探秘中国散裂中子源原理和结构

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中国散裂中子源3D原理视频

虽然中子是如此微小,但产生强中子束的散裂中子源却是异常庞大的装置,它不是一台放在实验桌上的仪器,而是数量庞大的各种各类高、精、尖设备和仪器所组成的一个有机的整体。这类装置占地动辄数百亩,耗资以数十亿计。

中国散裂中子源项目建设内容包括:一台负氢离子直线加速器、一台快循环同步加速器(RCS)、一个靶站、3台中子谱仪,以及与其配套的辅助设施和土建工程。其原理是:离子源产生的负氢离子束流,通过射频四极加速器聚束和加速后,由漂移管直线加速器把束流能量进一步提高,负氢离子经剥离注入到一台快循环同步加速器中,把束流加速到最后能量1.6GeV。从环形加速器引出的功率为100kW质子束流经传输线打向钨靶,在靶上产生的散裂快中子经慢化,再通过中子束道和中子导管引向中子谱仪,供用户开展实验研究。

★小百科:为什么要有环形加速器?

当需要很高的能量时,直线加速器的长度会很长,造价会很高;为了大幅度减小加速器的尺寸,把直线轨道改成圆形轨道或者螺旋形轨道,一圈一圈地反复加速,这样既可以逐级谐振加速到很高的能量,又可以大大缩减加速器的尺寸。

中国散裂中子源装置结构图(图1)