澳门赌场

2015年春，澳门赌场近代物理研究所（以下简称近代物理所）4个研究中心的科研骨干齐聚一堂。项目总负责人、澳门赌场院士赵红卫的话，如同一颗投入平静湖面的石子，激起层层涟漪：“国际重离子领域急需一台低能量强流重离子加速器装置，这一项目存在多项重大物理与技术挑战，但我们要尽快建一台。”

超导离子源研制负责人、近代物理所低能粒子束技术中心主任孙良亭介绍，面对“低能区重大需求”与技术封锁的双重挑战，这个当时平均年龄仅31岁的团队，决定自主研发多功能、小型化低能量重离子装置，并取名“LEAF”，即低能量强流高电荷态重离子研究装置。近日，该团队荣获澳门赌场第六届科苑名匠称号。

启航：挑战技术难题

LEAF启动之初，便遭遇了拦路虎。

超导高电荷态ECR离子源是LEAF的核心部件，铌三锡材料又是超导离子源技术的“心脏”。然而，当时国内在铌三锡导线绕制普通线圈方面，加工精度尚无法满足要求，更别说将其应用于复杂的超导离子源磁体制造。团队成员深知，唯有自主钻研，才能打破困境。

为了加工出合格的线圈，团队成员要将头发丝般粗细、薯片般酥脆的铌三锡超导线，按设计图密密匝匝缠绕700多圈，且误差精度控制在50微米以内。起初，因技术经验匮乏，缠绕的线圈如同杂乱无章的麻线团，但经他们反复试错和优化改进，最终完成了高精度铌三锡线圈的加工。

线圈绕好后，新的难题又来了——如何检测线圈的技术性能？面对这一技术空白，团队成员发扬“小马过河”精神，大胆推演、勇于尝试。他们通过无数次仿真试验，成功攻克了检测难题，在首次测试中就验证了自主研制的铌三锡超导线圈性能。

然而，超导磁铁装配过程又出现新挑战——如何控制其在强大电磁力作用下的应力分布，确保磁体结构的稳定性和可靠性？“我们尝试多种方法，效果都不理想。直到发现金属压力囊和键条技术的优势。”近代物理所高级工程师吴北民回忆说，“这项技术如同为超导磁体量身定制的‘紧身衣’，既能保证超导磁体在强大电磁力作用下的稳定性，又能灵活调整应力分布，满足不同实验工况的要求。”

在研制过程中，团队持续探索新的方法和工艺，对每个细节反复验证与优化。他们最终成功将金属囊的耐压能力从最初的两三兆帕提升至50兆帕，搭建起高场超导磁体装配平台，并且采用先进的应力分析方法和应变检测技术，实现了超导磁体样机及整机的成功研制。

加速：打造离子“高速公路”

离子从“发生器”中产生后，需进入“高速公路”加速。团队研制的连续波重离子RFQ加速器，如同在微观世界里打造了一条超级高速公路，能让20万亿个离子同时起飞，奔向实验靶端。

然而，建设这条“高速公路”并非易事。过去，大多数同类加速器加速的重离子束只是“涓涓细流”，而团队的目标是让重离子束形成“奔涌大河”。为实现这一目标，他们如同交通规划师，重新设计离子运动的“路线图”，让电磁场更精准地“引导”离子；同时对加速器进行结构优化，让离子束在高速运动时更“稳”，不易散开。

张周礼在2004年以硕博连读方式入所。初入此道，他心中满是疑惑：“为何一定要执着于RFQ加速器研究？”“你有所不知，RFQ加速器虽体积不大，能量也不算高，但其功能之强大、结构之复杂，是其他加速器难以比拟的。它是最具挑战性、最能激发科研热情，也最能带来成就感的科研项目。”导师的话让张周礼豁然开朗，坚定了他研制RFQ加速器的决心。

在研发过程中，最大挑战是如何实现高电荷态、高流强的束流加速。当时，国内外的研究大多集中在低流强领域，而张周礼立志攻克20毫安的高流强难题。为实现这一目标，团队采用全新的动力学设计方案——均温法，最终战胜高流强带来的技术挑战。

“这一技术突破的意义在于，未来这类加速器能更高效地为重离子科学研究服务，为先进材料、核能技术、先进放疗等领域提供持续稳定的离子束。”孙良亭表示，就像从“间歇供水”升级到“全天候高压供水”，效率和实用性都大大提升。

升级：调配“鸡尾酒束”

在重离子应用领域，尤其是核能材料研究中，能够让不同重离子束像训练有素的车队一样精准配合至关重要。为此，团队给加速器安装了一套“速度调节器”，就像给高速公路设计了智能调度系统。

以往，一条车道只能跑一种车——单一离子束。如今，通过这套系统，不仅能让3种离子束在一条车道上跑，还能通过调节速度，让这些“离子车”齐刷刷到达终点。这种多离子混合束被形象地称为“鸡尾酒束”，能够满足更复杂实验的需求。

离子源室副主任杨尧回忆，科研过程中，DTL调能系统的研制尤为艰难。但最终他们研制出的DTL调能系统在低能强流高电荷态等关键技术指标上均达到国际领先水平，特别是在束流强度方面，远超国际同类装置。

孙良亭介绍：“我们的束流强度指标现在是国际之最。以氧离子束为例，国际指标大概在0.6毫安左右，而我们达到了1.1毫安。同时，我们还将束流能散度水平提高了一个量级，为核物理学家提供了更精确、稳定的实验条件。”

目前，LEAF装置已通过国家验收，为国内外60多个实验提供了丰富的束流，供束1.3万小时以上，取得了一批重要的研究成果。

但团队并未停下前进的脚步。孙良亭表示：“一方面，我们将进一步优化装置性能，提高束流强度和稳定性；另一方面，我们将积极探索该装置在更多领域的应用潜力，如新材料研发、放射性同位素生产等。”

（原载于《中国科学报》?2025-07-02?第4版?综合）