质子加速器

日本大强度质子加速器(j-PARC)的一个核心设备12月23日正式启用，今后科研人员将主要利用加速器产生的中子进行高性能材料和新药开发等研究。 　　位于茨城县东海村的日本大强度质子加速器是由日本原子能研究开发机构和高能加速器研究机构共同建设的。它由一个330米长的线性加速器和两个同步加速器组成。质子速度经过3个阶段提升可接近光速。用如此高速度的质子轰击金属的原子核，原子核会被击碎并释放出中子、反质子、μ介子、K介子等粒子。 　　利用释放出的中子，科研人员可探究物质的细微构造，以帮助开发新药、高温超导材料、纳米材料以及燃料电池新材料等。日本原子能研究开发机构科学家西川信一说，一些大学、研究机构和企业已获准利用这一科研设备开展61项课题研究。 　　质子加速器是探索宇宙形成和粒子微观物质结构的基础研究装置之一，日本大强度质子加速器是该领域利用中子进行研究的重要设备，也是目前全球最重要的大强度质子加速器之一。

世界首台百兆电子伏紧凑型质子回旋加速器首次出束现场。 　　调束指令发出，低能量的负氢离子在电场和磁场的作用下不断旋转并加速，在达到百兆电子伏后并引出时，荧光靶上出现一道蓝色的光斑。中核集团中国原子能科学研究院自主研发的世界首台100MeV(兆电子伏)质子回旋加速器4日首次调试出束，标志着该院承建的国家重点科技工程&mdash &mdash HI-13串列加速器升级工程的关键实验设施建成，也标志该工程重大里程碑节点的实现。这将使我国跻身少数几个拥有新一代放射性核束加速器的国家。 　　ＨＩ－１３串列加速器是我国上世纪８０年代初从美国引进的唯一一台大型静电式串列加速器，曾为我国核物理基础研究、核技术应用开发等发挥了重要作用。为适应国内外科学技术发展形势，构筑我国加速器装置先进试验平台，２００３年７月，ＨＩ－１３串列加速器升级工程经原国防科工委批准立项。工程建成后将在已有串列加速器实验室的基础上，逐步形成一器多用、多器合用、多领域、多学科的科学研究平台，填补我国中能强流质子回旋加速器、高分辨同位素分离器和超导重离子直线加速器的空白，达到目前国际同类装置的先进水平，使我国成为少数几个拥有新一代放射性核束加速器的国家之一。 此次建成的１００兆电子伏质子回旋加速器直径６．１６米，是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器，也是我国目前自主创新、自行研制的能量最高的质子回旋加速器。它的研制成功，表明我国掌握了特大型超精密磁工艺技术、大功率高稳定度高频技术、大抽速低温真空技术等一批质子回旋加速器核心技术，取得了一系列创新性成果。 据介绍，加速器是核科学研究的重要平台，ＨＩ－１３串列加速器升级工程建成后，将广泛应用于核科学技术、核物理、材料科学、生命科学等基础研究和能源、医疗健康等核技术应用研究。 中国原子能科学研究院是我国加速器起步和发展的摇篮，１９５８年，我国第一台回旋加速器在这里建成，开创了我国原子能事业的新时代。６０多年来，原子能院引进、开发了各种能量和类型的加速器３０多台，为我国低能核物理实验、&ldquo 两弹一星&rdquo 的研究、国民经济发展等做出了重要贡献。

5月25日，记者从中国科学院国家空间科学中心获悉，位于北京怀柔科学城的怀柔50兆电子伏特（MeV）质子回旋加速器设备完成试运行，正式交付使用。该加速器主要用于开展空间辐射测试，将为空间辐射环境效应测试与分析、空间抗辐射防护设计与应用研究提供测试条件，支撑辐射环境探测及空间辐射环境应用，为我国航天器和航天员的安全保驾护航。在复杂的太空环境中，高能质子是空间辐射的重要来源，且能穿透航天器外壳进入航天器内部，对航天器的芯片和材料造成辐射损伤，对航天员的健康和航天设备的正常工作构成严重威胁。若能在地面通过相关装置模拟出太空的辐射环境，开展相关研究，就能更方便地对辐射环境进行控制，对辐射过程相关参数进行监测，更加深入地了解空间辐射环境效应的规律特征。在此基础上，可以对航天器相关器件和航天服进行抗核加固，使其能够抵抗恶劣的空间环境。但是，目前国内空间辐射效应测试条件较欧美等航天强国还存在差距。2017年开始，中国科学院国家空间科学中心以空间科学系列卫星的抗辐射分析测试为牵引，提出设计要求，由中国原子能科学研究院研制出这套50MeV质子回旋加速器。