中國網/中國發展門戶網訊 （記者 王振紅） 2024年12月7日至9日，國家自然科學基金委員會組織專家在中國科學院近代物理研究所對國家重大科研儀器研製項目——“低能量強流高電荷態重離子研究裝置”進行了現場驗收。驗收專家組認為項目組完成了計劃書規定的各項任務，達到了設計指標，一致同意該項目通過結題驗收。

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。依託不斷升級換代的離子加速器和不斷發展的加速器新技術，離子束物理前沿研究持續深化著人們對物質世界的認知，其應用技術也被廣泛應用於不同領域。

低能量強流高電荷態重離子研究裝置

該項目總負責人、中國科學院院士趙紅衛介紹：“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研究領域和國家需求的重要應用領域仍缺乏多功能、小型化的低能量強流重離子加速器裝置。我們自主研發成功世界首台獨立運作的低能量強流高電荷態重離子加速器裝置，可為核天體物理、原子物理等前沿基礎研究和核能材料研發等重要應用提供先進的實驗條件。”

該裝置由45吉赫茲超導高電荷態電子迴旋共振（ECR）離子源、高壓平臺、強流多電荷態束流分析和製備系統、連續波新型射頻四極場（RFQ ）重離子加速器、中能束流傳輸線、束流診斷系統和輔助配套等子系統組成。該裝置可提供從輕到重多種電荷態的強流重離子束和混合離子束，提供的束流具有強度高、電荷態高、離子種類多、能量變化範圍寬等諸多優勢。

自項目立項以來，近代物理所裝置研發團隊歷時約10年時間瞄準國際最高水準全力攻堅，搶佔強流高電荷態重離子束産生和低能量加速的國際制高點，首次將鈮三錫超導磁體應用於電子迴旋共振離子源，研製成功國際上磁場和微波頻率最高的超導高電荷態電子迴旋共振離子源，創造了國際上電子迴旋共振離子源的最高流強紀錄。同時，成功研製出目前國際上束流強度最高的連續波重離子射頻四極場加速器，可實現毫安培量級高電荷態重離子束的加速和穩定運作。

該裝置超導離子源研製負責人、中國科學院近代物理研究所加速器技術中心副主任孫良亭介紹：“強流高電荷態重離子束的産生是滿足新一代強流重離子加速器的關鍵，我們研製的第四代高電荷態電子迴旋共振離子源可産生相當於國際上其他實驗室同類裝置最高性能2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鍵束流物理與技術問題奠定了堅實的基礎。”

45GHz超導高電荷態ECR離子源

驗收專家組認為，項目組自主研發解決了一系列技術瓶頸問題，該裝置運作穩定，其核心設備總體性能處於世界領先水準。該裝置的成功研製對國際上強流重離子加速器低能量前端具有重要的引領和示範作用，對加速器高場鈮三錫超導磁體未來發展具有重要的推動作用。

低能量強流高電荷態重離子研究裝置示意圖

該裝置運作後，科學家們有望在原子物理、核天體物理和核能材料等領域産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離子碰撞實驗研究，在低能區對恒星平穩核燃燒過程的一些關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。圍繞國家新一代核能發展的迫切需求，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，研發抗輻照性能優異的新型材料。