國際首臺！我國自主研發(fā)低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置通過驗收

記者從中國科學(xué)院近代物理研究所獲悉，今天（10日）國家重大科研儀器研制項目——低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置通過了國家自然科學(xué)基金委員會專家組的現(xiàn)場驗收。

該裝置可為核天體物理、原子物理等前沿基礎(chǔ)研究和核能材料研發(fā)等提供先進(jìn)的實驗條件。

低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置示意圖

重離子加速器是指用來加速比阿爾法粒子重的離子的裝置。依托不斷升級換代的離子加速器和不斷發(fā)展的加速器新技術(shù)，離子束物理前沿研究持續(xù)深化著人們對物質(zhì)世界的認(rèn)知，其應(yīng)用技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。

低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置

該項目總負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院院士趙紅衛(wèi)介紹：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。我國自主研發(fā)成功的低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子加速器裝置由45吉赫茲超導(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。

45GHz超導(dǎo)高電荷態(tài)ECR離子源

自項目立項以來，中國科學(xué)院近代物理研究所裝置研發(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，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)造了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)波重離子射頻四極場加速器，可實現(xiàn)毫安量級高電荷態(tài)重離子束的加速和穩(wěn)定運行。

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)中心副主任孫良亭介紹：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，我們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2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)問題奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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。

該裝置運行后，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。圍繞國家新一代核能發(fā)展的迫切需求，利用該裝置還可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。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）