科技日报记者 龙跃梅 通讯员 谢涛
11月16日，我国首台高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（以下简称“高能非弹谱仪”）在中国散裂中子源完成验收并交付使用。作为重要的物质动力学性质研究平台，高能非弹谱仪将为物理、化学、材料、力学和交叉学科研究提供实验条件。
如果把常规的科学仪器比作人眼，那么高能非弹谱仪就是一台具备“超能力”的超级相机。它不仅能看清物质的静态结构，更具备探测物质内部原子、分子在皮秒（万亿分之一秒）时间尺度动态过程的能力，记录下原子、分子如何振动、如何旋转、如何传递能量的每一个瞬间。
据了解，这台谱仪的独特之处在于，它利用了中子不带电、穿透力强的特性，能够“深入虎穴”，直接探测到物质内部的微观运动。当中子与物质中的原子核发生“非弹性碰撞”时，中子会改变速度与方向，通过这些变化，科学家就能反推出物质内部的动态信息。
高能非弹谱仪填补了我国百毫电子伏以上非弹性中子散射的空白。它既可获得散射中子的空间分布信息，也可获取散射中子的能量变化，可以在动量与能量空间测量物质微观结构的动力学行为。同时，利用费米斩波器和带宽斩波器协同工作，可实现多波长模式和单波长模式的快速切换。
另外，受益于超大的探测器面积，该谱仪特设有白光劳厄相机工作模式，将有助于快速探测单晶材料的结构和磁结构等信息。它将为高温超导物理机制、量子磁性作用机制、热电材料输运性质、电池中离子扩散机制，以及生物材料活性等前沿基础研究工作提供关键微观结构动力学信息。
据了解，2017年，中山大学与中国科学院高能物理研究所签署战略合作协议，启动中子谱仪合作项目。2023年11月，该谱仪正式揭牌，各模块的调试按下加速键。此后经过两年多的调试，目前谱仪的各项指标均已达到国际领先水平。
（中山大学供图）
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