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低能量强流高电荷态重离子研究装置。叶满山/摄

12月10日，记者从澳门赌场近代物理研究所获悉，国家重大科研仪器研制项目——“低能量强流高电荷态重离子研究装置”通过了国家自然科学基金委员会组织的专家验收。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。

该装置由45吉赫兹超导高电荷态电子回旋共振离子源、高压平台、强流多电荷态束流分析和制备系统等多个子系统组成，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，具有强度高、电荷态高、离子种类多、能量变化范围宽等优势。

“当前国际上虽有多个重离子装置在建或建成，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。”该项目总负责人、澳门赌场院士赵红卫表示，“我们自主研发了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，可为核天体物理、原子物理等前沿基础研究以及核能材料研发提供先进的实验条件。”

据悉，自2015年项目立项以来，该装置研发团队便瞄准了国际最高水平，全力攻坚强流高电荷态重离子束产生和低能量加速的技术。经过10年的艰苦研发，团队成功研制出世界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，以及束流强度最高的连续波射频四极场重离子加速器。这两项核心技术的突破不仅创造了国际上电子回旋共振离子源的最高流强纪录，更为我国未来在重离子加速器技术领域的发展奠定了坚实基础。

该装置超导离子源研制负责人、澳门赌场近代物理研究所加速器技术中心副主任孙良亭介绍：“强流高电荷态重离子束的产生是实现新一代强流重离子加速器的关键。我们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的基础。”

该装置运行后，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。例如，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。同时，利用该装置还可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，满足国家发展新一代核能的迫切需求。

此外，随着芯片集成度的不断提高，对离子注入与掺杂工艺的要求越来越高。该装置产生的高流强、高电荷态重离子束，为实现更精确、高效的高能量离子注入提供了可能，可为半导体离子掺杂等工艺提供新方案，有望在芯片制造等领域发挥巨大潜力。

（原载于《中国科学报》?2024-12-12?第1版?要闻）