【正文】 應(yīng)用示范；鼓勵(lì)各申報(bào)單位自籌資金配套。第五篇：“大科學(xué)裝置前沿研究”重點(diǎn)專項(xiàng)2017年項(xiàng)目(編制大綱)“大科學(xué)裝置前沿研究”重點(diǎn)專項(xiàng)2016項(xiàng)目申報(bào)指南項(xiàng)目申報(bào)全流程指導(dǎo)單位：北京智博睿投資咨詢有限公司大科學(xué)裝臵為探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革提供極限研究手段，是科學(xué)突破的重要保障。為充分發(fā)揮我國大科學(xué)裝臵的優(yōu)勢、促進(jìn)重大成果產(chǎn)出，科技部會(huì)同教育部、中國科學(xué)院等部門組織專家編制了大科學(xué)裝臵前沿研究重點(diǎn)專項(xiàng)實(shí)施方案。大科學(xué)裝臵前沿研究重點(diǎn)專項(xiàng)主要支持基于我國在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域具有國際競爭力的兩類大科學(xué)裝臵的前沿研究，一是粒子物理、核物理、聚變物理和天文學(xué)等領(lǐng)域的專用大科學(xué)裝臵，支持開展探索物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)及其相互作用規(guī)律等的重大前沿研究；二是為多學(xué)科交叉前沿的物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究提供先進(jìn)研究手段的平臺型裝臵，如先進(jìn)光源、先進(jìn)中子源、強(qiáng)磁場裝臵、強(qiáng)激光裝臵、大型風(fēng)洞等，支持先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法的研究和實(shí)現(xiàn)，提升其對相關(guān)領(lǐng)域前沿研究的支撐能力。專項(xiàng)實(shí)施方案部署14個(gè)方面的研究任務(wù)：；；；； — 2 —研究；；；、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)循環(huán)的光學(xué)—紅外觀測研究；、中性氫和恒星形成研究；；；；；。根據(jù)專項(xiàng)實(shí)施方案和“十二五”期間有關(guān)部署，2016年優(yōu)先支持20個(gè)研究方向。申報(bào)單位針對重要支持方向，面向解決重大科學(xué)問題和突破關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，組織申報(bào)項(xiàng)目。鼓勵(lì)依托國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等重要科研基地組織項(xiàng)目。項(xiàng)目執(zhí)行期一般為5年。為保證研究隊(duì)伍有效合作、提高效率，建議項(xiàng)目下設(shè)課題數(shù)不超過4個(gè)，每個(gè)項(xiàng)目所含單位數(shù)不超過6個(gè)。本專項(xiàng)不設(shè)青年科學(xué)家項(xiàng)目。 LHC實(shí)驗(yàn)探測器升級研究內(nèi)容：參加LHC的CMS、Atlas和ALICE等實(shí)驗(yàn)的探測器升級改造?？己酥笜?biāo)：完成按照國際合作組的合作協(xié)議承擔(dān)的繆子探測器、徑跡探測器、量能器等的設(shè)計(jì)、預(yù)研和建造任務(wù)。 空間間接探測暗物質(zhì)粒子研究內(nèi)容：空間間接探測暗物質(zhì)粒子實(shí)驗(yàn)（DAMPE）的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題?？己酥笜?biāo)：建立針對暗物質(zhì)粒子探測關(guān)鍵技術(shù)和方法；獲得宇宙高能電子GeV至10TeV高分辨能譜和空間分布；獲得宇宙彌漫伽瑪射線GeV至TeV高分辨能譜和空間分布；—100TeV的核素宇宙射線能譜。 利用氙和氬探測器在高質(zhì)量區(qū)直接探測暗物質(zhì) 研究內(nèi)容：依托錦屏地下實(shí)驗(yàn)室和PandaX—500公斤級液氙探測器，優(yōu)化探測器性能，提升探測器靈敏度，在高質(zhì)量區(qū)（約100GeV）進(jìn)行暗物質(zhì)直接探測，同時(shí)開展136Xe無中微子雙貝塔衰變的實(shí)驗(yàn)研究。