•
参数和计算方法
以束流方向为z方向，上下方向为x方向，前后方向为y方向建立几何模型如图1所示,其中质子束窗位置为 （0，0，-200)。建模时，各部位的材料密度和元素成分如表1所示。 表1 模拟时各部件采用的密度和元素成分参数
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活化分析及屏蔽计算
表1 运行10个月，停机一周后质子束窗表面和屏蔽体表面最大和最小的辐射剂量率（单位：mSv/h）
质子束窗表面剂量率 屏蔽体1表面剂量率 屏蔽体2表面剂量率 屏蔽体3表面剂量率 屏蔽体4表面剂量率 屏蔽体5表面剂量率 屏蔽体6表面剂量率
屏蔽体7表面剂量率
最大面 最小面 最大面 最小面 最大面 最小面 最大面 最小面 最大面 最小面 最大面 最小面 最大面 最小面
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nt T
活化分析及屏蔽计算
• 质子束窗和屏蔽体的活化分析
加速器运行时，工作人员受到的辐射剂量主要来源于活化剂量，为了评估停机后在更换质子束窗时 操作人员所受到的辐射剂量率，模拟得到在CSNS运行10个月停机1周时不同束损模式下，y=0cm处， zx平面的剩余剂量率色图如图1所示，
•
Si N (1 2 )
散裂中子源
1、什么是散裂中子源 2、中子源特性 3、散裂中子源与现有中子源相比有哪些优势 4、散裂中子源的未来应用前景
什么是散裂中子源？
1、什么是散裂？ 2、什么是中子源？
散裂反应：
中子源：
能够产生中子的装置 ， 进行中子核反应、中子衍射等中子物理实验 的必要设备。
散裂中子源：
图为高能质子轰击重金属原子散裂出 中子的原理示意图
利用中子散射 确定主分酶的
结构有助于开 发更有效的治
疗药物
中子散射将帮助科 学家们确定最佳的 聚合物混合以便生 产出优质的塑料产
品
大型波音757飞机是 由轻质量的塑料制造 的。中子研究有助于 制造出更安全、更快、 更节能的飞机
散裂中子源研究的国际前沿
世界上正在运行的三大散裂中子源包括英 国卢瑟福实验室散裂中子源、美国橡树岭 国家实验室散裂中子源和日本原子能研究 机构散裂中子源。
中子源分类
①同位素中子源 ②加速器中子源 ③反应堆中资源 ④散裂中子源
同位素中子源
产生机理 在测井中常用的两种同位素中子源 同位素中子源的特点
加速器中子源
产生机理 中子发生器的三部分 加速器中子源的特点
反应堆中子源
产生机理 反应堆中子源特点
散裂中子源
产生机理 散裂中子源特点
中国迄今最大的国家重大科技基础设施— —中国散裂中子源(CSNS)20日在广东省东 莞市奠基，其建成后，将成为发展中国家 的第一台散裂中子源，并与正在运行的美 国、日本、英国散裂中子源一起，构成世 界四大脉冲式散裂中子源。
未来的超导磁铁悬 浮列车
会比法国的TGV 更 快
பைடு நூலகம்
利用散裂中子源 研究薄膜的特性 将有助于延长笔 记本电脑电池的 寿命
产生中子的核反应与中子源应用
产生中子的核反应与中子源应用中子是一种无电荷的粒子，它在核反应、核能利用、材料研究等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍一些产生中子的核反应过程，并探讨中子源在科学研究和工程应用中的一些应用。
一、产生中子的核反应过程1. 裂变反应裂变反应是一种产生中子的重要方式。
在裂变反应中，重核（如铀、钚等）被中子轰击后发生裂变，产生两个或多个中子。
这些中子可以继续引发其他核反应，形成连锁反应，释放大量的能量。
裂变反应是核能利用中的基础，也是核武器的原理之一。
2. 散裂反应散裂反应是指中子与原子核碰撞后，原子核发生散裂，产生两个或多个碎片核和中子。
散裂反应在核能利用中起着重要作用，例如在核反应堆中，中子与铀、钚等核素发生散裂反应，释放出大量的能量。
3. (n,γ)反应(n,γ)反应是指中子与原子核碰撞后，中子被原子核吸收，产生一个新的核素，并释放出一个伽马射线。
这种反应在核物理实验中经常被用来研究原子核结构和性质。
4. (n,p)反应(n,p)反应是指中子与原子核碰撞后，中子被原子核吸收，产生一个质子和一个新的核素。
这种反应在核物理实验中也经常被用来研究原子核结构和性质。
二、中子源的应用1. 中子源在核能利用中的应用中子源在核能利用中起着重要的作用。
通过控制中子源的强度和能谱，可以实现核反应堆的稳定运行和高效能量释放。
中子源还可以用于核燃料的研究和开发，以及核废料的处理和储存。
2. 中子源在材料研究中的应用中子源在材料研究中具有独特的优势。
中子具有较大的穿透能力和较弱的相互作用能力，可以穿透材料的内部结构，揭示材料的微观性质。
