【行業(yè)新聞】中國“超級顯微鏡”設(shè)備國產(chǎn)化率超過90%
我國迄今單項投資規(guī)模最大的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——中國散裂中子源終于建成。3月25日，該裝置通過了中國科學(xué)院組織的工藝鑒定和驗收，成為我國第一臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，填補(bǔ)了國內(nèi)脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白。
“散裂中子源”通俗來說就是一個用中子散射來了解微觀世界的工具，因此被形象地稱作“超級顯微鏡”，是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的“國之重器”。
中國散裂中子源工程總指揮、中國科學(xué)院院士陳和生說，很多人使用光學(xué)顯微鏡去觀察肉眼無法直接看到的細(xì)胞和細(xì)菌，而中子探測的世界更為微觀，用中子照相的方法，能夠觀測一滴水是如何從一株植物的根部運輸?shù)街θ~上的。借此可以用于治療癌癥、檢測飛機(jī)高鐵安全性等。
不過，要產(chǎn)生中子這個比原子還小的粒子并不容易。按照陳和生的說法，需要將質(zhì)子加速到16億電子伏特——相當(dāng)于0.9倍光速，把質(zhì)子束當(dāng)成“子彈”，去轟擊原子系數(shù)很高的重金屬靶，金屬靶的原子核被撞擊出質(zhì)子和中子后，科學(xué)家才能通過特殊的裝置來“收集”中子。
在這個過程中，質(zhì)子加速是一大核心技術(shù)，而將質(zhì)子加速到16億電子伏特的關(guān)鍵就在于一個名為射頻功率源的系統(tǒng)，后者因此被稱作“超級顯微鏡”的“動力心臟”。中國散裂中子源通過驗收時，由中國航天科工二院23所提供的近50臺套功率源設(shè)備同樣全部達(dá)到驗收指標(biāo)。
事實上，因為射頻功率源系統(tǒng)中很多關(guān)鍵設(shè)備尚無國產(chǎn)先例，加上可靠性要求極高，這些年，不少廠家望而卻步或鎩羽而歸。中國散裂中子源加速器部經(jīng)理傅世年說，航天科工二院23所是散裂中子源項目從開始堅持到最后的唯一一家關(guān)鍵設(shè)備配套商，啃下了加速器里80%的硬骨頭。
時任射頻功率源系統(tǒng)工程技術(shù)負(fù)責(zé)人、航天科工二院資產(chǎn)運營部部長肖海潮表示，23所下屬航天廣通的科研人員，用了整整10年才拿下整個射頻功率源系統(tǒng)。他們研制出國內(nèi)首套200MHz以上大功率四極管功率源、國內(nèi)首套應(yīng)用于加速器系統(tǒng)的數(shù)字低電平系統(tǒng)——這些都是“填補(bǔ)空白”。
其中，低電平系統(tǒng)負(fù)責(zé)人王志宇帶領(lǐng)的研制團(tuán)隊，幾乎從一張白紙開始，完成了國內(nèi)第一套用于加速器裝置的數(shù)字化高頻低電平控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上,又衍生成了全數(shù)字型、全模擬型、數(shù)?；旌闲偷认盗谢碗娖疆a(chǎn)品線，在國內(nèi)獨占鰲頭。
不僅如此，整個“動力心臟”團(tuán)隊還是在和國際“賽跑”。
以其中的325MHz電子管高頻功率源項目為例，該項目負(fù)責(zé)人姜勇說，這一項目所要求的核心指標(biāo)全部高于國外同類型功率源，即便是國外實驗室和外方廠家也沒有類似經(jīng)驗，“可以說越過這道坎就是世界領(lǐng)先”。整個產(chǎn)品在研究所內(nèi)研發(fā)就用了3年，成品配合加速器又調(diào)試了4年。
在中國散裂中子源驗收的當(dāng)天，陳和生提到，整個設(shè)備國產(chǎn)化率超過90%，顯著提升了我國在磁鐵、電源、探測器及電子學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，使我國在強(qiáng)流質(zhì)子加速器和中子散射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大跨越，技術(shù)和綜合性能進(jìn)入國際同類裝置先進(jìn)行列。
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