科研利器上新！中国研制成功国际首台低能量强流高电荷态重离子研究装置

来源：中国新闻网

中新网兰州12月10日电 (记者 孙自法)工欲善其事，必先利其器。中国科学院院士赵红卫率领研发团队“十年磨一剑”，在中国科学院近代物理研究所研制建设的科研利器——“低能量强流高电荷态重离子研究装置”，近日顺利通过国家自然科学基金委员会组织的专家组验收，标志着中国研制成功国际首台低能量强流高电荷态重离子研究装置。

具有广泛应用前景

“低能量强流高电荷态重离子研究装置”也是中国国家重大科研仪器研制项目，该项目总负责人赵红卫院士12月10日在位于甘肃兰州的装置现场接受记者采访时说，当前国际上虽有多个重离子装置在建或已建成，但在多学科交叉前沿基础研究领域和国家需求的重要应用领域，仍缺乏多功能、小型化的低能量强流重离子加速器装置。

12月10日，赵红卫院士在装置现场接受采访，介绍该装置研发过程及重要意义。中新网记者 孙自法 摄

他表示，中国自主研发成功世界首台独立运行的低能量强流高电荷态重离子加速器装置，在基础研究和应用研究领域具有广泛应用前景，可为核天体物理、原子物理等前沿基础研究和核能材料研发等重要应用提供先进的实验条件。

同时，该装置既独立运行，也可为中国科学院近代物理所正在广东惠州建设的大科学装置——强流重离子加速器装置相关设备，开展预先研究和示范。

取得诸多技术突破

中国科学院近代物理所装置研发团队介绍，“低能量强流高电荷态重离子研究装置”由45吉赫兹(GHz)超导高电荷态电子回旋共振(ECR)离子源、高压平台、强流多电荷态束流分析和制备系统、连续波新型射频四极场(RFQ)重离子加速器、中能束流传输线、束流诊断系统和辅助配套等子系统组成。该装置可提供从轻到重多种电荷态的强流重离子束和混合离子束，提供的束流具有强度高、电荷态高、离子种类多、能量变化范围宽等诸多优势。

该项目2015年立项研制以来，研发团队历时约10年时间瞄准国际最高水平全力攻坚，抢占强流高电荷态重离子束产生和低能量加速的国际制高点，已取得诸多技术突破，主要体现如下：

首次将铌三锡超导磁体应用于电子回旋共振离子源，研制成功国际上磁场和微波频率最高的超导高电荷态电子回旋共振离子源，创造国际上电子回旋共振离子源的最高流强纪录。同时，成功研制出目前国际上束流强度最高的连续波射频四极场重离子加速器，可实现毫安量级高电荷态重离子束的加速和稳定运行。

12月10日，孙良亭研究员在装置现场接受采访，介绍该装置超导离子源研制相关情况。中新网记者 孙自法 摄

该装置超导离子源研制负责人、中国科学院近代物理研究所加速器技术中心副主任孙良亭研究员指出，强流高电荷态重离子束的产生是满足新一代强流重离子加速器的关键，团队研制的第四代高电荷态电子回旋共振离子源可产生相当于国际上其他实验室同类装置最高性能两倍以上的束流强度，为解决下一代强流高功率重离子加速器关键束流物理与技术问题奠定了坚实基础。

总体性能世界领先

12月7日至9日，国家自然科学基金委员会组织专家对“低能量强流高电荷态重离子研究装置”进行现场验收。

验收专家组认为，项目组自主研发解决了一系列技术瓶颈问题，该装置运行稳定，其核心设备总体性能处于世界领先水平。该装置的成功研制对国际上强流重离子加速器低能量前端具有重要的引领和示范作用，对加速器高场铌三锡超导磁体未来发展具有重要的推动作用。

12月10日，项目研发团队代表在该装置中控室交流研讨。中新网记者 孙自法 摄

中国科学院近代物理所表示，“低能量强流高电荷态重离子研究装置”运行后，科学家们有望在原子物理、核天体物理和核能材料等领域产生一批突破性的研究成果。如可在世界上率先开展低能量高电荷态离子碰撞实验研究，在低能区对恒星平稳核燃烧过程的一些关键核反应截面进行直接测量，从而有望解决一些国际上多年来悬而未决的核天体物理重要科学问题。

此外，围绕中国新一代核能发展的迫切需求，相关学术界、产业界还可以利用该装置开展核能材料辐照损伤模拟和快速评价筛选等研究，研发抗辐照性能优异的新型材料。(完)