作者杰里米·拉姆齐，橡树岭国家实验室 ORNL散裂中子源的金星束线将为美国提供研究材料的独特的最先进的成像能力，除了对历史文物进行无损分析之外，还提供对用于能量储存、添加剂制造、核燃料、生物系统和地球科学的材料的新见解
一场艺术表演的特点是用混凝土板支撑光学设备，包括斩波器系统
斩波器连接到从安装在仪器和用于产生中子的SNS液态汞靶(未示出)之间的混凝土屏障上的大块屏蔽插件馈送的束线
信用:ORNL/吉尔·海曼，汤米·托马森三世 散裂中子源(SNS)的研究人员和工程师正在建造金星，这是该设施以令人兴奋的新方式研究材料的最新仪器，目前在美国的开放研究项目中是不可能的
能源部的橡树岭国家实验室(ORNL)是两个世界领先的中子散射研究设施——SNS和高通量同位素反应堆(HFIR)的所在地
金星是一种最先进的成像仪器，将用于研究各种各样的材料，如电池材料、先进合金、核材料、植物生理学、生物学，甚至考古文物
虽然中子成像并不是全新的，但金星将提供飞行时间成像能力，由SNS脉冲源加速器实现，用于同时捕获原子尺度下材料结构和行为的信息。
中子是所有物质的基本粒子
自20世纪中期以来，科学家们一直在利用它们的特性深入观察材料，以了解其中的原子
所获得的信息已经并将继续指导技术进步
在大多数中子散射实验中，中子提供了材料的平均测量值，以确定样品的原子结构、原子运动、磁序和许多其他平均性质
另一种技术是中子成像，这种技术在金星上取得了重大进展
虽然大多数中子散射技术都是基于中子如何“反弹”或从原子上散射来建立材料的原子级模型，但HFIR的成像仪器会在中子穿过物体时产生图像
这些图像被称为射线照片，类似于临床x光，其中的对比，或中子如何被不同的材料吸收或偏转，揭示了物体的内部结构
与x光成像相反，中子可以深入由重元素制成的材料——如发动机缸体和涡轮叶片——并且对原子核而不是周围的电子云敏感
这使得中子能够探测到核同位素的差异，并区分化学性质相似的元素
“中子在重元素存在的情况下也能看到轻元素
例如，利用我们在HFIR现有的成像光束线，氢原子可以被隔离或在背景下被照亮，以揭示水是如何通过植物根部的，”首席成像仪器科学家哈西娜·比尔霍克斯说
“同样的技术也可以用于工业应用，例如对汽车催化转化器中的烟灰沉积进行成像
" 超越HFIR成像束线的可能性——它使用稳态或恒定的中子束——在SNS脉冲源加速器上建造金星将实现飞行时间成像能力
飞行时间技术利用了一个事实，即中子的速度取决于它的能量，通过测量来自源的尖锐中子脉冲到达成像探测器的时间，研究人员可以区分不同能量的中子看到什么
因此，每个中子图像也将包含“光谱”信息
光谱技术为研究人员提供了与HFIR大学互补的成像能力，使得测量材料的晶体特性或识别材料中的某些元素成为可能
在这种情况下，金星将通过分离和区分燃料中的各种重元素，如铀或钆，为优化核燃料提供重要的见解
铺平道路 光束线的实际建设始于2019年，工作有望在2023年开始调试金星
在从2月中旬到4月初的一个延长的定期维护周期中，当SNS停机时，完成了大量的安装工作
这些最近完成的活动集中于浇注混凝土和安装重型钢构件，例如 斩波器架:浇筑了两层混凝土，抬高了地板，为斩波器提供了一个架子，斩波器是一种大型金属圆盘，每分钟旋转3600次，具有特定的开口，用于选择特定速度的中子，从而产生具有所需能量范围的中子脉冲
大块屏蔽插件:大块屏蔽插件是一个不锈钢盒，用螺栓固定在将仪器大厅与液态汞靶隔开的厚混凝土墙上，为安装其他设备(如斩波器、光束快门和中子发射管——中子从源传输到仪器的线路)提供安装支架
斩波器腔体屏蔽:一个8000磅重的钢架安装在大块屏蔽插件周围，为斩波器和其他设备提供支撑，并为稍后安装的“滚入式屏蔽块”提供支撑
“金星的第一次安装非常成功，我们在春季大修期间完成了所有预定的活动，”首席仪器工程师汤米·托马森说
“在接下来的几个月里，屏蔽和中子光学部件的设计工作将继续进行
" 采购额外屏蔽、三个斩波器和可变孔径光学设备的工作也在向前推进
从7月中旬到8月中旬的下一次大修的安装活动包括修改相邻束线电源的屏蔽，以及安装第一个金星嵌入板
嵌入板是2英寸厚的钢板，安装在飞行管长度的上方和下方
下板将为固定光学设备提供一个稳定的平台，上板将为用于辐射防护的五个18吨滚入式屏蔽块提供一个坚固的表面
中子散射部主任汉斯·克里斯腾说:“重要的是，我们要为我们的研究人员最大限度地增加国家科学实验室的可用仪器数量，这样我们才能加速科学发现。”
“特别令人兴奋的是，金星为社交网络带来了一种完全不同的中子使用方式，这是我们学术和行业用户社区都要求的
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