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走近大科学装置:兰州重离子加速器

2021-11-04 15:26     来源:科技创新与成果转化     重离子加速器核物理
原子核物理是物理学的一个分支学科。利用加速到各种不同能量的重离子轰击原子核,研究核结构和运动变化规律。这是近20多年来原子核物理学的一个活跃的前沿领域。重离子束也用来研究原子、分子以及凝聚态的结构和性质,已开始应用到放射生物学、放射诊断和放射治疗等方面。

重离子加速器

离子加速器是指用来加速比α粒子重的离子加速器,有时也可用来加速质子。通过重离子加速器可以将大量的重离子加速到很高的速度,甚至接近光速,高速的重离子形成重离子束,用于开展重离子物理研究,在工农业生产、医疗卫生、科学技术、国防建设等各个方面也都有重要而广泛的应用。

世界重离子加速器

最大的重离子回旋加速器——法国国家重离子加速器GANIL 已在法国卡昂建成。GANIL是一个由两台大型普通(非超导)回旋加速器组成的串列系统,两级串列设计是现今在重离子回旋加速器中达到较高能量的有效途径。


离子加速器GANIL
 
日本千叶市建成的HIMAC是世界上第一座以医疗为目的建设的重离子加速器,1994年开始进行临床试验,经历10年时间将碳离子治疗成为一般癌症治疗手段之一。

兰州重离子加速器

兰州重离子加速器是中国科学院近代物理研究所负责设计和建造的我国第一台大型重离子加速器系统,由离子源、注入器、主加速器、8个实验终端以及束流运输线等主要部分组成,注入器是一台改建的能量常数为69的1.7米扇聚焦回旋加速器,主加速器是一台能量常数为450的大型分离扇回旋加速器。注入器与主加速器联合运行,可以把C到Xe的重离子分别加速到100~10MeV/u的能量。1997年7月在HIRFL上建成一条具有创新性的放射性次级束流线(RIBLL),为我国开展放射性束物理这一国际前沿领域的研究创造了条件。1998年,跨世纪的国家重大科学工程-兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)已开始实施。它不仅能使HIRFL在世界上继续保持先进地位,而且能以更先进的实验条件使我国在重离子物理前沿取得新的突破。


兰州重离子加速器

科研成果

兰州重离子加速器在交叉学科研究方面也发挥了巨大作用。依托该装置开展了重离子治疗肿瘤的基础研究和关键技术攻关,先后建成浅层和深层治疗肿瘤终端,临床试验治疗肿瘤研究取得了显著疗效,使中国成为继美国、德国、日本之后,世界上第四个实现重离子治疗肿瘤的国家;建成了单粒子效应地面模拟实验平台,为卫星和飞船上的航天半导体器件抗辐射性能及其加固提供了关键的测试平台,为航天器的安全运行提供了重要的技术保证;发展了重离子辐照技术,研制成功多种新型材料;利用重离子诱变技术培育出春小麦、甜高粱、当归、瓜果、花卉等作物的优良新品种,微生物新菌种和新药,取得了显著的社会经济效益。
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