能够直接看到材料的原子结构，为加速设计和提高未来技术的性能提供了关键信息，在真实空间中可视化材料的行为和动力学需要强大的探针和先进的仪器，我们中国的散裂中子源也是很强大的！现在美国能源部橡树岭国家实验室的散裂中子源已经开始建造最先进的中子成像仪器金星(VENUS)。该仪器将为实时研究各种功能材料在不同环境下的组成和性能提供一个平台。VENUS将受益于各种研究领域，包括能源相关材料的开发(如电池、核燃料、生物燃料)。

　　先进的工程材料(如合金、铝及钢、碳纤维、混凝土、玻璃等)，考古学和自然材料的研究，提供对地质过程、生物学和植物生理学的见解。加上世界上最强大基于脉冲加速器的中子源SNS，VENUS将成为美国唯一一个开放的研究设施平台，为学术界和工业界的用户提供飞行时间中子成像能力。中子在对物质世界的理解中起着重要作用，科学家们用它们来研究物质的结构（从实验台到原子尺度）因为中子穿透性强，不带电荷，而且不具有破坏性。

　　这使得它们适合研究生物结构、金属应力和缺陷，以及量子材料中的磁性行为。一般来说，当中子散射或从物质中的原子上“弹回”时，它们会揭示出原子的位置和行为信息。另一方面，中子成像测量的是中子穿过物质时的透射率，从而产生中子x射线照片，就像临床x射线一样。ORNL仪器科学家，也是金星项目的首席开发人员说Hassina Bilheux：中子成像是一种对比——看到其他东西后面的东西，或者看到样品的一边和另一边之间的差异。

　　例如，如果想看到锂离子在电池中移动，需要对比来隔离来自锂离子的信号。在SNS建造金星束线将利用该设施加速器为基础的中子源，并提供先进的成像技术，补充目前在实验室的稳态中子源，高通量同位素反应堆可用的技术。SNS脉冲源加速器启用了飞行时间技术，该技术使用时间戳中子，可以跨能量范围进行调整和预选。该技术提供了可调谐的对比度，必要的揭示结构信息与低能量中子使用一种方法称为布拉格边缘成像。

　　还可以通过共振成像，利用高能中子精确定位样品中的特定元素，从而更好地了解材料的功能特性和行为。例如，要区分铕、钽、钆和铀等某些重元素，就需要SNS提供的高能中子。用金星进行测量将提供三维地图，告诉我们一个样品中重元素的位置，将能够在不同的重元素之间切换。这种能力将极大地有利于优化新型核材料的效率，这是能源部的优先任务。金星计划于2022年完工，预计到2023年为科学用户准备就绪，这些散裂源已经在建造或目前正在运行先进的成像仪器。

　　为了满足2023年的时间表，开发人员正在使用SNAP衍射仪上的部分光束时间来开发成像软件，并在金星发射前培训用户社区。该仪器及其主要部件的设计也在进行中。金星将使我们不仅能够收集材料结构的信息，而且能够了解材料在施加压力或热量等载荷时的结构变化，将能够做更多的实验，获得更快的结果，而无需使用多种成像设备。，美国能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，正在努力解决我们这个时代一些最紧迫的挑战。

　　博科园｜研究/来自：橡树岭国家实验室

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