研究液氬探測器的關(guān)鍵技術(shù)?？己酥笜?biāo)：氙探測器在高質(zhì)量區(qū)（100GeV左右）暗物質(zhì)探測靈敏度達(dá)到10—46cm2量級的國際前沿水平；掌握探測136Xe無中微子雙貝塔衰變的關(guān)鍵技術(shù)。掌握液氬探測器關(guān)鍵技術(shù)。 高能環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)預(yù)先研究研究內(nèi)容：正負(fù)電子對撞機(jī)加速器設(shè)計(jì)研究和高能量分辨探測技術(shù)研究?？己酥笜?biāo)：1）完成質(zhì)心系能量為240GeV左右高亮度正負(fù)電子對撞機(jī)相關(guān)探測器概念設(shè)計(jì)；確定并細(xì)化物理目標(biāo)，通過模擬手段驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中物理觀測量的精確度。2）高分辨探測技術(shù)：粒子徑跡探測器內(nèi)層硅探測器原型芯片的可能技術(shù)選項(xiàng)，要求位臵分辨達(dá)到15μm；外層時(shí)間投影室原型位臵分辨優(yōu)于100um；得到顆粒度達(dá)55mm2成像型電磁量能器的可能技術(shù)選項(xiàng)；得到基于SiPM讀出的電磁量能器和顆粒度達(dá)11cm2基于大面積緊湊型氣體探測器的強(qiáng)子量能器的技術(shù)選項(xiàng)，以及粒子能量泄漏補(bǔ)償研究，解決相關(guān)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題；以切倫科夫探測器技術(shù)為主研究高能粒子分辨探測器的技術(shù)選項(xiàng)。3）加速器設(shè)計(jì)：完成單環(huán)麻花軌道，包括局部雙環(huán)方案的磁聚焦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)孔徑優(yōu)化，以及誤差效應(yīng)、束流集體效應(yīng)、麻花軌道效應(yīng)等的分析。模擬對撞機(jī)中束束相互作用及其對對撞亮度的影響。研究探測器束流本底來源并進(jìn)行模擬，完成束流準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)。完成加速器探測器接合處本底、輻射分析研究及優(yōu)化。 天體環(huán)境中關(guān)鍵核過程研究研究內(nèi)容：依托蘭州重離子加速器裝臵（HIRFL）研究天體環(huán)境中的關(guān)鍵核反應(yīng)及衰變過程?？己酥笜?biāo)：完善HIRFL核天體物理實(shí)驗(yàn)平臺，精確測量相關(guān)核素的質(zhì)量、衰變壽命和反應(yīng)率，確定熱碳氮氧循環(huán)（HCNO）突破、快質(zhì)子俘獲（rp）、中微子質(zhì)子（νp）等過程的核反應(yīng)路徑，理解相關(guān)天體事件中能量產(chǎn)生機(jī)制和灰燼中的元素豐度分布，探索宇宙元素起源。 高密度下加熱及電流驅(qū)動(dòng)效率和協(xié)同效應(yīng)研究 研究內(nèi)容：未來聚變反應(yīng)堆相關(guān)高密度條件下的加熱及電流驅(qū)動(dòng)效率及協(xié)同問題?？己酥笜?biāo)：明確高密度條件下各種加熱和驅(qū)動(dòng)手段的基本物理機(jī)制；提高射頻波與等離子體耦合效率；實(shí)現(xiàn)總功率10MW、多種ITER相關(guān)加熱手段間的高效協(xié)同。、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)循環(huán)的光學(xué)—紅外觀測研究 研究內(nèi)容：利用LAMOST、FAST和HXMT的觀測數(shù)據(jù)，研究黑洞形成與星系協(xié)同演化及其宇宙學(xué)效應(yīng)?？己酥笜?biāo)：搜尋、認(rèn)證并定點(diǎn)觀測高紅移星系和類星體，發(fā)展新方法高精度測量黑洞質(zhì)量、星系恒星和氣體質(zhì)量，觀測黑洞吸積的高能物理過程、物質(zhì)外流和對星系的反饋，建立星系組裝與黑洞相互作用動(dòng)力學(xué)和多波段輻射模型、探索黑洞與星系的宇宙學(xué)演化規(guī)律。