怀柔50MeV质子回旋加速器设施是北京怀柔科学城第一批交叉研究平台之一的“空间科学卫星系列及有效载荷研制测试保障平台”中的重要组成部分，主要由主磁铁、主线圈、高频系统、真空系统、离子源与注入线、束流管线、控制系统和剂量监测与安全联锁系统等部分组成，加速器结构紧凑、体积小、效率高、调节方便，关键技术指标达到国际先进水平，填补了国内30-50MeV能量段质子辐照试验条件的空白。怀柔50MeV质子回旋加速器于2017年获得立项批复启动建设；2022年7月加速器首次成功出束，进入束流精细调节和试运行阶段；2023年4月完成技术验收测试。加速器在试运行阶段先后为航天科技集团五院、中国航天员训练中心、中国科学技术大学、中国科学院微电子研究所等国内30余家单位开展了单机、电路板级、器件、材料等系列样品的质子辐照实验测试。据悉，未来，怀柔50MeV质子回旋加速器将继续发挥北京怀柔科学城核心区的区位和大科学装置集群测试优势，在光电及线性器件位移损伤效应、低轨道航天器单粒子效应、太阳电池辐射损伤效应、航天员空间环境安全保障等领域的中发挥重要作用。

p 　　6月5日至6日，中国科学院重大科技任务局组织测试专家组对中国科学院近代物理研究所和高能物理研究所联合研制的ADS先导专项25MeV超导质子直线加速器进行了现场测试。测试专家组由中国科学技术大学、北京大学、清华大学、兰州大学、上海应用物理研究所和近代物理所等单位的专家组成，中科院院士、近代物理所研究员魏宝文担任测试组组长。 /p p 　　测试专家组听取了近代物理所研究员何源关于“ADS超导直线加速器研制报告和现场测试大纲”的报告，审议了测试方案，亲自记录了加速器的测试运行指标。专家组于6月5日对脉冲束流指标进行了现场测试，测试结果为质子束能量26.1MeV、脉冲流强12.6mA 6日继续对连续束流指标进行了现场测试，测试结果为质子束能量≥25.0MeV、连续束流强150-200μA。由于辐射剂量限制，连续波束流在稳定运行1分钟后主动停止了测试运行。ADS超导质子直线加速器现场测试结果达到了ADS先导专项中束流能量25MeV的既定指标要求，脉冲流强超过了设计值10mA。此次测试达标，在国际上第一次实现了能量25MeV的超导质子直线加速器连续波束流，为后续近代物理所承担的国家重大科学基础设施——加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)的建设打下了坚实基础。 /p p 　　ADS先导专项25MeV超导质子直线加速器于2011年开始研制，在国外对相关技术限制合作的情况下，始终秉承着独立创新的科研态度、自主研发的奋斗精神，先后突破了一系列关键技术。本次测试结果，是继基于半波长谐振型超导腔(HWR)和轮辐型超导腔(Spoke)两种技术路线的注入器先后实现达标测试后的又一个里程碑，也标志着我国强流超导直线加速器继续保持着连续波超导质子直线加速器的国际领先水平。这台超导质子直线加速器也将作为国际样机，成为开展强流、高功率超导直线加速器合作研究的国际平台。 /p p style=" text-align: center " img title=" 01.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/bb9a1ae3-e5e8-4998-bc19-2525d1835e52.jpg" / /p p style=" text-align: center " 测试结果 /p p style=" text-align: center " img title=" 02.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/a45bb9cc-516c-4b80-a04d-02edd971e006.jpg" / /p p style=" text-align: center " 会议现场 /p p style=" text-align: center " img width=" 600" height=" 130" title=" 03.jpg" style=" width: 600px height: 130px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/33dd9cad-dc5f-4eeb-91c4-e89e1454a2e9.