我国首台高能直接几何非弹性中子散射谱仪顺利通过验收
近日，中国科学院高能物理研究所宣布，我国首台高能直接几何非弹性中子散射谱仪（以下简称“高能非弹谱仪”）顺利通过验收，已具备正式运行和开展科学实验的条件。
该谱仪由中山大学与散裂中子源科学中心联合研制，填补了我国在百毫电子伏特以上中高能非弹性中子散射谱仪领域的空白。这一成果将为热电材料、磁性材料、高温超导、能源材料以及生命科学等多个研究方向提供关键实验平台。同时，这也是我国首台采用飞行时间技术的非弹性中子散射谱仪，标志着中国散裂中子源的研究范畴正由静态材料结构逐步扩展至材料内部的动力学行为。
高能非弹谱仪依托中子无电荷、强穿透性的物理特性，可直接探测物质内部的微观运动状态。当中子与原子核发生非弹性碰撞时，其能量和动量会发生变化，研究人员可据此反推出材料内部的动态信息。
谱仪负责人、中国科学院高能物理研究所东莞研究部副主任童欣指出，该谱仪的独特优势在于其不仅能解析材料的静态结构，还可捕捉原子和分子在皮秒时间尺度上的动态演化。从振动到旋转，再到能量传递的细节，高能非弹谱仪能够完整记录材料内部的“动态影像”。相较之下，传统谱仪更类似于对材料进行“静态拍照”，而高能非弹谱仪则实现了对材料的“动态录像”。
该项目自2019年9月启动建设以来，在多束实验模式方面进行了多项创新设计，多个核心部件均由团队自主研发。建设过程中攻克了费米斩波器、超大型真空散射腔、适用于中子散射的磁体样品环境，以及大面积高压氦三中子探测器等一系列关键技术。2023年1月12日，谱仪首次成功探测到中子束流。经过两年的持续调试优化，当前谱仪的入射中子能量覆盖范围为10-1500 meV，能量分辨率最高可达3%，信噪比与单位功率入射通量等核心参数已达到国际先进水平。
在环境配置方面，该谱仪具备3-800K的温控系统和最高7T的磁场环境，能够满足绝大多数非弹性中子散射实验的需求。目前，谱仪已完成验收并进入试运行阶段，计划于2026年正式面向科研用户开放，届时将为高温超导机制研究、量子磁性相互作用、热电材料输运性能、电池中离子扩散过程，以及生物材料活性等前沿领域提供强有力的技术支持。