中子源可以用于材料的结构分析、晶体学研究、磁性材料的研究等领域。
3. 中子源在医学和生物学研究中的应用中子源在医学和生物学研究中也有广泛的应用。
中子可以用于放射治疗，用于治疗癌症等疾病。
中子还可以用于生物标记和生物成像，用于研究生物分子的结构和功能。
4. 中子源在安全检测和探测中的应用中子源在安全检测和探测中有着重要的应用。
中国散裂中子源简介
中国散裂中子源简介韦 杰一、中子散射1932年,查德威克发现了中子,人们认识到原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。
中子的发现及应用是20世纪最重要的科技成就之一。
当一束中子入射到所研究的对象上时,与研究材料中的原子核或磁矩发生相互作用,被散射出来,通过测量散射出来的中子能量和动量的变化,可以研究在原子、分子尺度上各种物质的微观结构和运动规律,告诉人们原子、分子在哪里,原子、分子在做什么,这种研究手段就叫中子散射技术。
用于中子散射的中子,波长从几埃到几十埃、能量在毫电子伏特到电子伏特之间,分别与物质中原子分子之间的距离和相互作用能量相当。
图1 中子不带电、具有磁矩、穿透性强,能分辨轻元素、同位素和近邻元素以及具有非破坏性,使中子散射成为研究物质结构和动力学性质的理想探针之一,是多学科研究中探测物质微观结构和原子运动的强有力手段。
自1936年成功进行首次中子衍射实验以来,中子散射已广泛用于物理、化学、材料、生物、地质、能源、医疗卫生和环境保护等众多研究领域。
同步辐射产生的高亮度X 射线,主要与原子外围的电子云发生相互作用,从而探知物质的微观信息;而中子是电中性的,它与电子云基本不发生相互作用,而主要与物质中的原子核相互作用。
因此,作为探测微观结构的两种主要探针,同步辐射和中子散射看到的正好是物质的两个不同方面。
这种优势互补已被许多学科用来准确研究物质中原子的位置、排列、运动和相互作用等,图1是利用中子散射观察到的含水溶解酵素蛋白和肌红蛋白的结构。
中子散射的作用既与同步辐射互补,又具有独特和不可替代性。
其先进性与优越性表现在:①具有宽泛的波长范围:从零点几埃到亚微米范围内连续可调。
是度量原子、分子和原子分子团簇间距离从埃到纳米范围内的凝聚态物质微观结构最适合的标尺;②有合适的能量覆盖:热中子的能量从微电子伏特到电子伏特,与凝聚态物质中的大部分动态过程的能量相当,适合研究物质中各种不同的相互作用和动态过程;③能精确确定轻原子的位置;④能区分同位素:原子核内中子数的变化可以极大地影响其对中子的散射。
散裂中子源电池用途
散裂中子源电池用途
散裂中子源是一种能够产生中子的装置，具有非常广泛的应用。
其中，电池是散裂中子源的一个重要应用领域。
具体来说，散裂中子源可以用于研究锂电池的内部结构和性能。
通过使用中子散射技术，科学家可以观察锂电池在充放电过程中的变化，了解电池的内部机制和性能。
这对于改进和优化锂电池的设计具有重要意义，有助于提高锂电池的性能和安全性。
此外，散裂中子源还可以用于研究其他类型的电池，如燃料电池等。
通过中子散射技术，科学家可以研究燃料电池的反应机制和催化剂的性能，以及探索提高燃料电池效率和稳定性的方法。
总之，散裂中子源在电池领域具有广泛的应用前景，对于推动电池技术的发展和进步具有重要意义。
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应用前景
磁学超导方面：研究人员曾致力于开发出体积小、重量轻而磁力更强的永久磁铁。中子散射实验有助于确定高性能磁性
材料的原子结构。这些为工业界选择磁铁的最佳材料和加工工艺指引了方向。由于开展了这样的研究，我们得以利用永 久磁铁制造出很小的马达，在汽车内自动调节座椅，打开窗户。紧凑型重量轻的磁铁还可提高车辆燃料的燃烧效率
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一期建设内容包括3台中子散射谱仪（设计为19+1台）
建设了反角白光中子源隧道、中子束线和公用设施
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工程概况
工程概况
白光中子源 研究平台 应用前景
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工程概况
工程概况
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白光中子源
工程概况
中子能区
0.1 eV – 200 MeV
发生损坏，以及能否使用不同的材料和加工工艺生产出一种寿命更长的部件，将中子散射结果与计算机模拟相结合，就 能找到这些问题的答案。
白光中子源