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 加速器运行控制室运行测试大屏 /p p style=" text-align: center " img width=" 520" height=" 294" title=" 04.jpg" style=" width: 520px height: 294px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/4cf59b8a-b574-4114-bd79-f025c5ea2249.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 25MeV连续波超导质子直线加速器(一) /p p style=" text-align: center " img width=" 520" height=" 292" title=" 05.jpg" style=" width: 520px height: 292px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/d33e944a-7ce7-4185-8d1a-2de8eaa0f362.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p /p p style=" text-align: center " & nbsp 25MeV连续波超导质子直线加速器(二) /p p /p p /p p /p p /p p /p p /p

欧洲自由电子激光装置(EXFEL)及反质子和离子研究装置(FAIR)是德国牵头组织的两个国际合作重大科学装置，我国参与了其中部分探测器研制、低温系统研究、高性能波荡器研制、超导材料及特殊材料研究等，主要目的是跟踪国际物理学最前沿的发展趋势、开展相关关键技术研究、锻炼科研队伍、提高基础研究水平。 　　973计划项目“自由电子激光装置和反质子加速器重大基础研究”自立项以来，在FAIR加速器相关科学问题研究、大型实验探测器研究，EXFEL高性能超长波荡器系统物理及关键技术研究、大型恒温器关键技术研究、超导加速器用超导腔以及大晶粒高纯铌片的研制等方面取得多项重要进展。例如：在反质子加速器重大基础研究方面，完成了大型室温和超导二极磁铁样机的研制，并通过了国内外专家测试，同时完成了非烘烤超高实验真空样机研制和测试，主要性能达到或超过了设计指标，达到国际先进水平 在高性能超长波荡器系统物理及关键技术研究方面，我国研究人员参加了德国组织的波荡器系统总体设计、组织开展样机研究及磁测实验，了解并逐步掌握了高性能波荡器涉及的理论和关键技术 在大型恒温器关键技术研究方面，对最关键的漏热和支撑部件进行专门研究，在液氮冷激、压力、真空、漏率等环节攻克了一系列难关，成功研制出高质量，符合和优于国际标准的EXFEL恒温器样机，样机在零下271度低温实验下，各项指标均优于设计标准，并已经被德国成功应用在其试验装置上，为今后国内各种大型恒温器的研制奠定了研究基础 在超导腔相关的研究方面，研制出了用于超导加速腔的大晶粒高纯高性能的铌片，各项性能指标均能满足要求，并已研制出低电阻玻璃和高计数率MRPC样机。在超导加速器用大晶粒高纯铌片的研制、大晶粒9-CELL超导腔的研制和物理性能研究方面取得重要进展，材料性能达到国际先进水平，东方钽业已列入EXFEL供应商名单 在STAR-TOF MRPC探测器的生产方面，成功研制并批量生产了MRPC探测器，产品合格率超过95%，已提供RHIC-STAR使用。此外，在加速器设计思想、新材料和特殊材料性能探索和使用方面也取得了多项成果。 　　该项目由中国科学院高能物理所姜晓明研究员为首席科学家，近代物理所、北京大学、清华大学、东方钽业集团等研究单位参加。8月6-7日，项目年会在宁夏银川举行，陈佳洱、王乃彦、陈和生、张焕乔、方守贤、陈森玉、何季麟等来自国内高能物理、加速器和特殊材料研究的专家，科技部基础研究司、中科院基础局负责人参加了会议。

7月17日，中国科学院国家空间科学中心在北京市怀柔科学城第一批交叉研究平台项目——“空间科学卫星系列及有效载荷研制测试保障平台”支持下建设的空间辐射效应分析试验平台暨怀柔（50MeV）质子回旋加速器设施（HuaiRou Proton Cyclotron Facility，HRPCF）试运行出束，将能量约30MeV的质子引出传输至实验大厅实验终端处，在直径15cm的荧光靶上获得了2nA/cm2的束流，如图1所示，为后续全面试运行奠定基础。HRPCF设施主要由主磁铁、主线圈、高频系统、真空系统、离子源与注入线、束流管线、控制系统和剂量监测与安全联锁系统等组成，其完整布局如图2所示。该设施的运行服务可为我国的空间科学、技术与应用相关的光电及线性器件位移损伤效应、低轨道航天器单粒子效应、太阳电池辐射损伤效应、航天员安全保障及空间生物学研究生物辐射效应等的研究、发展与应用提供重要模拟实验支撑。图1 加速器实验终端（左）处的荧光靶上束流（右）图2 怀柔（50MeV）质子回旋加速器设施全景照片

