科研人員成功加速高熔點鉭離子

近期，中國科學院近代物理研究所在HIRFL加速器上首次成功加速能量為12.5MeV/u的181Ta31+束流，為國內外30多家用戶的單粒子效應及輻照實驗提供了累計超過200小時的束流，填補了國內單粒子效應實驗工程關鍵考核點空白。

本次成功加速Ta離子，是對蘭州重離子加速器數個工作狀態極限的挑戰。Ta的熔點是2996℃，是高熔點金屬，難以獲得其高離化態、高產額離子束流。此外，Ta離子在注入器SFC加速過程中的磁剛度低、接近設計場強的最低正常工作極限，而在主加速器SSC加速的磁剛度卻很高、接近最大設計磁場。超導離子源SECRAL採用雙頻24GHz微波技術與等離子體濺射方法，在低引出電壓的情況下，克服強空間電荷效應產生並引出31+的高電荷態Ta離子束流。在低場強情況下，SFC諧波線圈產生的諧波分量嚴重影響等時場，造成加速軌道形變、引出束流能量偏低，重離子加速器運行人員獨創性地採用了單組諧波線圈（共4組）束流引出技術，實現了標稱能量的束流引出。SSC加速克服了弱流強注入及引出、高場強下等時性變差等難題，成功調出了束流。

高電荷態重離子Ta束流的加速成功，表明蘭州重離子加速器國家實驗室緊密結合國防重大戰略需求，不斷拓廣輻射源的LET範圍，填補了國內重離子LET從73-87MeV·cm2/mg的空白，實現了75MeV·cm2/mg工程考核點，對開展新材料、新工藝、新結構電子器件的單粒子效應研究，建立新型器件單粒子效應模擬模型和資料庫，提升我國電子器件單粒子效應檢測和評估的能力有著重要意義。

圖1.離子源SECRAL分析產生的Ta

31+離子束圖譜

圖2.SFC及SSC引出束流信號

來源：中國科學院近代物理研究所

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