1月26日8时39分，中国散裂中子源多物理谱仪成功出束，标志着国内首台中子全散射谱仪设备研制与安装成功。我国在晶体材料、纳米颗粒、非晶合金、液体等不同有序度材料领域的研究拥有了一台“超级显微镜”。这也是中国散裂中子源联手粤港共同攻关的科研项目之一。

物质内部结构中原子、离子或分子在空间的有序排列程度，决定了物质的物理和化学性能。对不同有序度材料的研究是科学家探索、改变物质性能的重要一步。

中科院高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任、中国散裂中子源多物理谱仪负责人殷雯表示，多物理谱仪将集中在长程有序但局域无序材料与中短程有序材料的结构研究，为科学家探索物质内部结构提供重要工具，将在我国材料科学、凝聚态物理、生命科学、纳米催化等学科领域发挥重要作用，满足若干国家战略前沿技术发展的重大需求。

“比如，锂离子电池材料中含有局域无序结构。利用这台谱仪可以了解其在充放电过程中结构的实时变化，可以帮助研发人员了解电池的失效机制，有助于解决该领域存在的关键技术问题。”殷雯举例说。

多物理谱仪是散裂中子源科学中心、东莞理工学院、香港城市大学共同建设的国内首台中子全散射谱仪，是中国散裂中子源第一台合作谱仪。

香港城市大学物理系主任、多物理谱议首席科学家王循理表示，这台谱仪的成功出束将为粤港澳大湾区的科学家共同探索物质内部结构提供重要契机，有利于加强粤港澳大湾区的科技交流和合作，也为粤港澳大湾区的科技创新发展和粤港澳中子散射科学技术联合实验室提供重要研究平台支撑。

中国散裂中子源是国家“十一五”期间重点建设的大科学装置，是位于国际前沿的高科技、多学科应用的大型研究平台。此前，中国散裂中子源首期已对用户开放粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪三台谱仪，而包括此次研制及安装成功的多物理谱仪在内，陆续将有8台合作谱仪建成并投入使用，大大扩展散裂中子源的应用领域。

据介绍，中子多物理谱仪成功出束之后，将于今年3月进行工艺测试验收，有望比预期提前3个月完成既定目标。

揭秘

中子多物理谱仪的“技能包”

在此之前，中国散裂中子源首期已对用户开放3台谱仪。此次成功出束的中子多物理谱仪和其他谱仪有什么区别？中子多物理谱仪有哪些“技能包”？

固体物质分为晶体和非晶体。晶体物质的共同特点是，内部结构中的原子、离子或分子在空间中呈有规律的三维重复排列，并贯穿于整个晶体中。这种重复的有序性成为晶体内部的长程有序性，并决定了晶体和非晶体的本质不同。

以中国散裂中子源首批建设的三台谱仪之一的通用粉末衍射仪为例，该谱仪主要用于研究物质的晶体结构和磁结构，以满足来自材料科学、纳米科学、凝聚态物理和化学等众多领域的科学研究和工业应用的需求。

非晶体是指结构无序或者近程有序而长程无序的物质，组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。

“中国散裂中子源多物理谱仪其中一个主要目标是开展长程有序但局域无序材料的结构研究。” 高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任、中国散裂中子源多物理谱仪负责人殷雯表示，比如，大众所了解比较多的动力电池就是该类物质，将可借助中子多物理谱仪进行研究。

“探入物质结构内部，了解进而掌握物质内部结构的有序度是科学家实现重大科学发现的重要方式。”香港城市大学物理系主任、多物理谱议首席科学家王循理表示。

记者从中国散裂中子源获悉，多物理谱仪的设计通量是同功率英国散裂中子源ISIS全散射谱仪GEM的4到5倍，分辨率与兆瓦级美国散裂中子源SNS全散射谱仪NOMAD相当。

记者：张华桥

原载于《东莞日报》2021年1月28日A08版

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