Category of Research Project：重點基礎研發項目
Number of Research Project：2017YFA0403700
Scale of Research Project：第二課題負責人
list of participants ：59人
beginning and ending dates ：2017.07-2022.06
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大科學裝置的建設與發展在推動國家科技原始創新方面具有不可替代的作用。中子散射技術以其獨特的研究優勢成為前沿科學研究和新材料、新工藝研發的有力工具。為此，我國總投資40 多億興建了三大國家中子源，中國先進研究堆（CARR）及中國綿陽研究堆（CMRR）已經建成并投入使用，中國散裂中子源（CSNS）將于2018 年建成。這標志著我國已經躋身中子散射應用大國行列，迎來前所未有的發展機遇。然而，中子譜儀關鍵部件長期依賴進口、新技術新方法開發滯后、在關鍵應用領域未充分發揮作用，這些問題嚴重制約著我國中子散射技術的發展，急需開展自主知識產權的設備研發、技術更新及應用，為趕超世界先進水平提供源動力。
為此，本項目根據我國中子散射科學平臺建設、發展和應用需求，集中國內該領域優勢力量，開展中子關鍵部件研制、新技術新方法開發及重點應用領域關鍵問題攻關。最終建設具有完全自主研發能力、掌握新技術前沿、應用領域深入廣泛的國際先進中子科學測試平臺，為中子散射在前沿科學及工業領域應用研究提供設備與技術支撐。
本項目將重點開展雙聚焦硅單色器、石墨雙晶單色器、Soller 型徑向準直器等中子光學部件的自主研制，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鍵技術，實現樣品位置有效中子通量成量級提升，完成光學部件國產化進程，為我國自主建設高性能中子譜儀奠定堅實基礎。
本項目針對3He 探測器資源短缺價格昂貴的瓶頸問題，開發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關鍵技術，率先實現二維高分辨大面積涂硼GEM 膜中子探測器國產化，性能指標達到國際領先水平，最終實現高性價比二維位置靈敏中子探測器的更新換代，促進我國中子探測技術實現跨越式發展。
本項目全面掌握自旋回波及全散射等先進中子散射技術，攻克共振型中子自旋翻轉器高均勻度進動磁場耦合、基于散裂中子源中子全散射與小角散射融合等關鍵問題，突破傳統中子散射譜儀技術在材料種類、探測尺度和能量分辨方面的限制，實現對無序材料多尺度結構表征，結合現有條件建成國內首套中子自旋回波技術原型裝置，將能量分辨提高三個量級。
本項目針對我國航空航天、核工業等領域的迫切需求，充分發揮中子科學平臺技術優勢，突破相關領域三維、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力場分布、高強塑鎂合金織構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鍵工程材料性能和使用安全的內在關聯，大力推動我國戰略領域核心部件的發展和自主創新。
通過本項目的實施，我國將實現中子科學平臺在中子光學、探測器等關鍵部件的國產化，并通過自主創新實現中子利用效能的飛躍提升。在中子散射新技術、新方法和工業應用方面取得重要進展，實現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、核工業等工程材料領域的應用奠定堅實基礎，促進我國中子散射的實驗手段、研究水平和科研成果整體進入國際領先行列。
本項目集中國原子能科學研究院、中國科學院高能物理研究所、中國工程物理研究院核物理與化學研究所等中子平臺建設單位，與吉林大學、中國航發北京航空材料研究院、北京大學等中子散射用戶單位聯合申請。項目團隊不但擁有雄厚的中子散射部件研發實力與工程經驗，而且在新材料研發及綜合測試分析方面擁有強大的技術積累和完備的支撐條件。項目針對明確的研究目標及應用需求，提出了縝密的研制方案及可行的技術路線，將全面保證本項目的順利實施
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