探秘中国散裂中子源系列vlog第一期：温度、压力、磁场变变变！

以下文章来源于中国散裂中子源，作者中国散裂中子源

《探秘大科学装置中国散裂中子源》

系列科普视频重磅上线啦！

10期深度探访，带你一起解锁

“大国重器” 的科技密码！

首期视频将为你揭开

支撑微观探测的关键一环

——样品环境实验室的面纱！

本系列视频由东莞市科普专项资助

在量子计算、核磁共振等前沿领域，一块小小的超导材料如何揭开微观结构的奥秘？

在探索材料微观世界的道路上，中国散裂中子源（CSNS）扮演着关键角色。而要让中子谱仪精准“看清”材料，离不开一个幕后功臣——样品环境实验室。

今天，我们跟随中国散裂中子源二期工程样品环境系统负责人胡海韬老师，一起探秘中国散裂中子源的样品环境实验室。

跟随镜头直击实验室现场！

一、

样品环境实验室：为实验创造所需条件

简单来说，样品环境是专为科研样品打造的“环境模拟器”。

在中子散射中，样品环境主要是给谱仪的用户样品提供不同的环境。它能为样品提供温度、压力、磁场、电场、光场等环境，甚至可以将温度、压力、磁场等多种条件组合起来，模拟更复杂的实际状态。通过精确调控环境参数，可使样品处于特定物理状态，从而满足中子散射对材料微观结构表征的实验需求，精准捕捉材料在极端条件下的微观行为。

这些定制化的环境装置，是揭示材料在特定条件下微观结构和动态行为的关键。

二

核心设备：实现温度与磁场的极限挑战

样品环境实验室聚焦极端环境模拟设备的研发与调试，核心设备涵盖低温、高温高压、磁场等功能模块：

1

低温设备

可实现1.5K（约-271.65℃）的超低温环境，支持底部装样、顶部装样等多种样品安装方式，适用于超导材料、量子材料等对低温敏感的研究场景。此外，通过采用极低温插件，目前CSNS可实现0.3K （约-272.85℃）的极低温环境，为量子计算领域的前沿研究提供了极低温实验条件。

2

高温高压设备

目前，中国散裂中子源研发的高温炉最高温度可达1600℃。样品环境实验室的高温高压设备结合支持在高温下进行化学反应的原位动态表征，这是中子散射的独特优势，能实时捕捉材料在反应过程中的结构动态变化。在温度控制方面，中国散裂中子源已达到国际先进水平。

3

磁场环境模拟设备

除了温度，强磁场与其他环境的耦合至关重要。这套5T超导磁体装置可以用于小角散射、微小角散射以及成像等，磁场方向可灵活调整，满足不同实验需求，其中心孔道设计允许与低温恒温器等设备耦合集成。

除此之外，样品环境实验室还包括一些配套组件，比如样品杆。样品杆作为样品与实验设备的连接载体，可将样品精准定位至低温、高温或磁场装置内部，确保实验环境的稳定性与数据采集的准确性。

三

未来展望

胡海韬老师透露，未来中国散裂中子源样品环境实验室，将重点突破两大方向：

一方面是极限环境的丰富与升级，向极限温度、更高磁场和压力等方向努力，填补现有实验条件的空白，让 “极端” 成为 “可操作”；另一方面是实现效率与精度提升，研发低本底实验装置，减少背景干扰，助力用户获得更高质量的科学数据。

样品环境实验室是中国散裂中子源强大的技术支撑平台。通过为材料创造从低温磁场、高温高压等各种极端环境，使得科研人员们能够清晰捕捉材料在极端环境状态下的微观行为，从而在物理、化学、材料、生物等诸多前沿领域揭示物质世界的深层奥秘，持续推动着科学研究的进步。

【系列预告・持续关注】

本期我们探秘了样品环境实验室，但这仅仅是十期系列之旅的开篇！未来，我们将继续深入中国散裂中子源的核心，对话一线科学家与工程师，带您探访加速器控制系统、成像谱仪、高频腔、大气谱仪等科研设备，一同探索微观世界的无尽可能。