研究內(nèi)容：利用硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（HXMT）以及天 — 6 —地一體化觀測設(shè)備，搜尋黑洞、中子星等致密天體，測量致密天體的質(zhì)量，并開展相關(guān)理論研究。考核指標(biāo)：建立HXMT數(shù)據(jù)反演、噪聲和背景模型，以及成像、能譜和計(jì)時(shí)分析方法；得到致密天體雙星星表，確定黑洞的最小質(zhì)量、中子星的最大質(zhì)量；發(fā)現(xiàn)至少10個(gè)新的瞬變高能天體或者新的爆發(fā)事例；對新發(fā)現(xiàn)的高能變源開展后隨觀測證認(rèn)和研究，建立不同類型的能譜態(tài)和時(shí)變態(tài)的演化和轉(zhuǎn)換模型，理解黑洞附近吸積盤的行為并測量黑洞的自轉(zhuǎn)，理解中子星磁球的性質(zhì)并測量中子星表面磁場強(qiáng)度；構(gòu)建黑洞和中子星等致密天體的質(zhì)量分布。 面向生物學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)的多尺度成像方法及研究 研究內(nèi)容：發(fā)展基于先進(jìn)光源和磁共振等技術(shù)的多尺度成像方法，對生命活動(dòng)進(jìn)行多尺度、多維度研究?？己酥笜?biāo)：基于先進(jìn)光源、強(qiáng)磁場裝臵等多種平臺型裝臵聯(lián)用，建立結(jié)構(gòu)和功能一體化的，多維度、多尺度成像方法和平臺，在單分子、細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體等不同層次上揭示生命活動(dòng)中結(jié)構(gòu)與功能的物理化學(xué)機(jī)制，了解生命體系中相互作用、代謝調(diào)控、電子轉(zhuǎn)移、構(gòu)象漲落等關(guān)鍵過程及其聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；為慢性疾病診療等提供相關(guān)科學(xué)基礎(chǔ)。研究內(nèi)容：相關(guān)材料結(jié)構(gòu)和物性表征技術(shù)研發(fā)和實(shí)現(xiàn)，及多物理場條件對多重參量復(fù)合量子功能材料的調(diào)控研究。考核指標(biāo)：利用并提升同步輻射光源、強(qiáng)磁場、散裂中子源等裝臵具備的相關(guān)條件，發(fā)展復(fù)合量子功能材料的高分辨表征技術(shù)；實(shí)現(xiàn)高分辨的材料結(jié)構(gòu)表征、新奇量子態(tài)物性和新效應(yīng)等的探測和調(diào)控；研制若干新型多參量復(fù)合量子功能材料，為相關(guān)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用提供材料基礎(chǔ)。 強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)新型粒子源和輻射源研究 研究內(nèi)容：強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)新型粒子源和輻射源?？己酥笜?biāo)：依托神光系列裝臵，建立拍瓦皮秒激光驅(qū)動(dòng)粒子源的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，理解強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)粒子加速和超快輻射的物理機(jī)制、掌握定標(biāo)關(guān)系，建立強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生高品質(zhì)粒子束和輻射源的方法和技術(shù)，獲得具有應(yīng)用前景的粒子源（能量高于50MeV、品質(zhì)優(yōu)良的質(zhì)子束等）和輻射源（空間分辨優(yōu)于10微米、能量高于17keV的高亮x射線源）并演示在高能量密度物理診斷方面的應(yīng)用。、模型及其控制研究研究內(nèi)容：高速邊界層流動(dòng)轉(zhuǎn)捩機(jī)理、預(yù)測模型及其控制方法?？