国产超级显微镜亮相,总投资超过了18.8亿,不仅能用来检测飞机,还能用于治疗癌症,这个大国重器究竟有何魔力?
说到显微镜,我们第一次接触也是在上学的时候,那时候通过这个仪器能够看到细小的物质。
但令人惊奇的是,如今国内斥巨资打造了一个巨大的显微镜,看病和设备检测都离不开它,这一超级显微镜究竟有何妙用呢?
超级显微镜:散列中子源
这个位于广东一片树林中的显微镜,名为散裂中子源,什么叫散裂中子呢,众所周知,物质的组成离不开分子原子,原子内的原子核又包括了中子质子。
显然散裂中子就是将中子源拆分开来,就像台球桌上原本聚合在一起的台球堆,被一个球撞击分散开一样。
由于拆分后的中子有了核散射和磁散射的性能,因而其能够探测材料的性能和质地,诸如癌细胞的分布和发展状况都能一探究竟。
可用于检测癌细胞
中子的散射技术,比起医院里的X光射线具有更明显的优势,例如X射线,其散射离不开电子,所以其能够探测的物质是有限的。
中子对元素的感知具有普遍性,对于探知其他元素的存在更得心应手一些,所以该设备能够更快检测出癌细胞等。
同时电子的穿透能力不强,对于很多待检测的物质都难以做到清晰有力的观察。相反,中子穿透性很高,测量质检效率极高。
因而利用中子还能为各种生物以及精密产品进行探测,对其内部组成与材质进行无损检查,例如通过中子照相,可以探知水是如何从植物的根部输送到叶片上去的。
由此可见,不仅是在物理领域,就连化学和生物等领域都能用到中子散射技术。
那么生活中这个超级显微镜有什么应用之处呢?
除了在科学领域有所贡献,散裂中子源还能通过拆分的中子有效治疗癌症。
患者通过摄入硼元素,使其迅速融入到癌细胞中,当硼元素稳定存在于癌细胞中时,迅速利用中子束照射癌细胞,使中子跟硼元素迅速结合,在癌细胞中发生反应,放射出高杀伤力的射线,来达到破坏癌细胞的目的。
该设备对社会发展还有一个重要的作用,那就是对飞机高铁等重要交通工具的零部件进行检查。上至飞机的机翼和涡轮,下到高铁的车轮轨道,都有散裂中子技术的应用。
可以说高铁和飞机的使用周期与该技术息息相关。
如今国内科研人员已经能够借助该技术,对飞机进行优化改良,对高铁提速也做出了极大的贡献。
国内团队十年如一日
这一技术尽管强大,但是却极难应用,这是因为中子的获得非常困难。
一般来说,中子的获得有一个办法就是建造核反应堆,因而其想要实现就得消耗很多化学物质,还要用到顶尖的科技,不管是运营还是维修都需要极高的成本。
因而这种技术的投资建设,都需要国家的帮扶才能进行下去,而且目前,该设备面向各国开放,不收取任何费用,能够让全球科研团队在这一设备上开展科研实验。
眼下全球只有二十多个中子源基地被开放,其中脉冲散裂中子源则只有美日英三国拥有。
所幸在2017年,国内科研团队成功研制出了第一条脉冲散裂中子源,意味着成为了三国之后第四个拥有脉冲散裂中子源的国家。
在未来几年,欧美各国都会相继关闭反应堆,国内的散裂中子源将会和欧洲都会成为世界中子散射的唯一基地。
随着国产散裂中子源的投产,其科技效果逐步得到应用,广东香港湾区的科研水平得到提高,也打造出了全球首屈一指的科研合作中心,为国内高精尖技术的研发创造了大量机会。
身为国内散裂中子源工程的负责人,陈和生院士带领着团队不断突破了科研瓶颈,通过对毫无头绪的工艺原理发挥思维想象,终于解答出了困扰国内十几年的科技难题。
国内为了研发散裂中子源技术,斥资23亿人民币,历时九年终于研发成功。
如今该项目已经配备了三台使用频次最高的设备,用于能量的取得跟新探测工作的准备。相信在国内科研队伍的努力下,未来中国的散裂中子源势必会取得领先世界的先进水平。