散裂中子源
产生中子的装置
条目
历史版本
散裂中子源（英语：spallation neutron source，简称SNS），用能量几百MeV到GeV量级轻带电粒子轰击重元素靶核，引起散裂反应产生中子的中子源。[4][3]散裂中子源能是新一代的加速器基脉冲中子源，能为中子散射提供高通量的脉冲中子。[5]
1920年，卢瑟福（Ernest Rutherford）首次提到原子核里中性子的概念。[6]1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克（James Chadwick）在约里奥-居里夫妇（F. Joliot-Curie and I. Joliot-Curie）工作的基础上通过进一步的实验，发现了中子。[7][8]20世纪80年代起，由质子加速器驱动的散裂中子源，逐渐进入实际应用阶段。[9]英国卢瑟福实验室名为ISIS的散裂中子源装置，从上世纪八十年代建成一直到2007年，一直是世界上亮度最高的散裂中子源。[10]到二十世纪九十年代，美、日、欧等发达国家相继提出建设束流功率为兆瓦量级的散裂源。[10]截至2024年初，全球已建成的4个散裂中子源装置分别为美国的SNS、日本的J-PARC 、英国的ISIS和中国的CSNS。[11][12]
散裂中子源的特点是在较小的体积内可产生较高的脉冲中子通量，能提供的中子能谱更加宽广，大大扩展了中子科学研究的范围；它具有高脉冲通量和优越的脉冲时间结构，且不使用核燃料，只产生极少量活化产物[a]等独特优点。[15]散裂中子源在日常生活中应用广泛，包括结晶材料[16]、医药/结构生物学[17]、磁学和超导[18]、复杂流体[19]和聚合物[20]等多个领域。[21]此外，CSNS的1.6 GeV高能质子束流在航天设备测试和粒子探测器测试方面都有重要应用。[22]