复杂流体方面：利用散裂中子源的高亮度中子束能够加速人造血液的开发；散裂中子源提供的信息还有助于生产用于食
品加工和化妆品的胶囊；有助于控制微观流体的流动以提高润滑剂的性能；有助于合成添加剂，促进或阻止混合，以控 制某些加工工艺；散裂中子源还可帮助研究人员了解弹性材料的结构（例如橡皮筋）与弹性的关系散裂中子源有助于揭 示不同分子结构对材料复杂行为的贡献，使我们深入了解如何生产出最有效的胶和涂料。 科学家酶活性区域的位置，以及某种潜在药物黏附到该区域以阻止酶不良活动的可能性。
白光中子源
质子束能量和强度
脉冲重复频率 中子注量率 时间分辨率 (1eV - 30 MeV) 不同能区中子分支比
1.6 GeV and 1.6×1013 (p/pulse)
25 Hz 3.7×105 n/cm2/pulse (80 m ) 7.9×105 n/cm2/pulse (55 m ) 0.2% ~ 0.9% 0.53 (1eV - 1 MeV) 0.40 (1MeV – 20 MeV) 0.05 (20 MeV – 200 MeV)
质子束流打钨靶，产生高通量、短脉冲中子。
在靶站的周围建造许多台谱仪，测量中子脉冲打在 样品上产生的讯号，从而获得样品物质结构的信息。 中国散裂中子源第一期设计束流功率为100kW，脉冲重复频率为25Hz，它主要由一台80MeV负氢直线加速器 （包括负氢离子源、射频四极加速器、漂移管直线加速器和两条束流传输线）、一台1.6GeV快循环质子同步加速 器及其前后两条束流输运线、一个靶站和三台中子谱仪组成。 中子对轻的原子核敏感，应用广泛。这种研究手段与对核外电子敏感的同步辐射相互补充，成为科学研究和 高技术发展关键的大型科学平台。
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研究平台
应用前景
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白光中子源
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CSNS反角白光中子实验终端布局
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7Байду номын сангаас
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工程概况
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研究平台
应用前景
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应用前景
工程概况 工程方面：中子散射引发的技术改进，有助于预防机翼断裂、管道严重腐蚀等。如果工程师们想知道某个部件何时可能
散裂中子源
China Spallation Neutron Source
禹楼飞 原子与分子物理
目 录
Contents
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工程概况 白光中子源
研究平台
应用前景
工程概况
工程概况
白光中子源 研究平台 应用前景
设计束流功率：一期100 kW, 升级工程500 kW。 项目投资：18.7亿元（国家）+地方配套。 2017年出束-联合调试，2018 年5月投入运行。 强流质子加速器，产生流强高、脉冲短的质子束流， 质子的能量为16亿电子伏特。
研究平台
医药生物方面：散裂中子源有助于研究酶的活性。将某块培养基掺入氘原子，利用中子散射技术，散裂中子源能够告诉 结晶材料方面：散裂中子源每隔几分钟（甚至几秒钟）就可以提供一个完整的中子衍射图，使得研究人员能够对发生在
蓄电池中的许多过程进行时间跟踪研究。科学家们可以在分子水平追踪物质的行为，比如蓄电池或燃料电池中的快速离 子导体发生了怎样的变化；石油和化学工业中的催化剂来说，温度变化对催化剂的影响是怎样的；旋转涡轮叶片升温和 变形时，其晶体结构有怎样的变化；水泥吸水时，其微粒发生了怎样的变化；以及压力升高时，置于研究地质用的多砧 压具里的土层材料又有怎样的变化。
化学方面：科学家们试图利用中子来研究骨骼在发育过程中是怎样钙化的，骨质疏松时骨骼又发生了怎样的变化，以及
医生建议的治疗计划是否可行。中子散射技术还可以帮助人们了解某种牙膏新品中的化学添加剂是否真的有助于洁齿。
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谢谢观看
参考资料
CSNS和反角白光中子源 高能所 唐靖宇 散裂中子源官网
恳请各位老师批评指正！