Category of Research Project：重點(diǎn)基礎(chǔ)研發(fā)項(xiàng)目
Number of Research Project：2017YFA0403700
Scale of Research Project：第二課題負(fù)責(zé)人
list of participants ：59人
beginning and ending dates ：2017.07-2022.06
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大科學(xué)裝置的建設(shè)與發(fā)展在推動(dòng)國家科技原始創(chuàng)新方面具有不可替代的作用。中子散射技術(shù)以其獨(dú)特的研究優(yōu)勢成為前沿科學(xué)研究和新材料、新工藝研發(fā)的有力工具。為此，我國總投資40 多億興建了三大國家中子源，中國先進(jìn)研究堆（CARR）及中國綿陽研究堆（CMRR）已經(jīng)建成并投入使用，中國散裂中子源（CSNS）將于2018 年建成。這標(biāo)志著我國已經(jīng)躋身中子散射應(yīng)用大國行列，迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。然而，中子譜儀關(guān)鍵部件長期依賴進(jìn)口、新技術(shù)新方法開發(fā)滯后、在關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域未充分發(fā)揮作用，這些問題嚴(yán)重制約著我國中子散射技術(shù)的發(fā)展，急需開展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備研發(fā)、技術(shù)更新及應(yīng)用，為趕超世界先進(jìn)水平提供源動(dòng)力。
為此，本項(xiàng)目根據(jù)我國中子散射科學(xué)平臺(tái)建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用需求，集中國內(nèi)該領(lǐng)域優(yōu)勢力量，開展中子關(guān)鍵部件研制、新技術(shù)新方法開發(fā)及重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵問題攻關(guān)。最終建設(shè)具有完全自主研發(fā)能力、掌握新技術(shù)前沿、應(yīng)用領(lǐng)域深入廣泛的國際先進(jìn)中子科學(xué)測試平臺(tái)，為中子散射在前沿科學(xué)及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究提供設(shè)備與技術(shù)支撐。
本項(xiàng)目將重點(diǎn)開展雙聚焦硅單色器、石墨雙晶單色器、Soller 型徑向準(zhǔn)直器等中子光學(xué)部件的自主研制，攻克高精度硅晶體定向切割、超薄大面積高平整度中子吸收層制備、高平行度大尺寸雙單晶石墨片加工等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)樣品位置有效中子通量成量級(jí)提升，完成光學(xué)部件國產(chǎn)化進(jìn)程，為我國自主建設(shè)高性能中子譜儀奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
本項(xiàng)目針對(duì)3He 探測器資源短缺價(jià)格昂貴的瓶頸問題，開發(fā)專用于中子探測的陶瓷氣體電子倍增器（GEM）, 攻克大面積（300mm×300mm）陶瓷GEM 膜的制備、涂硼以及快速讀出電子學(xué)關(guān)鍵技術(shù)，率先實(shí)現(xiàn)二維高分辨大面積涂硼GEM 膜中子探測器國產(chǎn)化，性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，最終實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比二維位置靈敏中子探測器的更新?lián)Q代，促進(jìn)我國中子探測技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
本項(xiàng)目全面掌握自旋回波及全散射等先進(jìn)中子散射技術(shù)，攻克共振型中子自旋翻轉(zhuǎn)器高均勻度進(jìn)動(dòng)磁場耦合、基于散裂中子源中子全散射與小角散射融合等關(guān)鍵問題，突破傳統(tǒng)中子散射譜儀技術(shù)在材料種類、探測尺度和能量分辨方面的限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)無序材料多尺度結(jié)構(gòu)表征，結(jié)合現(xiàn)有條件建成國內(nèi)首套中子自旋回波技術(shù)原型裝置，將能量分辨提高三個(gè)量級(jí)。
本項(xiàng)目針對(duì)我國航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域的迫切需求，充分發(fā)揮中子科學(xué)平臺(tái)技術(shù)優(yōu)勢，突破相關(guān)領(lǐng)域三維、深度、無損、原位表征難題，開展高溫鎳基合金和鈦合金三維深部應(yīng)力場分布、高強(qiáng)塑鎂合金織構(gòu)演化以及核電不銹鋼閥桿模擬工況下納米析出相原位測試研究，深入揭示加工工藝和服役條件與關(guān)鍵工程材料性能和使用安全的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，大力推動(dòng)我國戰(zhàn)略領(lǐng)域核心部件的發(fā)展和自主創(chuàng)新。
通過本項(xiàng)目的實(shí)施，我國將實(shí)現(xiàn)中子科學(xué)平臺(tái)在中子光學(xué)、探測器等關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化，并通過自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)中子利用效能的飛躍提升。在中子散射新技術(shù)、新方法和工業(yè)應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)研究尺度和測試精度的重大突破，為中子散射在我國航空航天、核工業(yè)等工程材料領(lǐng)域的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，促進(jìn)我國中子散射的實(shí)驗(yàn)手段、研究水平和科研成果整體進(jìn)入國際領(lǐng)先行列。
本項(xiàng)目集中國原子能科學(xué)研究院、中國科學(xué)院高能物理研究所、中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所等中子平臺(tái)建設(shè)單位，與吉林大學(xué)、中國航發(fā)北京航空材料研究院、北京大學(xué)等中子散射用戶單位聯(lián)合申請(qǐng)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不但擁有雄厚的中子散射部件研發(fā)實(shí)力與工程經(jīng)驗(yàn)，而且在新材料研發(fā)及綜合測試分析方面擁有強(qiáng)大的技術(shù)積累和完備的支撐條件。項(xiàng)目針對(duì)明確的研究目標(biāo)及應(yīng)用需求，提出了縝密的研制方案及可行的技術(shù)路線，將全面保證本項(xiàng)目的順利實(shí)施
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