科技改變生活 · 科技引領未來
國產超級顯微鏡亮相,總投資超過了18.8億,不僅能用來檢測飛機,還能用于治療癌癥,這個大國重器究竟有何魔力?說到顯微鏡,我們第一次接觸也是在上學的時候,那時候通過這個儀器能夠看到細小的物質。但令人驚奇的是,如今國內斥巨資打造了一個巨大的顯微
國產超級顯微鏡亮相,總投資超過了18.8億,不僅能用來檢測飛機,還能用于治療癌癥,這個大國重器究竟有何魔力?
說到顯微鏡,我們第一次接觸也是在上學的時候,那時候通過這個儀器能夠看到細小的物質。
但令人驚奇的是,如今國內斥巨資打造了一個巨大的顯微鏡,看病和設備檢測都離不開它,這一超級顯微鏡究竟有何妙用呢?
超級顯微鏡:散列中子源
這個位于廣東一片樹林中的顯微鏡,名為散裂中子源,什么叫散裂中子呢,眾所周知,物質的組成離不開分子原子,原子內的原子核又包括了中子質子。
顯然散裂中子就是將中子源拆分開來,就像臺球桌上原本聚合在一起的臺球堆,被一個球撞擊分散開一樣。
由于拆分后的中子有了核散射和磁散射的性能,因而其能夠探測材料的性能和質地,諸如癌細胞的分布和發展狀況都能一探究竟。
可用于檢測癌細胞
中子的散射技術,比起醫院里的X光射線具有更明顯的優勢,例如X射線,其散射離不開電子,所以其能夠探測的物質是有限的。
中子對元素的感知具有普遍性,對于探知其他元素的存在更得心應手一些,所以該設備能夠更快檢測出癌細胞等。
同時電子的穿透能力不強,對于很多待檢測的物質都難以做到清晰有力的觀察。相反,中子穿透性很高,測量質檢效率極高。
因而利用中子還能為各種生物以及精密產品進行探測,對其內部組成與材質進行無損檢查,例如通過中子照相,可以探知水是如何從植物的根部輸送到葉片上去的。
由此可見,不僅是在物理領域,就連化學和生物等領域都能用到中子散射技術。
那么生活中這個超級顯微鏡有什么應用之處呢?
除了在科學領域有所貢獻,散裂中子源還能通過拆分的中子有效治療癌癥。
患者通過攝入硼元素,使其迅速融入到癌細胞中,當硼元素穩定存在于癌細胞中時,迅速利用中子束照射癌細胞,使中子跟硼元素迅速結合,在癌細胞中發生反應,放射出高殺傷力的射線,來達到破壞癌細胞的目的。
該設備對社會發展還有一個重要的作用,那就是對飛機高鐵等重要交通工具的零部件進行檢查。上至飛機的機翼和渦輪,下到高鐵的車輪軌道,都有散裂中子技術的應用。
可以說高鐵和飛機的使用周期與該技術息息相關。
如今國內科研人員已經能夠借助該技術,對飛機進行優化改良,對高鐵提速也做出了極大的貢獻。
國內團隊十年如一日
這一技術盡管強大,但是卻極難應用,這是因為中子的獲得非常困難。
一般來說,中子的獲得有一個辦法就是建造核反應堆,因而其想要實現就得消耗很多化學物質,還要用到頂尖的科技,不管是運營還是維修都需要極高的成本。
因而這種技術的投資建設,都需要國家的幫扶才能進行下去,而且目前,該設備面向各國開放,不收取任何費用,能夠讓全球科研團隊在這一設備上開展科研實驗。
眼下全球只有二十多個中子源基地被開放,其中脈沖散裂中子源則只有美日英三國擁有。
所幸在2017年,國內科研團隊成功研制出了第一條脈沖散裂中子源,意味著成為了三國之后第四個擁有脈沖散裂中子源的國家。
在未來幾年,歐美各國都會相繼關閉反應堆,國內的散裂中子源將會和歐洲都會成為世界中子散射的唯一基地。
隨著國產散裂中子源的投產,其科技效果逐步得到應用,廣東香港灣區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,為國內高精尖技術的研發創造了大量機會。
身為國內散裂中子源工程的負責人,陳和生院士帶領著團隊不斷突破了科研瓶頸,通過對毫無頭緒的工藝原理發揮思維想象,終于解答出了困擾國內十幾年的科技難題。
國內為了研發散裂中子源技術,斥資23億人民幣,歷時九年終于研發成功。
如今該項目已經配備了三臺使用頻次最高的設備,用于能量的取得跟新探測工作的準備。相信在國內科研隊伍的努力下,未來中國的散裂中子源勢必會取得領先世界的先進水平。
馬原