中国散裂中子源

中子散射是研究物质微观结构和动态过程的理想工具之一.散裂中子源能为中子散射提供高通量的脉冲中子。正在建设中的中国散裂中子源预计于2018年建成,为我国生命科学、材料科学、化学、物理学和工程等领域的物质微观结构研究提供强有力的手段。     

泠中子物理

自从1932年查德威克(Chadwick)发现中子以来,中子对核物理的基础研究以及对核反应堆等的应用研究都起了重要的作用.在五十年代已形成了一个重要的分支学科——中子物理学. 1947年,费密等人利用堆中子在BeO晶体上做衍射实验时已获得了冷中子,但由于冷中子在堆中子谱中所占的比例很小,所以用冷中子做的研究工作并不多.近十多年来,随着各种强中子源的相继建成,已有条件开展冷中子工作.特别是从1969年夏皮罗(Shapiro)等人开创超冷中子工作以来,中子物理学家正在向能量更低的中子领域开展探索性的工作.目前正在中子物理领域内逐渐形成一个冷中子物理分支.     

从显微镜到望远镜:我国大型科学设施巡礼(三)

这是接上期的我国大型科学设施综述连载。在前两期介绍了"基本"粒子和原子核层次的大科学装置之后,本期介绍原子和分子层次的大型科学设施,内容涉及同步辐射装置、自由电子激光装置、中国先进研究堆和散裂中子源。     

纳米粉体水热制备机理的原位研究

水热合成法在制备纳米粉体材料方面具有许多独特的优势,但是由于反应在密闭容器中进行,很难研究清楚反应机理和动力学过程。利用原位检测技术,我们能够实时在线地监测反应过程,获得反应前驱体、相转变以及短寿命中间相的信息,更好地理解成核、结晶生长等动力学过程,进而为材料的可控制备提供依据。根据近年来国内外研究进展,本文全面介绍了基于同步辐射光源的能量色散分辨X射线衍射(EDXRD)、角度分辨X射线衍射(ADXRD)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)、小角X射线散射(SAXS)、中子粉末衍射及小角散射(NPD和SANS)以及基于各种光谱(UV-Vis、Raman、FTIR)的原位检测技术和检测装置,以及纳米粉体水热制备机理的原位研究最新进展。     

单晶中子衍射法确定重晶石中氧的位置

一中子衍射实验技术是最近十八年来随着反应堆的出现而发展起来的一种研究物质结构的新方法。中子衍射与X射线衍射有许多相似之处,当中子束作用于晶体时也能因晶体内原子排列(结构)的不同而在不同方向产生或强或弱的衍射束,经过与X射线晶体结构分析过程基本相同的一系列计算和探索,最后求得原子座标。但中子衍射也有其特点,如中子主要是被原子核所散射,与核外电子的相互作用极小,散射振幅与原子序数无关,因此在下列研究中具有独特的优越性。 1.含有重原子结构中轻原子位置的确定。例如合金中C、N、O的定位,BaSO_4中O位置的确     

一种二元放疗靶向治癌的新技术——中子俘获疗法(NCT)与医院中子照射器(IHNI)

中子俘获疗法已成为当前对抗癌症的一项新选择，而且正在迈向治癌的一种例行疗法。面临的难题，首先就是掺硼化合物，目前已进入第三代开发阶段，也就是要对特定的肿瘤取得治疗功效上的突破。再之，乃是中子源装置。老研究堆不具备临床医疗的“亲和性”，一般又达退役年龄，难以成为推广例行治疗的基础设施。
中国开发成功以微型研究堆为基础的专为中子俘获疗法设计的医院中子照射器，可安装在医院内，由医生自行掌握，具备2条中子束，可供浅部与深部肿瘤的照射治疗，为中子俘获疗法实现例行治疗，提供了一种安全、简便、廉价与实用的治疗装置。     

中子技术与磁学

研究物质和材料的宏观性质同微观结构之间的联系,探讨其规律性,并利用这些规律性实现“分子设计”,即依指定性能设计新材料,这是当代材料科学和固体物理学的一项带有战略性的课题.中子技术是研究物质微观结构的一种有力手段.中子不带电荷而有磁矩(-1.91核磁子),热中子的波长约为1～10埃,能量约为1～100毫电子伏(或10～1000K),正好与固态物质中分子或原子的间距以及运动能量相近,因此研究固体,尤其是磁性物质的结构以及各种运动状态,用中子作灵敏的微探针是极适宜的.中子技术在现代磁学的研究中有其重要的独特的作用.     

透镜化引力波的散射问题及其应用

引力波的直接探测开启了引力波天文学时代.引力波传播路径中的大质量天体,例如黑洞、星系、星系团会散射引力波,发生引力透镜化引力波现象.这种现象包含动态引力场(引力波)、静态引力场(透镜体)以及宇宙学信息.透镜化引力波是引力波探测器重要科学目标之一.本文介绍了利用测地线方程、透镜方程和波动方程研究透镜化引力波的定态散射问题,回顾了利用透镜化引力波-电磁波系统研究引力波张量特性、干涉和衍射效应,以及其在引力波速度、哈勃常数、宇宙曲率、透镜体质量和子结构等方面的应用.     

