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12月10日，趙紅衛(wèi)院士在裝置現(xiàn)場(chǎng)接受采訪，介紹該裝置研發(fā)過(guò)程及重要意義。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

12月10日，孫良亭研究員在裝置現(xiàn)場(chǎng)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

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

工欲善其事，必先利其器。中國(guó)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(guó)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(guò)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)組織的專家組驗(yàn)收，標(biāo)志著中國(guó)研制成功國(guó)際首臺(tái)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(guó)國(guó)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(chǎng)接受記者采訪時(shí)說(shuō)，當(dāng)前國(guó)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(guó)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。

他表示，中國(guó)自主研發(fā)成功世界首臺(tái)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(guó)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(guó)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(tái)、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(chǎng)（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(shì)。

該項(xiàng)目2015年立項(xiàng)研制以來(lái)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)約10年時(shí)間瞄準(zhǔn)國(guó)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(guó)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(guó)際上磁場(chǎng)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(guó)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(guó)際上束流強(qiáng)度最高的連續(xù)波射頻四極場(chǎng)重離子加速器，可實(shí)現(xiàn)毫安量級(jí)高電荷態(tài)重離子束的加速和穩(wěn)定運(yùn)行。

該裝置超導(dǎo)離子源研制負(fù)責(zé)人、中國(guó)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(guó)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(wèn)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(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)組織專家對(duì)“低能量強(qiáng)流高電荷態(tài)重離子研究裝置”進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)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(duì)國(guó)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(duì)加速器高場(chǎng)鈮三錫超導(dǎo)磁體未來(lái)發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。

中國(guó)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(duì)恒星平穩(wěn)核燃燒過(guò)程的一些關(guān)鍵核反應(yīng)截面進(jìn)行直接測(cè)量，從而有望解決一些國(guó)際上多年來(lái)懸而未決的核天體物理重要科學(xué)問(wèn)題。

此外，圍繞中國(guó)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(píng)價(jià)篩選等研究，研發(fā)抗輻照性能優(yōu)異的新型材料。