中新網(wǎng)蘭州12月10日電 (記者 孫自法)工欲善其事，必先利其器。中國科學(xué)院院士趙紅衛(wèi)率領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊“十年磨一劍”，在中國科學(xué)院近代物理研究所研制建設(shè)的科研利器——“低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置”，近日順利通過國家自然科學(xué)基金委員會組織的專家組驗收，標(biāo)志著中國研制成功國際首臺低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置。
具有廣泛應(yīng)用前景
“低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置”也是中國國家重大科研儀器研制項目，該項目總負(fù)責(zé)人趙紅衛(wèi)院士12月10日在位于甘肅蘭州的裝置現(xiàn)場接受記者采訪時說，當(dāng)前國際上雖有多個重離子裝置在建或已建成，但在多學(xué)科交叉前沿基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和國家需求的重要應(yīng)用領(lǐng)域，仍缺乏多功能、小型化的低能量強(qiáng)流重離子加速器裝置。
12月10日，趙紅衛(wèi)院士在裝置現(xiàn)場接受采訪，介紹該裝置研發(fā)過程及重要意義。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝他表示，中國自主研發(fā)成功世界首臺獨(dú)立運(yùn)行的低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子加速器裝置，在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，可為核天體物理、原子物理等前沿基礎(chǔ)研究和核能材料研發(fā)等重要應(yīng)用提供先進(jìn)的實驗條件。
同時，該裝置既獨(dú)立運(yùn)行，也可為中國科學(xué)院近代物理所正在廣東惠州建設(shè)的大科學(xué)裝置——強(qiáng)流重離子加速器裝置相關(guān)設(shè)備，開展預(yù)先研究和示范。
取得諸多技術(shù)突破
中國科學(xué)院近代物理所裝置研發(fā)團(tuán)隊介紹，“低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置”由45吉赫茲(GHz)超導(dǎo)高電荷態(tài)電子回旋共振(ECR)離子源、高壓平臺、強(qiáng)流多電荷態(tài)束流分析和制備系統(tǒng)、連續(xù)波新型射頻四極場(RFQ)重離子加速器、中能束流傳輸線、束流診斷系統(tǒng)和輔助配套等子系統(tǒng)組成。該裝置可提供從輕到重多種電荷態(tài)的強(qiáng)流重離子束和混合離子束，提供的束流具有強(qiáng)度高、電荷態(tài)高、離子種類多、能量變化范圍寬等諸多優(yōu)勢。
該項目2015年立項研制以來，研發(fā)團(tuán)隊歷時約10年時間瞄準(zhǔn)國際最高水平全力攻堅，搶占強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子束產(chǎn)生和低能量加速的國際制高點(diǎn)，已取得諸多技術(shù)突破，主要體現(xiàn)如下：
首次將鈮三錫超導(dǎo)磁體應(yīng)用于電子回旋共振離子源，研制成功國際上磁場和微波頻率最高的超導(dǎo)高電荷態(tài)電子回旋共振離子源，創(chuàng)造國際上電子回旋共振離子源的最高流強(qiáng)紀(jì)錄。同時，成功研制出目前國際上束流強(qiáng)度最高的連續(xù)波射頻四極場重離子加速器，可實現(xiàn)毫安量級高電荷態(tài)重離子束的加速和穩(wěn)定運(yùn)行。
12月10日，孫良亭研究員在裝置現(xiàn)場接受采訪，介紹該裝置超導(dǎo)離子源研制相關(guān)情況。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝該裝置超導(dǎo)離子源研制負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院近代物理研究所加速器技術(shù)中心副主任孫良亭研究員指出，強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子束的產(chǎn)生是滿足新一代強(qiáng)流重離子加速器的關(guān)鍵，團(tuán)隊研制的第四代高電荷態(tài)電子回旋共振離子源可產(chǎn)生相當(dāng)于國際上其他實驗室同類裝置最高性能兩倍以上的束流強(qiáng)度，為解決下一代強(qiáng)流高功率重離子加速器關(guān)鍵束流物理與技術(shù)問題奠定了堅實基礎(chǔ)。
總體性能世界領(lǐng)先
12月7日至9日，國家自然科學(xué)基金委員會組織專家對“低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置”進(jìn)行現(xiàn)場驗收。
驗收專家組認(rèn)為，項目組自主研發(fā)解決了一系列技術(shù)瓶頸問題，該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，其核心設(shè)備總體性能處于世界領(lǐng)先水平。該裝置的成功研制對國際上強(qiáng)流重離子加速器低能量前端具有重要的引領(lǐng)和示范作用，對加速器高場鈮三錫超導(dǎo)磁體未來發(fā)展具有重要的推動作用。
12月10日，項目研發(fā)團(tuán)隊代表在該裝置中控室交流研討。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝中國科學(xué)院近代物理所表示，“低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置”運(yùn)行后，科學(xué)家們有望在原子物理、核天體物理和核能材料等領(lǐng)域產(chǎn)生一批突破性的研究成果。如可在世界上率先開展低能量高電荷態(tài)離子碰撞實驗研究，在低能區(qū)對恒星平穩(wěn)核燃燒過程的一些關(guān)鍵核反應(yīng)截面進(jìn)行直接測量，從而有望解決一些國際上多年來懸而未決的核天體物理重要科學(xué)問題。
此外，圍繞中國新一代核能發(fā)展的迫切需求，相關(guān)學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界還可以利用該裝置開展核能材料輻照損傷模擬和快速評價篩選等研究，研發(fā)抗輻照性能優(yōu)異的新型材料。(完)