湾区动力/“超级显微镜”升级 湾区攻芯利器

　　图：散裂中子源Q&A

　　中国科学院高能物理研究所3月30日在广东东莞举行国家重大科技基础设施中国散裂中子源二期工程启动会，湾微镜湾区国产“超级显微镜”上新。区动中国散裂中子源是力超利器继英、美、升级日之后，攻芯世界第四台脉冲散裂中子源。湾微镜湾区二期工程建成后，区动装置研究能力将大幅提升，力超利器实验精度和效率将显著提高，升级为探索科学前沿、攻芯解决国家重大需求和产业发展中的湾微镜湾区关键科学问题提供科技利器。有理由相信，区动在“芯片单粒子效应”等领域的力超利器科创成果基础上，中国散裂中子源将为湾区高端芯片研发和产业发展带来新动能。升级\大公报记者 刘凝哲东莞报道

　　爱因斯坦曾预言：“未来科学的攻芯发展，无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”物理学在过去一个世纪经历了三次大的跨越，100多年前科学家发现原子由原子核和电子组成，后来又发现原子核由质子和中子组成，从20世纪60年代开始，科学家逐步发现组成原子核的质子和中子是由更深层次的粒子──夸克组成的。这三次大的跨越产生丰硕成果，物质结构理论取得重大突破，转化成巨大生产力，半导体、手机、激光以及全球定位系统等，都是以20世纪物理学的研究成果为基础发展起来。

　　强化湾区原始创新能力

　　中国散裂中子源被誉为探索物质材料微观结构的“超级显微镜”。其原理是首先想办法产生大量中子，再把中子作为探针，研究物质材料的微观结构。据介绍，二期工程主要建设11台中子谱仪和实验终端，建成后中子谱仪数量将增加到20台，新建的中子谱仪将聚焦磁性超导量子材料、生命科学、催化材料等研究领域；此外，还会新建国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端；同时，加速器打靶束流功率将从一期的100千瓦设计指标提高到500千瓦，这意味着实验效率有望提升至现阶段的五倍。

　　中国科学院高能物理研究所副所长、中国散裂中子源二期工程总指挥王生介绍，二期工程初步设计概算于2024年1月9日获国家发展改革委批覆，建设周期为5年9个月。建成后，装置在同等时间内能产生更多中子，不仅能有效缩短实验时间，还能使实验分辨率更高，能够测量更小的样品、研究更快的动态过程。

　　作为粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施，中国散裂中子源为粤港澳大湾区建设综合性国家科学中心、打造国际科技创新中心提供了重要科技内核。中国散裂中子源二期工程将有力地推动粤港澳大湾区的原始创新能力，将和其他大科学装置形成集群优势，为粤港澳大湾区科技发展和产业升级作出贡献。

　　检测宇航级芯片抗辐射效能

　　中国散裂中子源2018年完成国家验收、投入运行以来，用户迅速增加，目前注册用户已超过6000人，机时供不应求。截至目前，已完成1500余项（含港澳台地区及国外100余项）用户实验课题，涵盖了能源、物理、材料、工程等多个前沿交叉和高科技研发领域，在航空航天关键部件应力检测、锂离子电池、太阳能电池结构、稀土磁性、新型高温超导、功能薄膜、高强合金、芯片单粒子效应等重点领域取得了一批科技创新成果。正是由于散裂中子源丰硕的成果产出和强烈的用户需求，二期工程得以快速立项并启动建设。

　　“芯片中子单粒子效应”是什么？简单来说，宇宙中存在各种辐射射线，卫星、航天飞机、空间站等人造飞行器的高性能芯片，均可能受太空射线影响而产生“单粒子效应”，引致电子器件性能异常或损毁。所以，抗辐射设计对于宇航级芯片而言必不可少。而在这些领域，散裂中子源都能发挥关键作用。