12月10日，記者從中國科學院獲悉，由中國科學院近代物理研究所歷經(jīng)十年研制的國際首臺“低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置（LEAF）”，日前通過了國家自然科學基金委員會專家組的現(xiàn)場驗收，再添國之利器。

低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置示意圖。中國科學院近代物理研究所供圖

該裝置由45吉赫茲超導高電荷態(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。

45吉赫茲超導高電荷態(tài)ECR離子源。中國科學院近代物理研究所供圖

十年磨一劍，自立項以來，中國科學院近代物理所裝置研發(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，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)造了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。

低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置。中國科學院近代物理研究所供圖

據(jù)了解，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。依托不斷升級換代的離子加速器和不斷發(fā)展的加速器新技術，離子束物理前沿研究持續(xù)深化著人們對物質世界的認知，其應用技術也被廣泛應用于不同領域。

該項目總負責人、中國科學院院士趙紅衛(wèi)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(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，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(fā)等重要應用提供先進的實驗條件?！?/span>

驗收專家組認為，項目組完成了計劃書規(guī)定的各項任務，達到了設計指標。并且，自主研發(fā)解決了一系列技術瓶頸問題，該裝置運行穩(wěn)定，其核心設備總體性能處于世界領先水平。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。

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中心副主任孫良亭表示：“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鍵，我們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。”

趙紅衛(wèi)認為，該裝置運行后，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(fā)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(fā)抗輻照性能優(yōu)異的新型材料。

來源： 中國青年報客戶端