p style=" text-indent: 2em " 由中国科学家自主研制的最紧凑型超导回旋质子治疗系统加速器近日顺利引出200MeV的质子束流，实现高能量级超导回旋加速器技术的关键突破，标志着国产最紧凑型超导回旋质子加速器研制成功。 /p p style=" text-indent: 2em " 据介绍，合肥质子治疗系统研发团队依靠自主创新日夜攻关，研制成功该加速器，相比较国际上同类装置，其超导磁体电流密度是国内外同类装置磁体水平的3倍；静电电场达到170kV/cm国际最高应用水平；加速器实现3.0T最高场强；直径缩小25%，仅2.2m，重量降低50%，总重不超过50t。这是目前世界上最紧凑型的质子加速器，具有体积更小、重量更轻、耗能更低、精度更高、能量切换更快的显著特点。 /p p style=" text-indent: 2em " 科研人员依托合肥综合性国家科学中心创新平台，在建设运行国家重大科技基础设施中凝炼关键技术，加速推动大科学装置衍生技术的落地生根，将聚变大科学工程项目中的超导、磁体、低温等大科学工程衍生技术应用于我国大健康产业发展和高端医疗装备产业。 /p p style=" text-indent: 2em " 质子治疗是国际上先进的治疗肿瘤方法，合肥质子治疗系统研发团队正在加快建设国产紧凑型超导回旋质子系统，期望未来在合肥建成世界一流水平的离子医学中心，实现超导质子系统的国产化和产业化。 /p p br/ /p

p 　　为加强国家重点研发计划“数字诊疗装备研发”重点专项重点项目过程管理，对华工科技股份有限公司承担的“基于超导回旋加速器的质子放疗装备研发”项目的组织实施进行推进，生物中心成立了由数字诊疗专项专家组成员、相关技术专家、财务专家、工程专家等8位专家组成的项目推进专家组，并于2017年12月12日在武汉组织召开了该项目的工作推进会。此次项目推进工作由生物中心董志峰带队，推进专家组成员、生物中心化学药与医疗器械处相关人员出席了会议。武汉市委常委、副市长李有祥，湖北省科技厅副厅长吴麟章，武汉市科技局局长李记泽，项目参与单位华中科技大学党委书记路钢，项目顾问段正澄院士参加会议并讲话。项目负责人马新强以及项目组成员共90余人参与了会议。 /p p 　　会上，项目相关负责人对项目总体进展、设备研发进度、临床基地及研发生产基地建设、质量体系建设等情况进行了汇报，项目推进组专家查阅了相关文件资料，就项目进展情况及存在的问题与项目相关负责人员进行了深入的交流与讨论，并实地考察了项目承担单位华工科技产业股份有限公司质子放疗装备的研发现场。 /p p 　　在深入了解项目进展情况及充分交流讨论的基础上，推进组专家形成了相关意见并现场反馈给项目组。项目组代表表示将严格按照生物中心的要求及推进组的意见，进一步明确项目里程碑目标，加快推进项目实施，争取按期完成项目。 /p

甘肃武威重离子中心治疗室，医生正用仪器给一名肿瘤患者进行碳离子放疗… … 这套治疗系统就是我国首台具备自主知识产权的重离子治疗肿瘤专用装置（即医用重离子加速器/碳离子治疗系统）。它由中科院近代物理研究所及其产业化公司研制和运行维护，由武威肿瘤医院负责临床运营。　　这一装置的成功应用，标志着我国成为全球第四个拥有自主研发重离子治疗系统和临床应用能力的国家，实现我国在大型医疗设备研制方面的历史性突破，我国高端医疗器械装备国产化迈出了新的步伐。甘肃武威碳离子治疗装置。中国科学院近代物理研究所供图　　医用重离子加速器建立在我国科研人员对重离子物理研究的突破性认识上　　甘肃武威重离子中心的这套装置，核心是医用重离子加速器。它脱胎于中科院近代物理所建造的重大科学装置兰州重离子加速器，建立在我国科研人员对重离子物理研究的突破性认识上。　　截至目前，人类已知的、归入元素周期表的元素共有118种，大多数都有同位素。例如氢的同位素有氕氘氚，碳的同位素有碳12、碳13和碳14等。科研人员了解和利用这些元素、同位素，为工业、农业和医学等领域服务。　　射线能够以波或者粒子的形式穿过空间或物质释放能量，人类在医学上运用放射性元素和同位素消灭肿瘤的历史已有许多年。