[科普中国]-北京大学高强度中子衍射仪

介绍

北京大学高强度中子衍射仪（PKU-HIPD）是由北京大学物理学院杨金波教授领导的研究团队，与美国密苏里大学和中国原子能科学研究院共同开发的具有世界先进水平的高端谱仪，是依托我国中国先进研究堆（CARR）的大科学研究平台之一，其最佳分辨率为千分之二。双聚焦中子单色器和位置灵敏探测器的使用大大提高了中子利用率。

历时三年的努力，2013年4月24日在中国先进研究堆（CARR）上北京大学高强度中子衍射仪（PKU-HIPD）正式安装完毕，并成功进行了预调试。这是在“985”项目支持下，北京大学首次在国家大科学工程装置上成功建设的实验工作站。

中国先进研究堆中国先进研究堆（CARR）由中国原子能科学研究院自主研发、设计和建造，是一座高性能、多用途、安全可靠的核反应堆装置，并配套相关实验终端，可开展核物理与核化学等基础科学和相关应用研究。反应堆功率为60MW，重水反射层最高未扰热中子注量率达8×1014n/cm2·s，在同类中子束流研究堆中其主要技术指标位居于亚洲第一，世界前列。

双束孔道B束上，建设1台高强度粉末衍射仪（HIPD）。该谱仪具有独特的优点，能与中国原子能科学研究院自主设计加工的高分辨粉末衍射仪（HRPD）功能互补，有利于实现高分辨和高效率测量的完美组合。 高强度粉末衍射仪装备了硅弯晶双聚焦单色器、振荡型准直器和位置灵敏探测器，具有分辨率高，数据采集速率高的特点，最优分辨达到0.2%，可针对微量样品、对中子具有高吸收的元素样品（如Gd、Sm和B），在加装高低温、高压、磁场等样品环境的条件下开展原位化学反应、相变，甚至动力学方面的研究。2

2013年4月，高强度粉末衍射仪部件运抵中国原子能科学研究院，在中国原子能科学研究院、北京大学和美国密苏里大学三方共同努力下，5月初成功完成了谱仪的安装和离线光学调试。图1为高强度粉末衍射仪安装前、后的照片。

发展意义相比于常规的中子衍射仪，北京大学高强度中子衍射仪具有在满足较高分辨水平的条件下将探测效率数倍提高的优势，填补了我国高强度谱仪的空白。这个项目将大大推动我国相关基础科学研究和工业技术应用的发展，同时开创了我国高等院校和科研机构共同建设国家大科学工程平台的先例，为充分利用国家大科学装置开展科学研究提供了良好的基础。2

带束调试2013年12月，在反应堆稳定供束的条件下，高强度粉末衍射伩进行了带束调试，并成功获得了单色中子束和标准样品Ni的衍射谱。拟合标准样品Ni的中子衍射数据，确定其波长为2.316A。2

2014年度，中国原子能科学研究院粉末衍射组将与北京大学共同开展谱仪的在线调试和优化工作，使其达到面向国内外用户开放的条件。