2023年1月12日上午,中國散裂中子源(CSNS)高能直接幾何非彈性中子散射飛行時間譜儀(高能非彈譜儀)成功出束,開始帶束調(diào)試,初步獲得了與設(shè)計(jì)相符的中子能譜及單色化的入射中子,標(biāo)志著譜儀設(shè)備研制與安裝的成功。
高能非彈譜儀是國內(nèi)首臺中高能非彈性中子散射譜儀,填補(bǔ)了我國百meV以上中高能非彈性中子散射的空白,也是CSNS首臺非彈性散射類型譜儀和第六臺成功出束的合作譜儀,由散裂中子源科學(xué)中心與中山大學(xué)共同建設(shè)。譜儀自2019年9月開始建設(shè),高能非彈譜儀項(xiàng)目組、中子科學(xué)部各專業(yè)組、高能所東莞研究部與中山大學(xué)相關(guān)部門通力協(xié)作,攻克了超高真空大型散射腔的設(shè)計(jì)、加工制備和安裝調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù),解決了超長3He中子探測器陣列的安裝、調(diào)試和標(biāo)定等技術(shù)難題,克服了疫情反復(fù)等重重困難,確保了譜儀設(shè)計(jì)、研制、安裝與調(diào)試工作按計(jì)劃實(shí)施。
非彈性中子散射譜儀既可獲得散射中子的空間分布信息,同時也可獲取散射中子的能量變化,可以在動量與能量空間測量物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的動力學(xué)行為,是研究材料元激發(fā)(如晶格、自旋動力學(xué))的最直接的工具。CSNS根據(jù)元激發(fā)的能量尺度和能量分辨的需求,規(guī)劃了三臺直接幾何非彈性中子散射譜儀。本次建成的高能非彈譜儀的入射中子能量為10-1500 meV,最佳能量分辨率3%,提供1.5-800K高低溫環(huán)境和7T磁場環(huán)境,利用費(fèi)米斬波器和帶寬斬波器協(xié)同工作,可實(shí)現(xiàn)多波長模式和單波長模式的快速切換。高能非彈譜儀將為高溫超導(dǎo)物理機(jī)制、量子磁性作用機(jī)制、熱電材料輸運(yùn)性質(zhì)、電池中離子擴(kuò)散機(jī)制、以及生物材料活性等前沿基礎(chǔ)研究工作提供晶格熱振動、自旋波、晶體場等關(guān)鍵微觀結(jié)構(gòu)動力學(xué)信息,從而為相關(guān)材料的性能提高與新材料開發(fā)提供重要的基礎(chǔ)支撐。
譜儀樣品位置處的中子飛行時間譜
單色化的入射中子(Ei = 50.8 meV)