包括伽马射线和X射线的光子放疗、质子束的质子放疗，还有碳离子束的重离子放疗。　　其中，重离子放疗具备明显优势。中国工程院院士、中科院近代物理所副所长夏佳文介绍，光子射线穿透人体健康组织时能量损耗较大，到达肿瘤时剂量变弱了。碳离子更像一枚精准制导的武器，能直抵病灶，集中释放能量，消杀癌细胞。其次，碳离子束对肿瘤DNA实施双链断裂的概率更高，相比其他放疗的单链断裂，更能防止癌细胞的残留和复发。令人振奋的是，碳离子放疗对健康人体组织产生破坏极小，不仅可以精准攻击并消灭肿瘤，而且治疗中无痛、副作用小，避免“杀敌一千，自损八百”的现象。正因如此，碳离子放疗是目前国际上公认的先进放疗手段。　　我国在重离子领域的技术积累长达60余年。从“一五”期间中科院近代物理所建设1.5米回旋加速器为核物理研究夯实基础，到1988年建成我国第一台大型重离子研究装置兰州重离子加速器，再到“九五”期间研制出兰州重离子加速器冷却储存环，依托历代大科学工程和大科学装置，我国重离子研究呈现良好的发展局面。　　依托雄厚的基础研究支撑和原创成果积累，1993年起，科研人员将目光投向重离子治疗癌症。2020年3月，我国首台具备自主知识产权的碳离子治疗系统在武威投入临床应用。　　曾担任中科院近代物理所所长的中科院兰州分院院长肖国青自豪地说：“我们自主研发的这套‘回旋注入+同步主加速器’组合重离子医用装置，在主加速器的磁聚焦结构和注入方式上，实现了国产重离子治疗设备零的突破，走出一条从基础研究、技术研发、产品示范到产业化应用的全产业链自主创新之路。”　　将重离子基础研究成果转化成现实应用，凝结了科研和工程技术人员近30年的心血汗水　　将重离子基础研究成果转化成现实应用，把科研装置变成医疗器械，听起来只有一步之遥，做起来却隔着万水千山，凝结了我国科研和工程技术人员近30年的心血和汗水。　　跨越性成就的背后，是整个医用重离子加速器团队攻克了三大难题。　　从“大”变“小”。每座大科学装置都融合了最顶尖的技术和最复杂的工艺，重离子加速器也不例外——外观体积巨大，内部精细无比。想把一个庞然大物放进医院，不是单纯意义上建造一个“缩小版”，而是需要在理论设计上有所突破，通过技术创新使得加速器周长更短、结构更紧凑。　　从“粗”到“细”。要把一张理论图纸变成加工图纸，挑战很大。由于科研和医疗的试验要求各有侧重，想做出一台真正的医疗器械，就要重新调整工艺细节，这对设备的加工制造提出了很高要求。例如，重离子束“打”在肿瘤上，要求束斑中心位置稳定性误差极小，相关工艺必须更细更精密。再比如，用重离子帮助患者治病，必须保证仪器运转的稳定与可靠。　　从“专”到“全”。我国把医疗器械的安全性放在首位，相应对医疗器械的资格审批、规范制定、追溯流程都十分严格。此前，医用重离子加速器在国内尚未有统一产品标准和检测方案。为了确保万无一失，国家对中科院近代物理所等单位研制的第一台医用重离子加速器审核，可谓是“严上加严”。　　为了克服道道难关，中科院近代物理所的科研人员、产业化公司的技术人员、当地的医生们团结协作，边学边改，边检边调，开始了艰苦的工程化过程。中科院近代物理所产业化企业、国科离子医疗科技有限公司董事长马力祯回忆：“2018年，为了给相关审批部门提供严谨的检测报告，光准备的资料就堆满了房间，甚至用小车才拉得动。如果达不到医用标准，这台重离子加速器就是一堆废铁。”　　从无到有，一步步走向产业化，团队不是闭门造车，而是注重市场牵引，要做满足医患需求的医疗器械。　　马力祯介绍，他们曾经认为患者接受治疗，只需按照传统方式躺在病床上就可以。后来调研发现，用机械臂把患者抬起来，与加速器默契配合，能更方便地让射线照射患者身体。团队立刻整改细节，在第二代设备中加装了操作更灵活的机械臂。　　功夫不负有心人。2019年下半年，整套碳离子治疗系统获得注册许可，我国终于有了自己的医用重离子加速器。　　肖国青说，这台自主研发的医用重离子加速器，无论性能指标还是临床反馈，都不逊色于进口设备。尤其是国产重离子治疗装置成本只有发达国家的1/3至1/2，在价格上具备明显优势。同时，国产重离子治疗装置同步加速器的周长只有56.2米，是目前世界上所有医用重离子加速器中周长最短的同步加速器系统，有利于医院减少投入。依托国内完善的加工制造业体系，整套医疗器械的维修成本也大大降低，并且维修时效很快。　　推动国产重离子治疗装置在全国落地，让这一大型医用设备为更多患者服务　　武威重离子中心碳离子治疗系统包括中央控制室、物理计划室、中控大厅、配电室及电源间，配备4个治疗室。　　