新年伊始，“国之重器”中国散裂中子源就传来“上新”好消息——1月5日下午，中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪成功出束！

作为更贴近产业实际应用的一台谱仪，它将在新能源、新材料、高端装备制造等领域的材料和器/部件的研发与设计、加工制造、运行与服役性能评价等研究与应用中发挥重要作用，能够更好地服务于国家发展战略需求和粤港澳大湾区的科技发展与产业升级。而在产业应用之外，该台谱仪还将有望在文化遗产和考古、植物生理学、地质、深海等特色领域发挥重要作用。

初步测试结果显示，该谱仪实现了大视场中子成像和布拉格边中子成像，成像空间分辨率优于25μm，布拉格边中子成像透射谱的最佳波长分辨率优于0.4%，表明谱仪设备研制与安装的成功。

据悉，能量分辨中子成像谱仪由广东省科学技术厅资助，是国内唯一的高分辨成像与衍射相结合的中子成像谱仪，2019年11月开始建设。

在此之前，能量分辨中子成像谱仪项目组、中子科学部各相关专业组和高能所东莞研究部相关部门通力协作，克服疫情影响，攻克了中子导管在线直接准直方法、多种成像模式耦合、高空间分辨和高时间分辨中子探测等创新关键技术，谱仪设计、研制、安装与调试顺利实施。

“其中，创新提出的在线直接准直方法，有别于国际上传统的中子导管安装方式，通过特殊的结构设计，科研人员可以直接观测到导管位置，避免间接观测带来的系统误差，实现了测量数据‘所见即所得’。目前，这项技术已经应用到其它的谱仪，未来将加快中子导管的国产化进程。”能量分辨中子成像谱仪负责人陈洁表示。

▲分辨率测试板的中子成像图

能量分辨中子成像谱仪具有怎样的作用？

广为大家熟知的X射线成像被广泛应用于临床诊断和治疗。能量分辨中子成像谱仪的中子成像与X射线成像在原理上类似，但具有深穿透、对轻元素灵敏等独特的优势。与X射线相反，中子会被某些轻元素（如氢，硼和锂）强衰减，但能穿透许多重元素（如钛和铅）。能量分辨中子成像谱仪可探测材料和器件内部数厘米深处的结构信息，具备多种表征手段。

“包括常规中子照相和中子CT可提供试样内部的缺陷、孔洞、裂纹等信息；布拉格边中子成像和中子衍射可获得材料内部晶体结构、磁结构和应力应变的二维/三维空间分布；中子光栅成像可对材料内部的磁畴结构进行3D可视化。”陈洁表示。

在具体应用上，中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪在新能源、新材料、高端装备制造等领域的材料和器/部件的研发与设计、加工制造、运行与服役性能评价等研究与应用中发挥重要作用，能够更好地服务于国家发展战略需求和粤港澳大湾区的科技发展与产业升级。

“这是一台更接近产业实际应用的谱仪。举例而言，飞机的方向舵在飞行中，如果遇到下雨的天气，方向舵可能进水。能量分辨中子成像谱仪就可以通过中子成像技术揭示进水情况、水的分布以及在方向舵里的流动路径，进而为发展除水技术和检修方案提供依据，确保飞机的安全运行。”陈洁表示。

同时，该谱仪还是研究离子电池的利器，可实时原位测量电池在充放电过程中，各个部分微观结构和性能的变化，为改进和优化电池的设计提供关键数据。

值得一提的是，在产业应用之外，该台谱仪将有望在文化遗产和考古、植物生理学、地质、深海等特色领域发挥重要作用。

陈洁介绍，目前，团队正在和故宫博物院进行对接，共同研究中国古代金属制品的制作工艺。同时，在植物生理学方面，将利用这台谱仪研究植物在实际生长过程中根系发育及吸收水分的作用机制。

“谱仪的成功出束是团队工作的重要进展，是3年多来团队工作的阶段性成果。接下来，团队将对谱仪进行更全面的调试，为下半年的开放运行做好准备。”陈洁表示。