己酥笜?biāo)：獲得高速邊界層bypass轉(zhuǎn)捩、橫流轉(zhuǎn)捩和邊界層 — 8 —感受性等轉(zhuǎn)捩過程的流動(dòng)新現(xiàn)象；獲得來流脈動(dòng)、壁面粗超度、馬赫數(shù)、雷諾數(shù)、壁溫比等參數(shù)對轉(zhuǎn)捩過程的影響規(guī)律；建立和完善針對先進(jìn)航空航天飛行器設(shè)計(jì)需求的轉(zhuǎn)捩預(yù)測新模型與新方法；發(fā)展高速邊界層轉(zhuǎn)捩的主/被動(dòng)控制新技術(shù)，闡明其流動(dòng)控制機(jī)理；獲得轉(zhuǎn)捩地面預(yù)示與飛行實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的天地相關(guān)性。 研究內(nèi)容：高性能同步輻射光源的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)技術(shù)和新型實(shí)驗(yàn)方法?？己酥笜?biāo)：研發(fā)若干達(dá)到國際領(lǐng)先或先進(jìn)水平的X射線探測器、微納聚焦光學(xué)元件和部件，爭取實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化；發(fā)展超高分辨X射線光學(xué)檢測和矯正技術(shù)、精密X射線光學(xué)系統(tǒng)高熱負(fù)荷緩釋技術(shù)；發(fā)展相干以及相襯X射線成像與散射實(shí)驗(yàn)方法及串行晶體學(xué)方法，衍射、散射、吸收、成像、質(zhì)譜等多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)不同組合及其與時(shí)間分辨技術(shù)相結(jié)合的綜合實(shí)驗(yàn)方法。 X射線原位實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究和環(huán)境建設(shè)研究內(nèi)容：真實(shí)樣品環(huán)境條件及原位條件下的X射線原位實(shí)驗(yàn)技術(shù)?？己酥笜?biāo)：建立樣品環(huán)境，提供溫度、壓力、氣氛、拉伸、電場、磁場等多種實(shí)驗(yàn)測試條件，適用固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，薄膜或纖維等多種樣品形態(tài)，滿足材料合成、化學(xué)反應(yīng)、外場作用等過程等中動(dòng)態(tài)測試的需求。實(shí)現(xiàn)外場條件下的同步輻射X射線衍射、散射、吸收等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，滿足原子近鄰結(jié)構(gòu)、長程有序結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、界面與表面、納米或微米尺度結(jié)構(gòu)等不同尺度結(jié)構(gòu)研究的需求。發(fā)展在同步輻射光束線直接和原位研究工程大試樣的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和環(huán)境。 中子散射原位實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究和樣品環(huán)境建設(shè)研究內(nèi)容：依托散裂中子源、綿陽研究堆和CARR堆，發(fā)展中子散射各種原位環(huán)境的實(shí)現(xiàn)及原位條件下的實(shí)驗(yàn)技術(shù)?？己酥笜?biāo)：研發(fā)集低/高溫、高壓、強(qiáng)磁/電場、多氣氛等多種條件、自動(dòng)換樣及遠(yuǎn)程控制的中子散射/衍射原位實(shí)驗(yàn)樣品環(huán)境相關(guān)技術(shù)和設(shè)備。發(fā)展用中子散射直接和原位研究工程大試樣的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和環(huán)境。建立散裂中子多場耦合的原位實(shí)驗(yàn)樣品環(huán)境。 白光中子源實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究研究內(nèi)容：依托中國散裂中子源的白光中子源開展核數(shù)據(jù)測量實(shí)驗(yàn)研究?？己酥笜?biāo)：發(fā)展在白光中子源進(jìn)行核數(shù)據(jù)精確測量的寬能譜中子飛行時(shí)間測量技術(shù)、復(fù)合測量（中子、（和帶電粒子）大型探測器陣列的相關(guān)技術(shù)、強(qiáng)脈沖源數(shù)字化觸發(fā)技術(shù)、滿足高精度實(shí)驗(yàn)的極低本底控制技術(shù)、特殊樣品（放射性）的制備和特殊實(shí)驗(yàn)條件（高低溫和高壓）的技術(shù)。 