上海硅酸鹽所研制出國產晶體成強子對撞機關鍵材料
2008-09-12 來源:中國聚合物網
歐洲核子中心大型強子對撞機(LHC)前天(北京時間10日)正式運行。在這項投資數十億美元的世界最大科學工程中,中國沒有缺席——直接關系到整個工程實驗結果的核心探測器,就使用了上海自主研制的由6000根人工晶體材料組成的“水晶洞”,我國自主創新的競爭力和影響力由此得到再一次展現。
這項超大工程坐落于法瑞兩國邊境,在地下百米深處。它擁有一條周長達27公里的環形隧道,無數高能粒子以光速穿行其中,在經過對撞點(CMS)時,碰撞出光電“火花”。就在此處,中國研制的數千根長方晶體棒,像拼接木桶那樣,搭建成一段足有兩三人高的“水晶洞”。這個洞能在各種粒子沖撞而過的瞬間,精確探測出它們的能量大小,以分辨和捕捉那些稍縱即逝的新粒子。
國產關鍵性高能探測材料的研制成功,實現了兩項重要的國際首創。在實驗室里,制備人工晶體仿佛“金爐煉丹”,晶體棒從高溫熔體中慢慢生長出來。這種“大尺寸摻雜鎢酸鉛閃爍晶體”出自中國科學院上海硅酸鹽研究所,兩院院士嚴東生帶領廖晶瑩、袁暉等十多人,歷經14年刻苦攻關的結果。該團隊自主研發出“坩堝下降法”獨門工藝,使國產晶體“培育”成本顯著降低。他們還在材料界首次發現一種氧化釔成分,可作為晶體的高效摻雜劑,大大提升晶體性能。因技術含量極高,每根長僅23厘米的“水晶棒”抵得上一根金條價值。
這批中國晶體在多國激烈競爭中中標,廣受國際同行贊譽。德國吉森大學雷納?諾沃特尼教授說:“它所獲得的分辨率,據我目前所知,在所有經過測試的晶體中是最好的。”加州理工學院美籍教授朱人元認為,這些晶體具有非常優秀的一致性和抗輻照能力,發光量比俄羅斯同類晶體明顯高。鑒于此,歐洲核子中心主動要求中方增加晶體供貨量,并無償提供40千克鉑金,用以制作相關模具。
躋身這個全球最大的科學平臺,國產人工晶體材料大量走向世界,上海成為批量生產中心。目前,該項目晶體還應用于美國費米國家實驗室、日本高能加速器研究所、德國離子與反質子加速器等多個機構和項目。新型的鎢酸鉛晶體已走上更為寬廣的產業化道路,滬上科研人員與國內外企業合作,開始將其用于核醫療成像設備。
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(責任編輯:龍翔)
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