中國原子能科學(xué)研究院近日傳來振奮人心的消息，該研究院成功為哈爾濱工程大學(xué)定制了一套先進(jìn)的串列加速器系統(tǒng)，并已順利通過驗(yàn)收。這一系統(tǒng)包含兩臺(tái)國內(nèi)首屈一指的串列加速器，分別是2×1.7MV和2×3MV型號(hào)，且完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
作為國內(nèi)首套商品化的串列加速器，這一成果標(biāo)志著我國在高端核科學(xué)儀器制造領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，徹底打破了國際技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了自主可控。此前，全球僅有兩家公司具備此類產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。
串列加速器被譽(yù)為核科學(xué)研究的“心臟”，廣泛應(yīng)用于核物理、單粒子效應(yīng)、材料科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，并對(duì)半導(dǎo)體高能離子注入、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要推動(dòng)作用。中國原子能科學(xué)研究院科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)三年刻苦攻關(guān)，攻克了兆伏級(jí)高壓產(chǎn)生、加速管等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，最終成功研制出這一系統(tǒng)。
此次為哈爾濱工程大學(xué)量身定制的串列加速器系統(tǒng)，包含兩臺(tái)加速器及四個(gè)終端靶室。其中，2×1.7MV和2×3.0MV加速器分別能提供最高1.7MV和3.0MV的端電壓，集成了多種負(fù)離子源，能夠涵蓋從H、He到Au的幾乎所有離子種類（惰性氣體除外）。
該系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于“一機(jī)多用、兩機(jī)合用”，特別設(shè)計(jì)了雙束注入和輻照腐蝕靶室，能夠在“雙束輻照、高溫、腐蝕”等多物理場耦合作用下研究材料的輻照特性。這一系統(tǒng)已成為哈爾濱工程大學(xué)“三海一核”交叉學(xué)科建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)，將為我國核材料基礎(chǔ)研究、輻射效應(yīng)評(píng)估等領(lǐng)域提供高質(zhì)量的束流服務(wù)，助力相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新突破。
以下是該串列加速器系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)：2×1.7MV加速器端電壓范圍為0.15~1.7MV，穩(wěn)定度高達(dá)0.5‰；2×3.0MV加速器端電壓范圍為0.5~3.0MV，同樣具備0.5‰的穩(wěn)定度。典型離子束流強(qiáng)涵蓋從H離子到Au離子的多個(gè)種類，且具備室溫至800℃的高溫注入能力和1mm至2cm的束斑尺寸。
該系統(tǒng)還具備強(qiáng)大的核分析功能，包括盧瑟福背散射分析、溝道盧瑟福背散射分析和質(zhì)子激發(fā)X熒光分析等。目前，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于反應(yīng)堆材料輻照效應(yīng)研究、電子器件輻射效應(yīng)評(píng)估、離子束分析技術(shù)應(yīng)用開發(fā)、半導(dǎo)體注入工藝研究以及輻射計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)研究等領(lǐng)域。
哈爾濱工程大學(xué)還擁有一臺(tái)10MV直線電子加速器，該加速器具備“電子束輻照”和“工業(yè)CT”兩種運(yùn)行模式，可自由切換。其束流功率達(dá)到5kW，通過柵控電子槍發(fā)射電子束，行波加速管加速，偏轉(zhuǎn)磁鐵調(diào)整方向，實(shí)現(xiàn)多能量輸出。該加速器已正式投入運(yùn)行，為行業(yè)提供開放服務(wù)。
該電子加速器的主要功能和參數(shù)包括：能量可調(diào)范圍為6/8/10MeV，束流功率為5kW，掃描寬度為55cm。在工業(yè)CT模式下，具備三代CT/DR掃描模式，空間分辨率為1線對(duì)/mm，等效鋼厚度為250mm，工件直徑為500mm，掃描高度為800mm，最大工件重量為500kg。其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋電子束輻射滅菌、工業(yè)CT無損成像、輻射育種、材料改性、輻射化學(xué)以及“三廢”輻射處理等。
中國原子能科學(xué)研究院表示，未來將繼續(xù)致力于新型號(hào)串列加速器的研發(fā)，不斷拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，并積極尋求與國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的合作，共同推動(dòng)我國高端儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。
