CT機你一定見過，形狀像個滾筒洗衣機，病人躺在里面，利用機器發(fā)射的X射線對身體組織進行檢查，最后形成一個影像，方便醫(yī)生判斷病因。

你知道嗎？我國在東莞造出了類似于CT機的超級科學裝置——散裂中子源。

它是一個“超級顯微鏡”，大到飛機機翼、高鐵輪軌，小到鋰電池、DNA分子，近到洗發(fā)水、牙膏，遠到太空超導材料……它都可以“看到”這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與變化。那么，這個大科學裝置是怎么工作的？又在哪些領(lǐng)域能發(fā)揮作用？

一、散裂中子源的原理

要弄清“散裂中子源”是什么，首先要了解什么是“散裂”？什么是“中子源”？

中子——我們在中學物理中學習過，它是原子核的一部分，是不帶電的核子，不易受到其它帶電質(zhì)子或電子的阻礙，因此穿透性很強、破壞性低。

中子源就是能產(chǎn)生自由中子的裝置，因為產(chǎn)生中子的方式不同而分為很多種類，散裂中子源就是其中的一種。

自由中子很容易衰變，壽命極短，要想短時間內(nèi)產(chǎn)生大量自由中子，必須用質(zhì)子打到原子核上，把中子轟擊出來，這個過程就是散裂。就像我們把一顆乒乓球扔進裝滿乒乓球的盒子里，有的乒乓球會跳起來，有的則會被撞擊地跳出盒子，這跟散裂的過程很像。

散裂中子源，就是利用高能質(zhì)子束轟擊重元素靶，從靶中分離出大量中子。

它不是簡單的一臺機器，而是占地面積上千畝的巨型設(shè)備，包括各種高精尖設(shè)備和儀器以及配套設(shè)施、土建工程等，是一個綜合的、有機的整體。

據(jù)統(tǒng)計，為建成這一超級裝置，我國前后歷經(jīng)10余年準備，耗時6年半建造，花費約23億元，才最終在2018完成主體工作。雖然耗費巨大，但它與其它核反應中子源相比，依舊算是成本低、安全性高、優(yōu)勢較大的產(chǎn)生中子的裝置。

二、散裂中子源的應用領(lǐng)域

在我國散裂中子源建成之前，世界上只有美國、英國和日本這三個國家有散裂中子源裝置。

因為裝置稀少，所以各國使用需要繳費、申請、排隊。流程繁瑣又耗費時間，有時候一等就需要好幾個月，嚴重耽誤實驗成果。

散裂中子源的建成標志著我國打破了美英日的壟斷地位，也說明我國在中子散射技術(shù)的研究和應用上，已經(jīng)邁進世界先進行列。

目前，散裂中子源在化學、磁學、超導、醫(yī)藥、結(jié)晶材料、聚合物、復雜流體、工程等多個領(lǐng)域的研究中，都能發(fā)揮重要作用。

比如在材料領(lǐng)域，我們手機使用的鋰電池在設(shè)計時需要兼顧電池的壽命、容量和安全性等特征，這其中涉及到很多微觀過程，不容易被探測、試驗。

此時，散裂中子源就可以派上用場。

它發(fā)射的中子束可以很容易穿透電池材料，在電池充放電時，通過中子的散射數(shù)據(jù)分析電極、電解液和界面的實時工作狀態(tài)，從而讓科研人員了解電池的工作機理，采取有效手段提高電池的性能。

在醫(yī)學方面，散裂中子源協(xié)助東莞市人民醫(yī)院，建成了世界技術(shù)領(lǐng)先的癌癥治療實驗中心——硼中子俘獲治療中心。

簡單來說，就是在患者體內(nèi)注入一種含硼藥物，待這種藥物進入癌細胞后，用中子射線進行照射，這種射線能與進入癌細胞里的硼發(fā)生反應，殺死癌細胞，對周圍的其他組織卻沒有損傷。

還有我國一直十分重視的航空領(lǐng)域，航空工程中會用到大量的電子元器件，這些電子器件精度高、標準高、要求也高。

而這些器件材料很容易與大氣中子發(fā)生核反應，引發(fā)單粒子效應，導致系統(tǒng)工作錯誤。一旦系統(tǒng)受損導致航空災難，那產(chǎn)生的損失將是不可估量的。因此，提升電子器件抗中子單粒子效應水平是非常重要的。

而這，便只能利用中子源開展實驗，散裂中子源是所有中子源最理想的模擬源。有了散裂中子源的協(xié)助，我國在提升電子元器件的可靠性和安全性上有了保障，能更好地發(fā)展航空技術(shù)。

小結(jié)

散裂中子源是探索利器，小到認識微觀世界，大到探索浩瀚宇宙，它都可以發(fā)光發(fā)熱。目前我國的散裂中子源已對全球用戶開放，穩(wěn)定、高效地運行，既促進了我國科技、工業(yè)等技術(shù)的發(fā)展，也助力了全世界科技的創(chuàng)新與進步。