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。中國科學院院士趙紅衛(wèi)率領(lǐng)研發(fā)團隊“十年磨一劍”，在中國科學院近代物理研究所研制建設(shè)的科研利器——“低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置”，近日順利通過國家自然科學基金委員會組織的專家組驗收，標志著中國研制成功國際首臺低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置。

　　具有廣泛應用前景

　　“低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置”也是中國國家重大科研儀器研制項目，該項目總負責人趙紅衛(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，當前國際上雖有多個重離子裝置在建或已建成，但在多學科交叉前沿基礎(chǔ)研究領(lǐng)域和國家需求的重要應用領(lǐng)域，仍缺乏多功能、小型化的低能量強流重離子加速器裝置。

　　他表示，中國自主研發(fā)成功世界首臺獨立運行的低能量強流高電荷態(tài)重離子加速器裝置，在基礎(chǔ)研究和應用研究領(lǐng)域具有廣泛應用前景，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)等重要應用提供先進的實驗條件。

　　同時，該裝置既獨立運行，也可為中國科學院近代物理所正在廣東惠州建設(shè)的大科學裝置——強流重離子加速器裝置相關(guān)設(shè)備，開展預先研究和示范。

　　取得諸多技術(shù)突破

　　中國科學院近代物理所裝置研發(fā)團隊介紹，“低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置”由45吉赫茲(GHz)超導高電荷態(tài)電子回旋共振(ECR)離子源、高壓平臺、強流多電荷態(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)的強流重離子束和混合離子束，提供的束流具有強度高、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)團隊歷時約10年時間瞄準國際最高水平全力攻堅，搶占強流高電荷態(tài)重離子束產(chǎn)生和低能量加速的國際制高點，已取得諸多技術(shù)突破，主要體現(xiàn)如下：

　　首次將鈮三錫超導磁體應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紀錄。同時，成功研制出目前國際上束流強度最高的連續(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)定運行。

　　該裝置超導離子源研制負責人、中國科學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，強流高電荷態(tài)重離子束的產(chǎn)生是滿足新一代強流重離子加速器的關(guān)鍵，團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度，為解決下一代強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，國家自然科學基金委員會組織專家對“低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置”進行現(xiàn)場驗收。

　　驗收專家組認為，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磁體未來發(fā)展具有重要的推動作用。

　　中國科學院近代物理所表示，“低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置”運行后，科學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)鍵核反應截面進行直接測量，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)