散裂中子源是一种先进的大型科学装置，为众多学科前沿领域的研究提供了一种不可替代的研究工具。它所提供的中子散射技术，是多学科研究中探测物质微观结构和原子运动的强有力的手段。它与同步辐射互补，又具有独特和不可替代的作用。其先进性与优越性表现在：      　　

　　1、具有宽广的波长范围：从零点几埃到亚微米范围内连续可调。是度量原子、分子和原子分子团簇间距离从埃到纳米范围内的凝聚态物质微观结构最适合的标尺。

　　2、有合适的能量覆盖：热中子的能量从微电子伏特到电子伏特，与凝聚态物质中的大部分动态过程的能量相当，适合研究物质中各种不同的相互作用和动态过程。

　　3、能精确确定轻原子的位置：中子散射长度与原子序数之间没有明显的函数关系，随着原子序数增加，中子散射长度或增或减，或正或负。轻原子的中子散射长度达到和重原子同量级，便于轻原子的辨认。

　　4、能区分同位素：原子核内中子数的变化可以极大地影响其对中子的散射。最具代表性的是氕（1H）、氘（2H）同位素衬度法研究储氢材料和富含氢原子的生物与有机材料。  

　　5、存在磁散射：是研究磁性微观对称性和磁矩运动最直接的工具。  

　　6、高动量转移（Q值）的散射强度明显：有利于研究物质中原子周围局部的细微变化和复合材料的结构特征。  

　　7、具有高穿透性：对工业上常用的钢铁和铝的穿透深度约为7 mm和65 mm。易于开展工业大部件和极端条件下物质结构和动态的研究。  

　　8、拥有非破坏性：应用热中子散射，不破坏生物样品的活性，特别有利于研究生物活性体系。

　　自1936年成功地进行了首次中子衍射实验以来，中子散射已广泛地应用到物理、化学、材料、生物、地质、能源、医疗卫生和环境保护等众多研究领域。当前，同步辐射和中子散射等不同类型的大科学装置极大提高了人类探索微观世界的能力。同步辐射产生的高亮度X射线，主要与原子外围的电子云发生相互作用，从而探知物质的微观信息；而中子是电中性的，它与电子云基本不发生相互作用，而主要与物质中的原子核相互作用。因此，作为探知微观结构的两种主要的探针，同步辐射和中子散射看到的正好是物质的两个不同的方面。这种优势互补，已经被许多学科用来准确地研究物质中原子的位置、排列、运动和相互作用等。

　　中子散射通常需要高通量的中子源。能提供高通量中子束的中子源主要有两类：反应堆和散裂源。反应堆是一种稳定连续的中子源，在中子散射研究领域中发挥了巨大的作用。其中子通量由反应堆的功率决定。因为堆芯散热条件的限制，反应堆中子通量达到了饱和。随着科学的发展，薄膜、纳米团簇、生物大分子和蛋白质等相应的研究体系尺度分布更大，很难获得数量在克量级的样品。这些小样品的快速、高分辨的中子散射测量迫切需要新一代通量更高、波段更宽的中子源。散裂中子源恰能提供通量高于反应堆几个量级的脉冲中子，并有进一步提高的潜力。加速器驱动的散裂中子源具有以下优点：

　　1、高脉冲中子通量：有效脉冲中子通量可比反应堆高几个量级。 

　　2、丰富的高能短波中子：中子慢化器中释放的超热中子与反应堆相比高出1～3个数量级，为高动量和高能量转移的中子散射提供了保证。  

　　3、优越的脉冲时间结构：短脉冲散裂中子源的脉冲宽度在微秒量级，相临脉冲的时间间隔在毫秒量级。中子谱仪可方便地采用飞行时间技术，大幅度地提高了热中子的利用效率。 

　　4、低热功率：现代散裂中子源的束流功率从百千瓦到兆瓦不等，但均远小于反应堆的十至几十兆瓦。散裂源每产生一个中子释放约45 MeV的热量，而反应堆则需释放180 MeV的热量。  　　

　　5、低本底：仅在脉冲产生时存在快中子本底，大幅度地提高了中子散射数据的信噪比。  

　　6、不使用核燃料：散裂中子源是通过加速器加速质子轰击重金属靶产生中子，不需要核燃料，没有核临界问题。  

　　7、活化产物少：与反应堆相比，散裂中子源产生的活化产物数量少三到四个量级。

　　因此，散裂中子源被公认为继反应堆之后新一代的高通量、宽波段、高效安全的中子源。

　　CSNS由于其技术先进性，将具有很高的国际地位和重要的国际影响。CSNS的设计通过广泛调研国际上已建成和在建的散裂中子源的运行与建设情况，认真总结经验和教训，尽可能地采用先进而成熟的技术，确保CSNS的建设达到设计指标。 

　　CSNS采用先进的设计理念： 

　　1、采用低能直线加速器加快循环高能同步加速器的加速器方案，这是节省投资、适合国情的优化设计。 

　　2、脉冲重复频率定为25 Hz，这是可大幅提高长波中子以及每个脉冲内的中子的利用效率的优化设计。  　　

　　3、采用扁平包钽钨片靶的优化设计，提高中子产额和靶的寿命。
        4、在谱仪设计中采用超镜中子导管和立体分布多探测器系统等国际先进技术成果，提高中子的利用效率和谱仪分辨率。  　　

　　CSNS采用的先进技术包括： 

　　1、射频四极加速器（RFQ）是一种在直线加速器低能端被国际上广泛采用的加速结构，它同时完成对束流的聚焦、聚束与加速，有利于克服低能强流束的空间电荷效应，极大地提高了束流品质。正在建造中的美国、日本的散裂中子源均采用了这种加速结构，而英国已经建成的ISIS散裂中子源加速器也于近年建造了RFQ，替换原来的高压型加速器。  

　　2、快循环同步加速器中将采用一系列先进技术，如陶瓷真空盒、采用带内水冷的铝绞线线圈的主磁铁和谐振电源系统等。这些先进技术在国内均是首次应用，其研发将显著提高我国工业企业在相关领域的技术水平。  

　　3、靶站采用三个不同特性的慢化器，特别是内含低能中子吸收体的退耦合液态甲烷慢化技术，可获得波长合适的高强度脉冲中子，以满足不同学科对中子波长、能量、通量和分辨率的要求

　　4、中子谱仪方面：硬件上，除使用传统的背底转子系统外，谱仪还将使用弯曲导管技术，以甩开快中子和γ射线，提高信噪比。样品环境设备，将使用统一的国际通用的装置，使同一环境设备，特别是极端条件设备，可在任一谱仪上使用，降低谱仪的投资成本，提高样品环境设备的使用效率。软件上，谱仪系统将利用目前先进的计算技术和网络技术，开发有效的数据处理、传输和分析系统、数据远程共享系统和谱仪远程控制系统。