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CT机你一定见过，形状像个滚筒洗衣机，病人躺在里面，利用机器发射的X射线对身体组织进行检查，最后形成一个影像，方便医生判断病因。  你知道吗？我国在东莞造出了类似于CT机的超级科学装置——散裂中子源。 它是一个“超级显微镜”，大到飞机机翼、高铁轮轨，小到锂电池、DNA分子，近到洗发水、牙膏，远到太空超导材料……它都可以“看到”这些物质的结构与变化。那么，这个大科学装置是怎么工作的？又在哪些领域能发挥作用？ 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——我们在中学物理中学习过，它是原子核的一部分，是不带电的核子，不易受到其它带电质子或电子的阻碍，因此穿透性很强、破坏性低。 中子源就是能产生自由中子的装置，因为产生中子的方式不同而分为很多种类，散裂中子源就是其中的一种。  自由中子很容易衰变，寿命极短，要想短时间内产生大量自由中子，必须用质子打到原子核上，把中子轰击出来，这个过程就是散裂。就像我们把一颗乒乓球扔进装满乒乓球的盒子里，有的乒乓球会跳起来，有的则会被撞击地跳出盒子，这跟散裂的过程很像。  散裂中子源，就是利用高能质子束轰击重元素靶，从靶中分离出大量中子。 它不是简单的一台机器，而是占地面积上千亩的巨型设备，包括各种高精尖设备和仪器以及配套设施、土建工程等，是一个综合的、有机的整体。  据统计，为建成这一超级装置，我国前后历经10余年准备，耗时6年半建造，花费约23亿元，才最终在2018完成主体工作。虽然耗费巨大，但它与其它核反应中子源相比，依旧算是成本低、安全性高、优势较大的产生中子的装置。 二、散裂中子源的应用领域在我国散裂中子源建成之前，世界上只有美国、英国和日本这三个国家有散裂中子源装置。 因为装置稀少，所以各国使用需要缴费、申请、排队。流程繁琐又耗费时间，有时候一等就需要好几个月，严重耽误实验成果。  散裂中子源的建成标志着我国打破了美英日的垄断地位，也说明我国在中子散射技术的研究和应用上，已经迈进世界先进行列。 目前，散裂中子源在化学、磁学、超导、医药、结晶材料、聚合物、复杂流体、工程等多个领域的研究中，都能发挥重要作用。  比如在材料领域，我们手机使用的锂电池在设计时需要兼顾电池的寿命、容量和安全性等特征，这其中涉及到很多微观过程，不容易被探测、试验。 此时，散裂中子源就可以派上用场。 它发射的中子束可以很容易穿透电池材料，在电池充放电时，通过中子的散射数据分析电极、电解液和界面的实时工作状态，从而让科研人员了解电池的工作机理，采取有效手段提高电池的性能。  在医学方面，散裂中子源协助东莞市人民医院，建成了世界技术领先的癌症治疗实验中心——硼中子俘获治疗中心。 简单来说，就是在患者体内注入一种含硼药物，待这种药物进入癌细胞后，用中子射线进行照射，这种射线能与进入癌细胞里的硼发生反应，杀死癌细胞，对周围的其他组织却没有损伤。  还有我国一直十分重视的航空领域，航空工程中会用到大量的电子元器件，这些电子器件精度高、标准高、要求也高。 而这些器件材料很容易与大气中子发生核反应，引发单粒子效应，导致系统工作错误。一旦系统受损导致航空灾难，那产生的损失将是不可估量的。因此，提升电子器件抗中子单粒子效应水平是非常重要的。 而这，便只能利用中子源开展实验，散裂中子源是所有中子源最理想的模拟源。有了散裂中子源的协助，我国在提升电子元器件的可靠性和安全性上有了保障，能更好地发展航空技术。  小结散裂中子源是探索利器，小到认识微观世界，大到探索浩瀚宇宙，它都可以发光发热。目前我国的散裂中子源已对全球用户开放，稳定、高效地运行，既促进了我国科技、工业等技术的发展，也助力了全世界科技的创新与进步。 |
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