作者:刘晓倩 李嘉懿 来源:中国科学报 发布时间:2019/9/12 23:35:18
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科学家刷新高电荷态铀离子束流强度

 

9月12日,记者从中国科学院近代物理研究所获悉,该所离子源研究组利用24GHz和18GHz双频微波加热的方法以及感应加热高温蒸发炉,238U33+ 450 微安、238U42+ 60 微安、238U46+ 26微安和238U54+ 2.6微安等高电荷态铀离子束,刷新了高电荷态铀离子束流强度世界纪录。该成果为国家“十二五”重大科技基础设施“强流重离子加速器装置HIAF”提供强流高电荷态极重离子束奠定了基础。

据介绍,核物理是通过原子核反应研究物质核微观层次上的基本结构和相互作用。重要核反应的截面一般都非常低,要提高核反应事件率使重离子核物理获得突破性发现,瓶颈之一是如何提高加速器的重离子束流强度,提高重离子束流强度的关键是高电荷态离子源。超导ECR(电子回旋共振)离子源是产生强流高电荷态离子束的磁约束等离子体装置,兰州重离子加速器研究装置所需的高电荷态重离子束主要由超导ECR离子源提供。

目前,绝大部分高电荷态重离子束流强度的世界纪录都由近代物理研究所的超导ECR离子源产生或保持,只有高电荷态铀离子束的束流强度由于材料性能等原因稍逊于美国劳伦斯伯克利国家实验室的超导ECR离子源。

该研究组通过数年的深入研究,自主研制成功高稳定性感应加热高温蒸发炉,可以在4特斯拉强磁场和超过2000度高温的条件下长期稳定工作,解决了铀蒸汽稳定供应问题。利用超导磁约束结构、磁场新构型和微波馈入新方法,该研究组解决了高电荷态等离子体约束和电子碰撞电离产生并引出高电荷态离子束的问题。该研究组还首次把Vlasov型微波辐射器应用于超导ECR离子源,改善了加热ECR等离子体的微波功率分布,提高了微波加热ECR等离子体的效率,形成了利于高电荷态离子产生的热电子能量和密度分布,在相同微波功率下把产生的高电荷态离子束流强度提高了13%~30%。

该研究工作得到中科院大科学装置维修改造项目、国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划等资助。

 
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