脈沖強(qiáng)磁場極端條件下的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法研究研究內(nèi)容：脈沖強(qiáng)磁場極端條件下高精度、高靈敏度的測量技術(shù)；提高脈沖強(qiáng)磁場的磁場強(qiáng)度的技術(shù)。考核指標(biāo)：掌握脈沖強(qiáng)磁場極端條件下比熱、磁致伸縮、磁扭矩等新型測量方法；實(shí)現(xiàn)100特斯拉的磁場峰值和60特斯拉10毫秒平頂波形磁場；發(fā)展適用于脈沖強(qiáng)磁場與同步輻射X射線、散裂中子源聯(lián)用的脈沖磁體結(jié)構(gòu)及電源控制系統(tǒng)；掌握多電源協(xié)同工作、輸出電流高精度的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制精度高于毫秒級、電流控制精度優(yōu)于千分之一的高精度、高靈敏度的測量技術(shù)。 穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場極端條件下關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法研究 研究內(nèi)容：穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場下磁共振、超快寬光譜聯(lián)用表征技術(shù)，穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場下材料合成與表征融合技術(shù)。考核指標(biāo)：掌握穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場下的高精度核磁共振、電子磁共振、超高壓輸運(yùn)、超快光學(xué)探測的綜合測量方法；解決小口徑磁體與低溫、高壓、光學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)的融合問題，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場下磁共振（25T）譜儀、多頻高場電子磁共振（82—690GHz間斷頻點(diǎn)）譜儀、超高壓（300mK,100GPa）輸運(yùn)設(shè)備、超快寬光譜儀（THz波段,240～2600nm波段）的研制；掌握穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場下材料合成的原位探測技術(shù)。 X射線自由電子激光原理和核心關(guān)鍵技術(shù)研究研究內(nèi)容：X射線自由電子激光新原理及核心關(guān)鍵技術(shù)?？己酥笜?biāo)：完成全相干、緊湊型、超短脈沖、連續(xù)波FEL的理論探索與實(shí)驗(yàn)研究，包括EEHG、PEHG、級聯(lián)FEL等；掌握加速管（梯度70MV/m）、能量倍增器、偏轉(zhuǎn)腔等X波段加速關(guān)鍵技術(shù)；掌握高性能波蕩器、高精度束流測量技術(shù)（位臵精度好于100nm，長度精度好于50飛秒，等等）和飛秒同步技術(shù)（同步精度好于20飛秒）；掌握高流強(qiáng)電子槍（流強(qiáng)1mA）、連續(xù)波超導(dǎo)加速單元（梯度15MV/m）等高重復(fù)頻率加速關(guān)鍵技術(shù)。 衍射極限同步輻射光源核心關(guān)鍵核心技術(shù)研究 研究內(nèi)容：衍射極限儲(chǔ)存環(huán)光源物理優(yōu)化設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展。考核指標(biāo)：完成衍射極限儲(chǔ)存環(huán)的物理設(shè)計(jì)研究（相應(yīng)不同能量，～（rad，束流強(qiáng)度200～500mA）；掌握縱向變梯度二極磁鐵和高梯度聚焦磁鐵技術(shù)（80T/m）、超導(dǎo)技術(shù)、小間隙鍍膜真空室技術(shù)（間隙5mm）、高性能波蕩器技術(shù)（新型EPU、QPU，超短周期波蕩器）、快速?zèng)_擊磁鐵技術(shù)（上升沿～1ns）、超高精度機(jī)械與準(zhǔn)直技術(shù)等。