灣區動力/「超級顯微鏡」升級 灣區攻芯利器
中國科學院高能物理研究所3月30日在廣東東莞舉行國家重大科技基礎設施中國散裂中子源二期工程啟動會，國產「超級顯微鏡」上新。中國散裂中子源是繼英、美、日之後，世界第四台脈衝散裂中子源。二期工程建成後，裝置研究能力將大幅提升，實驗精度和效率將顯著提高，為探索科學前沿、解決國家重大需求和產業發展中的關鍵科學問題提供科技利器。有理由相信，在「芯片單粒子效應」等領域的科創成果基礎上，中國散裂中子源將為灣區高端芯片研發和產業發展帶來新動能。\大公報記者 劉凝哲東莞報道
愛因斯坦曾預言：「未來科學的發展，無非是繼續向宏觀世界和微觀世界進軍。」物理學在過去一個世紀經歷了三次大的跨越，100多年前科學家發現原子由原子核和電子組成，後來又發現原子核由質子和中子組成，從20世紀60年代開始，科學家逐步發現組成原子核的質子和中子是由更深層次的粒子──夸克組成的。這三次大的跨越產生豐碩成果，物質結構理論取得重大突破，轉化成巨大生產力，半導體、手機、激光以及全球定位系統等，都是以20世紀物理學的研究成果為基礎發展起來。
強化灣區原始創新能力
中國散裂中子源被譽為探索物質材料微觀結構的「超級顯微鏡」。其原理是首先想辦法產生大量中子，再把中子作為探針，研究物質材料的微觀結構。據介紹，二期工程主要建設11台中子譜儀和實驗終端，建成後中子譜儀數量將增加到20台，新建的中子譜儀將聚焦磁性超導量子材料、生命科學、催化材料等研究領域；此外，還會新建國內首台繆子實驗終端和高能質子實驗終端；同時，加速器打靶束流功率將從一期的100千瓦設計指標提高到500千瓦，這意味着實驗效率有望提升至現階段的五倍。
中國科學院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源二期工程總指揮王生介紹，二期工程初步設計概算於2024年1月9日獲國家發展改革委批覆，建設周期為5年9個月。建成後，裝置在同等時間內能產生更多中子，不僅能有效縮短實驗時間，還能使實驗分辨率更高，能夠測量更小的樣品、研究更快的動態過程。
作為粵港澳大灣區首個國家重大科技基礎設施，中國散裂中子源為粵港澳大灣區建設綜合性國家科學中心、打造國際科技創新中心提供了重要科技內核。中國散裂中子源二期工程將有力地推動粵港澳大灣區的原始創新能力，將和其他大科學裝置形成集群優勢，為粵港澳大灣區科技發展和產業升級作出貢獻。
檢測宇航級芯片抗輻射效能
中國散裂中子源2018年完成國家驗收、投入運行以來，用戶迅速增加，目前註冊用戶已超過6000人，機時供不應求。截至目前，已完成1500餘項（含港澳台地區及國外100餘項）用戶實驗課題，涵蓋了能源、物理、材料、工程等多個前沿交叉和高科技研發領域，在航空航天關鍵部件應力檢測、鋰離子電池、太陽能電池結構、稀土磁性、新型高溫超導、功能薄膜、高強合金、芯片單粒子效應等重點領域取得了一批科技創新成果。正是由於散裂中子源豐碩的成果產出和強烈的用戶需求，二期工程得以快速立項並啟動建設。
「芯片中子單粒子效應」是什麼？簡單來說，宇宙中存在各種輻射射線，衛星、航天飛機、空間站等人造飛行器的高性能芯片，均可能受太空射線影響而產生「單粒子效應」，引致電子器件性能異常或損毀。所以，抗輻射設計對於宇航級芯片而言必不可少。而在這些領域，散裂中子源都能發揮關鍵作用。