北京丰中子束流装置及其应用前景

放射性核束物理和核天体物理是国际核物理研究的前沿,关键科学问题包括:壳演化和新幻数、原子核的中子稳定极限(中子滴线)、超重新元素的合成、原子核的晕结构、新的衰变模式、宇宙中铁以上重元素的核合成机制等.为了解决这些关键科学问题,世界各国都投入大量人力物力建造可以用来产生放射性核束的大型实验装置.综述了国内外已有、在建和计划中的核物理不稳定核束装置情况,并介绍了新一代装置——北京丰中子束流装置(BISOL)的设想.BISOL装置计划采用反应堆和强流氘加速器双驱动源,综合在线同位素分离和炮弹碎裂两种成熟技术,可产生比国内外现有装置强度高1~2个量级的极端丰中子束流,同时通过建设强流氘加速器,提供国际最强的加速器中子源之一,以此为基础大力推进核能系统材料研究.     

更多的中子可能太贵了

中子散射是不是一种“大科学,;它要花费8亿5千万马克(约合2亿2千万英镑),这是西德所建议的散裂中子源相似文献   

太阳中子事件的观测特征与中子能谱的计算

太阳中子事件是与耀斑活动相关的偶发性即刻粒子事件, 主要表现为地面宇宙线探测装置的计数瞬时突增. 太阳中子携带着爆发源区的物理信息: 耀斑大气的元素组成、大气高度、磁场的会聚程度以及磁流体湍动等. 相对于其他带电粒子, 中子能够不受太阳磁场和行星际磁场的束缚而直达地面. 目前, 对太阳中子事件的理论研究, 主要是通过蒙特卡罗模拟, 考虑太阳耀斑环中磁场的螺旋角散射作用和磁镜效应, 计算耀斑磁环模型里各向异性中子的产生与太阳大气高度、时间、角度和能量间的关系, 计算逃逸中子的角分布和能谱, 以及逃逸到地球附近中子的能谱. 观测方面, 主要是结合地面中子监测器记录的超出时间与空间探测到的g射线核谱线发射峰值的时间差, 利用飞行时间方法(Time of Flight Method), 考虑中子监测器的探测效率和中子在地球大气中的衰减因素, 反演日面处的中子能谱. 本文依据已确定的10例太阳中子事件, 评述基本的观测特征, 介绍相应的观测仪器, 探讨太阳中子能谱计算的两种方法(观测法和模型法), 比较不同方法获得的计算结果; 并依托羊八井太阳宇宙线探测装置(中子监测器、太阳中子望远镜), 报道对太阳中子的初步交叉探测特征(1998年11月28日GLE事件和2005年1月20日GLE事件), 指出目前亟待解决的问题.     

中子探测用闪烁材料研究进展

中国散裂中子源的建成,填补了中国脉冲中子源及应用领域的空白,标志着中国在中子技术方面达到国际先进水平。基于此,文章概述了中子技术在多学科领域的应用,并将闪烁材料分为有机闪烁材料和无机闪烁材料进行总结,重点梳理了国内外常用及新型闪烁材料在中子探测方面的研究现状及应用情况,特别是对比总结了不同中子探测用闪烁材料的性能差异。最后,文章对中子探测闪烁材料及其改进方案进行归纳分析,并对其发展趋势进行展望,以期为中国中子探测技术及闪烁材料的发展提供参考。     

封面说明

正原子核是物质结构的一个基本微观层次,核物理研究中的重大科学涉及核力以及核力管控核中核子的方式.定量地理解这些科学问题,需要构建不同特征的"核场所",沿着不同的"途径",采取不同的"方法"来探究原子核的特性.为此,现代核物理研究主要依托大型科学研究装置,采用先进的实验技术和方法来研究不稳定原子核的静态(核结构)和动态(核反应)性质.兰州重离子加速器研究装置HIRFL是我国规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置,主要技术指标达到国际先进水平.     

中子探测用闪烁材料研究进展

中国散裂中子源的建成，填补了中国脉冲中子源及应用领域的空白，标志着中国在中子技术方面达到国际先进水平。基于此，文章概述了中子技术在多学科领域的应用，并将闪烁材料分为有机闪烁材料和无机闪烁材料进行总结，重点梳理了国内外常用及新型闪烁材料在中子探测方面的研究现状及应用情况，特别是对比总结了不同中子探测用闪烁材料的性能差异。最后，文章对中子探测闪烁材料及其改进方案进行归纳分析，并对其发展趋势进行展望，以期为中国中子探测技术及闪烁材料的发展提供参考。     

低维纳米材料的近场光学表征

光学显微术作为一种快速、无损的表征手段在材料研究领域得到了广泛应用,但是受光的波动性制约,传统远场光学显微术无法满足低维纳米材料表征对亚衍射极限空间分辨率的需求.近年来,随着散射式扫描近场光学显微术(s-SNOM)的发展进步,光学成像的空间分辨率已经达到10nm量级,突破了光学衍射极限.本文首先简要阐述了s-SNOM的成像原理,然后按照s-SNOM的工作模式分类介绍了其在低维纳米材料表征领域的应用研究进展,最后对s-SNOM技术未来的发展及应用进行展望.     

