我国首台高能直接几何非弹性中子散射谱仪正式通过验收
中国科学院高能物理研究所近日宣布，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”）于11月16日顺利通过验收，具备开展科学实验及正式运行的条件。
该设备由中山大学与散裂中子源科学中心联合研发，成功填补了我国在百毫电子伏特（meV）以上中高能非弹性中子散射谱仪领域的空白。作为首台基于飞行时间原理的非弹性中子散射谱仪，它标志着中国散裂中子源的研究方向正由材料静态结构分析拓展至材料动力学研究。
高能非弹谱仪依托中子无电荷、穿透性强的特性，能够深入探测物质内部的微观动态。当中子与原子核发生非弹性碰撞时，其速度与运动方向发生变化，科研人员正是通过分析这些变化，推导出材料内部的动态信息。
该谱仪的首席负责人、中国科学院高能物理研究所东莞研究部副主任童欣指出，高能非弹谱仪相较于传统设备更具优势，不仅可捕捉材料的静态结构，还能在皮秒（10⁻¹²秒）时间尺度上记录原子和分子的动态过程，例如振动、旋转和能量传递等。这一能力被形象地比喻为“为材料拍视频”，而非仅仅是“拍照片”。
该项目自2019年9月启动建设，研发团队在多束实验模式方面实现了多项创新。多个关键部件均为自主研发，突破了包括费米斩波器、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核心技术难题。2023年1月12日，谱仪首次成功探测到中子束流，标志着建设阶段取得关键进展。
经过两年多的调试优化，高能非弹谱仪的入射中子能量范围覆盖10至1500 meV，最佳能量分辨率达3%，其信噪比、单位功率入射通量等多项指标已达到国际先进水平。此外，该谱仪配备3至800K温控系统与7特斯拉磁场环境，可满足绝大多数非弹性中子散射实验的技术需求。
在完成验收之后，高能非弹谱仪将进入试运行阶段，并计划于2026年面向科研用户开放。该设备将在高温超导物理机制、量子磁性作用、热电材料输运特性、电池中离子扩散行为，以及生物活性材料等领域提供关键研究支持。