中国“超级显微镜”设备国产化率超过90％

    我国迄今单项投资规模最大的国家重大科技基础设施——中国散裂中子源终于建成。3月25日，该装置通过了中国科学院组织的工艺鉴定和验收，成为我国第一台、世界第四台脉冲型散裂中子源，填补了国内脉冲中子应用领域的空白。

　　“散裂中子源”通俗来说就是一个用中子散射来了解微观世界的工具，因此被形象地称作“超级显微镜”，是研究物质微观结构的“国之重器”。

　　中国散裂中子源工程总指挥、中国科学院院士陈和生说，很多人使用光学显微镜去观察肉眼无法直接看到的细胞和细菌，而中子探测的世界更为微观，用中子照相的方法，能够观测一滴水是如何从一株植物的根部运输到枝叶上的。借此可以用于治疗癌症、检测飞机高铁安全性等。

　　不过，要产生中子这个比原子还小的粒子并不容易。按照陈和生的说法，需要将质子加速到16亿电子伏特——相当于0.9倍光速，把质子束当成“子弹”，去轰击原子系数很高的重金属靶，金属靶的原子核被撞击出质子和中子后，科学家才能通过特殊的装置来“收集”中子。

　　在这个过程中，质子加速是一大核心技术，而将质子加速到16亿电子伏特的关键就在于一个名为射频功率源的系统，后者因此被称作“超级显微镜”的“动力心脏”。中国散裂中子源通过验收时，由中国航天科工二院23所提供的近50台套功率源设备同样全部达到验收指标。

　　事实上，因为射频功率源系统中很多关键设备尚无国产先例，加上可靠性要求极高，这些年，不少厂家望而却步或铩羽而归。中国散裂中子源加速器部经理傅世年说，航天科工二院23所是散裂中子源项目从开始坚持到最后的唯一一家关键设备配套商，啃下了加速器里80%的硬骨头。

　　时任射频功率源系统工程技术负责人、航天科工二院资产运营部部长肖海潮表示，23所下属航天广通的科研人员，用了整整10年才拿下整个射频功率源系统。他们研制出国内首套200MHz以上大功率四极管功率源、国内首套应用于加速器系统的数字低电平系统——这些都是“填补空白”。

　　其中，低电平系统负责人王志宇带领的研制团队，几乎从一张白纸开始，完成了国内第一套用于加速器装置的数字化高频低电平控制系统，在此基础上,又衍生成了全数字型、全模拟型、数模混合型等系列化低电平产品线，在国内独占鳌头。

　　不仅如此，整个“动力心脏”团队还是在和国际“赛跑”。

　　以其中的325MHz电子管高频功率源项目为例，该项目负责人姜勇说，这一项目所要求的核心指标全部高于国外同类型功率源，即便是国外实验室和外方厂家也没有类似经验，“可以说越过这道坎就是世界领先”。整个产品在研究所内研发就用了3年，成品配合加速器又调试了4年。

　　在中国散裂中子源验收的当天，陈和生提到，整个设备国产化率超过90％，显著提升了我国在磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业技术水平和自主创新能力，使我国在强流质子加速器和中子散射领域实现了重大跨越，技术和综合性能进入国际同类装置先进行列。