有限束宽无衍射光束特性的研究

自Durnin首次报道贝塞尔光束的演示性实验以来,因这类光束理论上具有“无衍射”的奇异特性和实践上十分诱人的应用前景,相关的研究工作十分活跃.分析表明,可用环缝系统、全息放大、F-P干涉仪、轴棱锥和折射系统等多种方案产生近似的贝塞尔光束.本文报道了我们对有限束宽,即受光阑限制的无衍射贝塞尔光束特性的研究结果.实验显示出用轴棱锥系统产生贝塞尔光束的突出优点.其中,着重对贝塞尔光束轴上光强和准直距离随光阑尺寸的变化以及轴棱锥作为光束变换器的转换效率等作了深入的研究,取得了在误差范围内实验与理论计算一致的结果.     

丰中子区近132Sn原子核的壳演化研究进展

弱束缚区原子核传统幻数的消失和新幻数的产生一直是放射性核束物理的前沿研究方向.近年来,基于世界各地大科学装置的研究已经积累了丰硕的成果.在远离稳定线的轻丰中子区,人们已经发现8,20,28传统中子幻数的消失和新中子幻数14,16,34等的出现.在中重丰中子区,已有的实验和理论研究显示,50和82传统中子闭壳随着中质比的增大,有减弱直至消失的趋势.利用日本理化学研究所的放射性束流装置,我们开展了对~(123)Pd和~(125)Pd核的β衰变实验研究,在衰变子核~(123)Ag和~(125)Ag的低激发能区发现了具有β放射性的同核异能态.利用新发现的同核异能态,讨论了奇质量Ag同位素核中由πg_(9/2)和πp_(1/2)两个轨道形成的Z=40亚闭壳能隙在N=82附近的演化,发现在N=82处,Z=40亚闭壳能隙可能存在明显的减小.为进一步了解壳演化的微观机制,使用包含张量力的壳模型计算了这个质量区单粒子轨道的演化.结果显示,相比于N=50处,Z=40亚闭壳能隙在N=82处存在明显的减小,张量力对Ag同位素中πg_(9/2)和πp_(1/2)轨道以及Z=40亚闭壳能隙在接近N=82时的演化起到非常重要的作用.     

HIRFL-CSR气体内靶核反应研究进展

近年来,基于重离子冷却储存环气体内靶,在逆运动学下,发展出了开展轻粒子诱发直接核反应的新实验技术.该技术弥补了常规实验的一些缺陷,具有低动量灵敏、高探测效率和低本底的特点,适合于开展物理化学性质易变材料和放射性同位素的研究.本文介绍了国际上该类研究的现状,阐述了2016年以来中国科学院近代物理研究所依托大科学装置兰州重离子冷却储存环(cooler-storage ring at the heavy ion research facility in Lanzhou, HIRFLCSR)开展气体内靶核反应研究取得的进展,着重描述了储存环气体内靶核反应谱仪关键探测单元的研发和利用谱仪开展的首次质子在~(58)Ni上的低动量转移弹性散射实验.最后,介绍了开展碱金属~(133)Cs核物质密度分布半径测量的意义,以及未来HIRFL-CSR气体内靶核反应谱仪的研究方向.     

核反应中的衍射和干涉

宏观衍射和干涉现象是常见的,然而,核散射时,尤其是重离子散射中是否也存在衍射和干涉呢?《核反应中的衍射和干涉》一文详细介绍了这方面研究的进展。微观散射过程中的衍射和干涉的研究,对了解核性质、核反应机制等起了很大的作用。     

散射技术在多酸溶液研究中的应用

多金属氧酸盐(即多酸)是一大类主要由金属-氧多面体连接构成、结构明确、大小在纳米级(尺寸从1～10nm)的分子簇.多酸因为其丰富的组成与结构,在催化、光电材料、单分子磁体、质子导体、磁性材料、生物材料等领域有着非常广泛的应用.但是如何设计与合成具有特定结构和功能的多酸分子簇,是多酸化学家面临的一个难题,需要对多酸的溶液行为进行深入的研究.随着表征技术的发展,人们利用各种信号源,例如,微波、(近)红外、可见光、紫外光、X射线和中子,发展而来的散射技术在研究材料的结构和动力学方面有着非常重要的应用.本文同时介绍了激光光散射技术(LLS)、小角X射线散射技术(SAXS)和小角中子散射技术(SANS)在多酸溶液研究中的应用,为研究多酸在溶液中的自组装行为、自识别行为、形貌结构、形成机理、反离子分布、分子间相互作用、受限小分子动态行为等提供强有力的技术支持.这些多酸结构与动态行为相关方向的探索对于发展新型多酸的合成方法以及优化多酸的功能具有重要的指导意义.