我国首台高能非弹性中子散射谱仪成功验收

11月16日，我国首台高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（以下简称高能非弹谱仪）验收会暨交付仪式在位于广东东莞的中国散裂中子源举行。记者获悉，作为我国重要的物质动力学性质研究平台，这台谱仪将为物理、化学、材料、力学和交叉学科研究提供实验条件。

交付现场。中山大学供图，下同

据介绍，2017年，中山大学与中国科学院高能物理研究所签署战略合作协议，启动中子谱仪合作项目。经过两年的论证和预研，确定面向学术前沿和中国散裂中子源需求建设中国首台高能非弹谱仪。该谱仪自2019年正式启动建设。中山大学和散裂中子源科学中心共同组成谱仪建设团队，与专业技术组通力协作，攻克了一系列关键技术，包括自研费米斩波器、超大真空散射腔体等，终于在2023年1月12日成功在谱仪上输出中子。

随后，高能非弹谱仪进入带束调试阶段，并在年中初步获得了标准样品钒的声子谱和态密度。同年11月12日，谱仪正式揭牌，各模块的调试随即按下了加速键。最终，又经过两年多的调试，背景大幅降低，谱仪的各项指标均已达到国际领先水平。该项目的顺利推进将使高能非弹谱仪能在更多重大科学问题上发挥关键作用。它的开放共享，将为物理、化学、材料、生物等多个基础学科的发展提供强大支撑。

这个大国重器如同一位精密的“中子摄影师”，能够捕捉物质内部原子、磁基分布和细微的动态变换。如果把常规的科学仪器比作人眼，那么高能非弹谱仪就是一台具备“超能力”的超级相机。它不仅能看清物质的静态结构，更具备在皮秒（万亿分之一秒）时间尺度动态过程的能力，可以记录下原子、分子振动、旋转的微观过程并解析出其间相互关联强度。

高能非弹性中子散射谱仪。

历经八年合作攻关，从概念蓝图变为科学现实，这台致力于观测物质微观世界的结构与动力学性质的高能非弹谱仪的独特之处在于，它利用了中子不带电、穿透力强的特性，能够“深入虎穴”，直接探测到物质内部的微观运动。当中子与物质中的原子核发生“非弹性碰撞”时，中子会改变速度与方向，通过这些变化，科学家就能反推出物质内部的动态信息。

高能非弹谱仪填补了我国百毫电子伏以上非弹性中子散射的空白。非弹性中子散射谱仪既可获得散射中子的空间分布信息，也可获取散射中子的能量变化，可以在动量与能量空间测量物质微观结构的动力学行为。利用费米斩波器和带宽斩波器协同工作，可实现多波长模式和单波长模式的快速切换。高能非弹谱仪的入射中子能量为10-1500 meV，可产出最佳能量分辨率3%动力学激发信号，此外谱仪提供1.5-800K高低温环境和7T磁场环境，可以覆盖绝大多数的非弹性中子散射实验场景。

值得一提的是，受益于超大的探测器面积，谱仪特设有白光劳厄相机工作模式，将有助于快速探测单晶材料的结构和磁结构等信息。它将为高温超导物理机制、量子磁性作用机制、热电材料输运性质、电池中离子扩散机制、以及生物材料活性等前沿基础研究工作提供关键微观结构动力学信息。为了更好利用这一创新平台，谱仪建设团队目前已启动了谱仪样品多场耦合加载分析模块的研制，该项目目前已获得国家重大科研仪器研制专项的支持。