在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，每一項(xiàng)重大科研成果的誕生都猶如一顆璀璨的星辰，照亮人類探索未知的道路。2024 年，中國(guó)在高端中子科學(xué)儀器領(lǐng)域迎來了一個(gè)令人矚目的重大突破——“洛書”超長(zhǎng)中子小角散射譜儀的成功研制。這臺(tái)被譽(yù)為“核能超級(jí)顯微鏡”的科學(xué)儀器，以其卓越的性能和領(lǐng)先的技術(shù)，為我國(guó)的科學(xué)研究和工程應(yīng)用帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
一、“洛書”譜儀的誕生背景
我國(guó)一直以來高度重視科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在高端科學(xué)儀器領(lǐng)域不斷加大投入和研發(fā)力度。上海交通大學(xué)自 2018 年起，便積極自主設(shè)計(jì)并建設(shè)先進(jìn)中子散射材料表征平臺(tái)，致力于推動(dòng)中子譜儀技術(shù)及中子應(yīng)用科學(xué)的發(fā)展。在“雙一流”建設(shè)項(xiàng)目的支持下，上海交大對(duì)接國(guó)家重大工程亟需與前沿科研發(fā)展需求，開啟了“洛書”譜儀的研制之旅。這不僅是上海交大科研團(tuán)隊(duì)的努力成果，更是國(guó)家對(duì)科學(xué)技術(shù)高度重視的體現(xiàn)。
二、“洛書”譜儀的卓越性能
“洛書”譜儀擁有超過 46 米的“體長(zhǎng)”，這使其成為全球中子小角散射領(lǐng)域的巨無霸。其超長(zhǎng)的準(zhǔn)直器與探測(cè)系統(tǒng)，能夠覆蓋從微米到亞納米量級(jí)的測(cè)量范圍，相當(dāng)于普通人頭發(fā)絲直徑的百分之一到十萬(wàn)分之一。如此高的測(cè)量精度，為科學(xué)家們深入研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)提供了有力的工具。
與傳統(tǒng)的 X 射線相比，“洛書”譜儀中的中子擁有更強(qiáng)的穿透力，達(dá) X 射線的千倍以上。這意味著它能夠輕松穿越航空發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆構(gòu)件、高速列車輪轂等關(guān)鍵工程部件，深入探測(cè)內(nèi)部的細(xì)微缺陷，確保這些關(guān)鍵組件在使用過程中的可靠性。例如，在航空航天領(lǐng)域，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片是關(guān)鍵部件，其內(nèi)部的微小缺陷可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。“洛書”譜儀的出現(xiàn)，為檢測(cè)和修復(fù)這些微小缺陷提供了可能，從而大大提高了飛機(jī)的安全性。
此外，“洛書”譜儀還全球首創(chuàng)了三探測(cè)器系統(tǒng)，能夠在同一時(shí)間探測(cè)到納米至微米級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。這對(duì)于理解物質(zhì)微觀演化規(guī)律、開發(fā)新型高性能材料具有重大意義。比如，在材料科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家們可以利用“洛書”譜儀研究新型材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而為開發(fā)出更輕、更強(qiáng)、更耐用的材料提供理論支持。
三、“洛書”譜儀的廣泛應(yīng)用前景
“洛書”譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋了航天航空、核電能源、化學(xué)化工、生物醫(yī)學(xué)、高鐵船舶以及基礎(chǔ)研究等多個(gè)領(lǐng)域。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，中子散射技術(shù)能夠清晰展示蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，揭示生命奧秘。這對(duì)于疾病的診斷和治療、藥物的研發(fā)等都具有重要的意義。在氫動(dòng)力汽車領(lǐng)域，中子散射技術(shù)可以幫助科學(xué)家精確定位氫氣在金屬中的位置和釋放條件，從而提高氫動(dòng)力汽車的效率和安全性。
在能源領(lǐng)域，核能的開發(fā)和利用是一個(gè)重要的研究方向。“洛書”譜儀可以用于研究核反應(yīng)堆材料的微觀結(jié)構(gòu)，為提高核能的安全性和效率提供支持。在高鐵船舶領(lǐng)域，“洛書”譜儀可以檢測(cè)關(guān)鍵部件的內(nèi)部缺陷，保障交通工具的安全運(yùn)行。可以說，“洛書”譜儀的應(yīng)用前景十分廣闊，將為我國(guó)的科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
四、“洛書”譜儀的未來展望
“洛書”譜儀的成功研制只是一個(gè)新的起點(diǎn)，未來還有更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇等待著我們。研究團(tuán)隊(duì)表示，“洛書”譜儀將進(jìn)行升級(jí)，預(yù)計(jì)將在明年底前完成二期的升級(jí)計(jì)劃，性能和技術(shù)量級(jí)將進(jìn)一步升級(jí)。這將使“洛書”譜儀在更高的精度和更廣的測(cè)量范圍上為科學(xué)研究和工程應(yīng)用提供支持。
同時(shí)，隨著“洛書”譜儀的深入應(yīng)用，它將吸引更多的國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)參與到相關(guān)的研究中來，促進(jìn)國(guó)際間的合作與交流。這將有助于我國(guó)在中子科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際影響力不斷提升，為推動(dòng)全球科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
總之，“洛書”超長(zhǎng)中子小角散射譜儀的誕生，是我國(guó)高端中子科學(xué)儀器領(lǐng)域的一個(gè)重大突破，它標(biāo)志著我國(guó)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力不斷提高。相信在未來，“洛書”譜儀將為我國(guó)的科學(xué)研究和工程應(yīng)用帶來更多的驚喜和突破，為人類探索未知世界提供更強(qiáng)大的工具。
