功率是衡量散裂中子源性能优劣的一个重要指标。验收时,中国散裂中子源的功率达到20千瓦,预期三年内达到设计功率100千瓦。

中国“超级显微镜”开启新一轮微观世界探秘之旅

工程师在中国散裂中子源检查直线加速器工作情况。新华社记者刘大伟摄

在正常状态下,中子被紧紧束缚在原子核内,自然界中尽管存在自由中子,但寿命很短且不易收集,散裂中子源正是一座巨大的“中子工厂”。“功率越高,产生的中子就越多,样品散射的中子信号就越强,实验速度就会更快,实验获得的数据质量也会更好。”金大鹏说。

但是,整个中子源的运行功率只能逐步提升。金大鹏解释说:“我们是十千瓦、十千瓦, 甚至五千瓦、五千瓦地往上提升,因为要看在更高的功率负荷下所有部件的运行是否和设计一致,要观察加速器、靶站、谱仪能不能很好地工作。”

中国散裂中子源物理组负责加速器的总体设计,下面对应着十几个硬件系统,涉及几千套设备。过去一年里,他们在每一个功率水平上都对这些设备的参数进行了反复调试,以求找到最优的组合。

据中国散裂中子源物理组科研人员许守彦介绍,他们要把束流时间误差控制在纳秒级别,一纳秒相当于十亿分之一秒,这就要求他们的调试比测量仪器还精确。“但参数组合实在太多了,任何一个小问题都可能是成百上千套设备的误差混合在一起产生的。”