填补空白！我国首台高能非弹中子谱仪，在国际上什么水平？

摘要：2025年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（简称“高能非弹中子谱仪”）在中国散裂中子源完成验收并交付使用。这是中山大学与中国科学院高能物理研究所合作的项目，在超导材料、磁性材料、热电材料研究中都有大用。那我国这个“填补空白”的高能非

2025年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（简称“高能非弹中子谱仪”）在中国散裂中子源完成验收并交付使用。这是中山大学与中国科学院高能物理研究所合作的项目，在超导材料、磁性材料、热电材料研究中都有大用。那我国这个“填补空白”的高能非弹谱仪，在国际上是什么水平呢？今天咱们就来比较一下。

高能非弹中子谱仪的核心是中子。所谓中子就是中性粒子，也即不带电。因为不带电，它就能突破磁场、电场限制，穿透到材料内部。当中子与材料中的原子核发生“非弹性碰撞”时，中子会改变速度与方向，通过观察这些变化就能反推材料内部的动态信息。这是高能非弹中子谱仪适合材料研究的原因。

1950年，加拿大人Bertram Brockhouse拿到博士学位，进入Chalk River原子能实验室工作，该实验室当时拥有中子束流强度最高的反应堆。Bertram Brockhouse在1950年12月，产生了利用慢中子研究非弹性散射的想法，之后成功搭建了三轴谱仪原型机，并于1955年对外公布了成果。

现如今国际上主要科技强国，都有自己的中子散射谱仪。美国散裂中子源SNS建设了高能非弹谱仪ARCS和低能非弹谱仪CNCS；日本散裂中子源J-PARC建设了高能非弹谱仪4SEASONS和低能非弹谱仪 AMATERAS；英国散裂中子源ISIS建设了高能非弹谱仪MARI和MERLIN，以及低能非弹谱仪LET。

我国在20世纪50年代末，造出了第一台中子衍射谱仪———跃进一号中子晶体谱仪。20世纪80年代初，在钱三强、章综院士倡导下，我国与法国合作建成了一个初具规模的热中子散射实验室，拥有6台中子散射谱仪和亚洲第一个冷源。但三四十年过去了，百meV以上中高能非弹性中子散射，在我国一直是一个空白。

2019年，中山大学与中国科学院高能物理研究所合作合作，中山大学与散裂中子源科学中心合作，开始建设高能非弹中子谱仪。2023年11月12日正式建成揭牌，填补了国内空白。根据新华社2023年11月13日《我国首台高能非弹性中子散射谱仪建成》一文，该设施“主要性能指标达到国际先进水平”。

另根据散裂中子源科学中心几位作者一篇文章【胡泽,袁园,李历斯,任清勇,冯雨,沈俊英,罗伟,童欣.非弹性中子散射谱仪及其应用[J].物理学报,2025,74(1):28-40】，该谱仪的设计参考了当前国际上同类谱仪的设计经验, 在此基础上做了两点改进：一是突破了重复率倍增 (repetition-rate multiplication, RRM)模式和高分辨模式在中低能量区域无法共存的原理禁区，得到最多10个可用的入射能量，这是目前国际上最多的；二是设计了更为便捷安全的单束模式。