科技日報訊 (記者龍躍梅 通訊員謝濤)11月16日,我國首臺高能直接幾何非彈性中子散射飛行時間譜儀(以下簡稱“高能非彈譜儀”),在中國散裂中子源完成驗收并交付使用。作為重要的物質(zhì)動力學性質(zhì)研究平臺,高能非彈譜儀將為物理、化學、材料、力學和交叉學科研究提供實驗條件。
如果把常規(guī)的科學儀器比作人眼,那么高能非彈譜儀就是一臺具備超能力的“超級相機”。它不僅能看清物質(zhì)的靜態(tài)結(jié)構(gòu),更具備探測物質(zhì)內(nèi)部原子、分子在皮秒(萬億分之一秒)時間尺度動態(tài)過程的能力,記錄下原子、分子如何振動、如何旋轉(zhuǎn)、如何傳遞能量的每一個瞬間。
這臺譜儀的獨特之處在于,它利用了中子不帶電、穿透力強的特性,能夠直接探測到物質(zhì)內(nèi)部的微觀運動。當中子與物質(zhì)中的原子核發(fā)生“非彈性碰撞”時,中子會改變速度與方向,通過這些變化,科學家就能反推出物質(zhì)內(nèi)部的動態(tài)信息。
高能非彈譜儀填補了我國百毫電子伏以上非彈性中子散射的空白。它既可獲得散射中子的空間分布信息,也可獲取散射中子的能量變化,能在動量與能量空間測量物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的動力學行為;同時,利用費米斬波器和帶寬斬波器協(xié)同工作,可實現(xiàn)多波長模式和單波長模式的快速切換。
另外,受益于超大的探測器面積,該譜儀特設有白光勞厄相機工作模式,有助于快速探測單晶材料的結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu)等信息。它將為高溫超導物理機制、量子磁性作用機制、熱電材料輸運性質(zhì)、電池中離子擴散機制以及生物材料活性等前沿基礎研究工作,提供關鍵微觀結(jié)構(gòu)動力學信息。