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(duì)“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(yàn)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(xiàng)目，該項(xiàng)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(shí)說，當(dāng)前國際上雖有多個(gè)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(shí)驗(yàn)條件。
同時(shí)，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(duì)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(xiàng)目2015年立項(xiàng)研制以來，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)約10年時(shí)間瞄準(zhǔn)國際最高水平全力攻堅(jiān)，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(shí)，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(shí)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(jiān)實(shí)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(yàn)收。
驗(yàn)收專家組認(rèn)為，項(xiàng)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(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)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(jià)篩選等研究，研發(fā)抗輻照性能優(yōu)異的新型材料。(完)