HIRFL首次成功加速高熔点钽离子 填补国内单粒子效应实验工程关键考核点空白

  近期,中国科学院近代物理研究所在HIRFL加速器上首次成功加速能量为12.5MeV/u181Ta31+束流,为国内外30多家用户的单粒子效应及辐照实验提供了累计超过200小时的束流,填补了国内单粒子效应实验工程关键考核点空白。 

  本次成功加速Ta离子,是对兰州重离子加速器数个工作状态极限的挑战。Ta的熔点是2996,是高熔点金属,难以获得其高离化态、高产额离子束流。另外,Ta离子在注入器SFC加速过程中的磁刚度很低、接近设计场强的最低正常工作极限,而在主加速器SSC加速的磁刚度却很高、接近最大设计磁场。超导离子源SECRAL采用双频24GHz微波技术与等离子体溅射方法,在低引出电压的情况下,克服强空间电荷效应产生并引出31+的高电荷态Ta离子束流。在低场强情况下,SFC谐波线圈产生的谐波分量严重影响等时场,造成加速轨道形变、引出束流能量偏低,为此重离子加速器运行人员独创性地采用了单组谐波线圈(共4组)束流引出技术,实现了标称能量的束流引出。SSC加速克服了弱流强注入及引出、高场强下等时性变差等难题,成功调出了束流。 

  高电荷态重离子Ta束流的加速成功,表明兰州重离子加速器国家实验室紧密结合我国国防重大战略需求,不断拓广辐射源的LET范围,填补国内重离子LET73-87MeV·cm2/mg的空白,实现了75MeV·cm2/mg工程考核点,对于开展新材料、新工艺、新结构电子器件的单粒子效应研究,建立新型器件单粒子效应仿真模型和数据库,提升我国电子器件单粒子效应检测和评估的能力,有着极其重要的意义。 

 

  1:离子源SECRAL分析产生的Ta31+离子束图谱 

 

  2SFCSSC引出束流信号 

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中国科学院近代物理研究所

近代物理所的定位是重离子科学和先进核能技术研究,目标是建成在国际上有重大影响的重离子科学研究中心和国际先进核裂变能技术研发中心,主要研究方向有:先进加速器技术研究、原子核物理、强子物理、核天体物理、核化学与放射化学、ads散裂靶研究、先进反应堆研究、高离化态原子物理、高能量密度物理、重离子治癌研究、重离子辐照材料研究、辐照生物效应研究、核辐射探测器及核电子学研制等。

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