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东莞大国重器诞生国产超级显微镜上新

发布时间:2025/3/14 12:18:50   
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据央视新闻消息,年3月30日,中国“超级显微镜(散裂中子源)”第二期工程启动了!为什么是超级显微镜?因为它足够大,差不多有40个足球场那么大。

那么,这到底是怎样一种技术,怎么会这么神奇?

什么是散裂中子源?

通俗地说,散裂中子源就是一台显微镜,然而比起其他可以看到细胞的显微镜而言,散裂中子源可以看到物质的微观结构(分子层面),所以在科学界,这种设备又被称为“超级显微镜”,在实际应用中,通常是用来研究某种材料的微观结构。

不过,和普通的显微镜不同的是,散裂中子源并没有凸透镜来放大物体画面,而是用“中子”来作为探针,探测物体的微观结构。

虽然很难理解这种工作原理,但是可以把这些中子想象成一堆乒乓球,把要测试的物体想象成一张网,把所有乒乓球扔向这张网,如果乒乓球撞到了网线,那么速度和动能都会下降,如果乒乓球直接从网孔穿过,那么速度和动能就不会变化,反之,只要从穿过网的乒乓球的动能和速度,就能判断哪里是网线,哪里是网孔。

散裂中子源的原理就是这样,可以通过穿过待测物体的中子的动能和速度,描绘出物体的微观结构。那么问题来了,为什么是用中子而不是其他粒子?因为中子呈电中性,不会和其他带电粒子产生反应,具有很强的稳定性,而且中子的体积足够小,能够很轻易穿透物质结构之间的空隙。

然而这样一台精密的仪器,体积却非常庞大。中国散裂中子源坐落在广东东莞,占地亩,相当于40个足球场那么大,是国家十一五期间重点建设的大科学装置,建设时长7年,耗资12亿元人民币。

散裂中子源的工作方式和“粒子对撞机”差不多,都是通过加速微观粒子,获得高能,然后再去轰击金属靶。

所以整套设备的主要部件有一台强流质子直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站、5台中子谱仪等。

虽然技术很高级,但是总感觉和我们普通人不相干,那么国家投资这么多钱来打造这套装置,是为了什么?难道仅仅是为了科学研究吗?

散裂中子源有多重要?

国家支持的项目,当然和我们每个人息息相关,散裂中子源虽然是大科学装置,但其实它的作用可以加速我们的科技发展,让我们的生活水平可以向前迈出好几步。

举个例子,我们经常看到电瓶车电瓶起火的新闻,而电瓶之所以自燃起火,是因为长期使用之后里面的结构会不稳定。

研究人员当然也知道是这个原因,可是到底该怎样解决这个问题,却没有办法,因为市面上没有一种仪器能够观察电池内部材料的微观结构,但是散裂中子源可以做到。

使用散裂中子源,不仅可以观察到材料的微观结构,还能观察电池一直放电状态下,这些材料的微观结构是怎样变化的,和平时的实验相比,这种方式还可以大幅度缩短实验时间。研究人员如果得到这些数据,就可以及时调整电瓶的设计方案,让电瓶更加安全高效。

当然,用这种技术还可以提升一些钢材的性能。年,中国就研发出了一种新的钢铁材料,名为“超级钢”,据说这种材料1立方厘米就能承受住3万吨的压力,由于技术过于先进,连国外权威学术机构都不承认这项技术的真实性。

然而他们不知道的是,中国之所以能够研发出这种材料,全是因为中国有了自己的散裂中子源装置。因为只有这种装置,才能观察到新型材料的内部内部结构,为技术改进提供断裂、韧性和腐蚀性等数据。

然而这项技术不仅可以用于工业,还可以用于生物医疗方面,其中就有最让人们关心的癌症治疗技术。据央视介绍,中国科学院高能物理所东莞分部,成功研制出我国首台自主研发的“加速器硼中子俘获治疗实验装置”,这将是抗击癌症的新利器。

据研究人员介绍,这种治疗方法是先给患者体内注射含硼的药剂,药剂会以最快的速度聚集在癌细胞内,相当于给癌细胞做了标记,最后再给病人进行中子照射,杀死癌细胞,而且这种方式还不影响正常细胞。目前这项技医院展开临床实验,未来有望纳入医保,造福人民。

总之,虽然很多人不知道散裂中子源,但它却实实在在的和我们的生活息息相关,也确实在改变着我们的生活,加速我们的科技发展。

然而这样重要的一项技术,曾经却让我们的科学家吃尽了苦头,而我们能有今天的成就,也是非常来之不易。

中国散裂中子源来之不易!

此前,全世界一共只有三台散裂中子源,分别在美国、英国和日本。据科学家分享他们的经历,那个时候他们只能通过付费申请的方式才能使用这些设备,而且还不能随心所欲的使用,使用时间、使用次数都被严格地限制。所以我国的科学家们受尽了屈辱,决心要在自己的祖国也早出这样一台散裂中子源。

于是回国后和专家们多次展开讨论,筹备了五年之后,终于在年的时候成功立项。一期工程于年9月开始,年8月验收,而今年的3月30日,中国散裂中子源再次启动二期建设,设备的更新和升级,必将引导中国科技走向更高的水平。

据科研人员介绍,曾经我们要去求别人才能得到使用机会,但是今天我们在自己家就能完成实验。中国散裂中子源坐落在广东,这里孕育了很多高新技术产业,科技发展水平在全国都较为领先,且工业技术先进、市场庞大,把设备建立在这里,不仅可以完成高效科学实验,更能推动各大科研单位的技术进步,让散裂中子源能够更快惠及每一个中国人民!



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