当一个中等能量的质子打到重核(钨、汞等元素)之后会导致重核的不稳定而“蒸发”出20-30个中子,这样重核“裂开”并向各个方向“发散”出相当多的中子,大大提高了中子的产生效率,按这种原理工作的装置称为散裂中子源。
散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具。当一个高能质子打到重原子核上时,一些中子被轰击出来,这个过程被称为散裂反应。被轰击的原子核温度升高,更多的中子就会“沸腾”起来并脱离原子核的束缚。如果将一个垒球用力投到装满球的筐中,有一些球会立刻蹦出来,而更多的球则会弹跳并翻出筐外,散裂反应与这个过程很相似。每个与原子核相作用的质子能够轰击出20到30个中子。
从上世纪80年代开始发展起来的、基于先进加速器技术的散裂中子源是目前世界上最先进的中子源,它的基本原理是用高能强流质子加速器产生能量在1GeV以上的质子束轰击重元素靶(如钨或铀),在靶中发生散裂反应,产生大量的中子。它为众多学科前沿领域的研究提供了一种最先进、不可替代的研究工具,如凝聚态物理、化学、材料科学、生命科学、环境科学、信息科学、核科学等。
散裂中子源与反应堆中子源各具特色,是相互补充的研究手段。我国在反应堆中子散射研究中已有较深厚的基础,可为进一步发展散裂中子源先进技术提供有力支持。散裂中子源的特点是在较小的体积内可产生较高的脉冲中子通量,能提供的中子能谱更加宽广,大大扩展了中子科学研究的范围;它具有高脉冲通量和优越的脉冲时间结构,低本底,且不使用核燃料,只产生极少量活化产物等独特优点。
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