“根据患者病种的不同，重离子治疗的时间和次数也不同。从目前完成治疗患者的临床随访结果来看，疗效显著，患者的病情得到有效控制。”武威肿瘤医院院长叶延程介绍，截至目前，中心共治疗患者375例（包括临床试验患者），治疗病种涵盖中枢神经系统肿瘤、头颈部和颅底肿瘤、胸腹部肿瘤、盆腔肿瘤等。　　人类与癌症的斗争已经持续了数千年，即使是最微小的进步背后都有科学技术的加持。“作为科研人员，我们期望能在科学原理上取得更多突破，掌握更多重离子的机理奥秘，加快技术研发，争取为更有效的治癌手段提供科技支撑。”夏佳文表示。　　下一步，国科离子医疗科技有限公司将推动国产重离子治疗装置在全国落地。马力祯说，除了已投入运营的武威重离子中心和将要开展临床试验的兰州重离子治疗装置，正在建设的还有其他城市的4台装置，另有多地也签订了合作协议。“建造布局将充分考虑人口和地理因素，将装置放在国家区域医疗中心，提升重离子治疗服务的可及性。”　　肖国青说，未来将继续研制更加小型的治疗装置，降低占地面积、治疗费用，借助人工智能、5G技术等手段升级改造设备，提升智能化水平。还将大力培养重离子治疗的人才队伍，精心培训更多一线放疗医生和放射物理师，让医用重离子加速器为更多患者服务。

美国费米国家加速器实验室过去在单粒子能量和粒子流强度这两个加速对撞机最主要参数上世界领先,但LHC和J-PARC的分别在这两个参数上都超越了费米实验室.依靠美国粒子物理十年计划,费米实验室启动Project X项目,此项目运用了最先进的加速器技术,将制造粒子流强度第一的加速器,并且依靠Project X的技术,费米实验室将在未来国际直线加速器项目上占主要地位,国际直线加速器在单粒子能量上超越了LHC. 　　费米实验室(Fermilab)的未来规划: 　　许多年来,费米实验室拥有世界上最高能量的粒子对撞机和最高强度的中微子束.(注:前者指单粒子拥有的能量,后者指粒子的流量.)然而如今CERN的LHC(大型强子对撞机)在能量上已经超越了费米实验室,日本的J-PARC正着手建设的长基线中微子项目也将优于费米实验室.在这样的国际环境下,美国基本粒子物理学会(US elementary particle physics community)启动了一项针对未来10年的规划:目标能量领先(energy frontier),强度领先(intensity frontier),宇宙暗物质暗能量探测领先(cosmic frontier).费米实验室是这项计划中加速器的唯一选址,费米实验室的未来规划将完全配合美国的这项10年计划.费米实验室的重点是建造高强度的质子源,这也是这项长期计划的关键. 　　费米实验室加速器的改进: 　　Project X是费米实验室兆瓦级质子加速器(multi-MW proton accelerator)的项目名称.它基于采用超导射频技术的氢离子线性加速器,Project X是费米实验室整个加速器项目能量和强度保持领先地位的关键.Project X为中微子物理和非标准模型物理的研究提供了最好的条件,也为非传统粒子物理领域打开了一扇窗,比如冷中子物理,加速器驱动次临界清洁核能系统(accelerator-driven subcritical systems, ADS).Project X采用与国际直线对撞机相近的技术,这可以使费米实验室成为这台未来加速器的主要承担者或是主要的技术贡献者.兆瓦级加速器的制造也为未来的μ子加速器提供了技术预备. 　　Project X 的预期目标与基本架构: 　　1)基于质子源的长基线中微子束,此质子源可以提供60~120Gev能量区间强度不小于2兆瓦的粒子束. 　　2)由高强度质子支持的精确μ子和K介子实验. 　　3)为未来的中微子工厂和μ子对撞机所需的μ子源打下基础. 　　为达到上述的目标,物理学家们设计了两套方案,一是建造8Gev的脉冲型直线加速器(pulsed linac),第二种方案是先建造约3Gev的连续波直线加速器(continuous wave linac),接着再建造8Gev的快循环同步加速器(rapid cycling synchrotron)或者超导脉冲直线加速器(superconducting pulsed linac).这两套方案中对粒子的加速和积累都用到了费米实验室已有的循环器和注入环. 　　这两套方案都能为远在1000公里外的探测器提供极高能量的中微子束,但第二套方案更精确,使用的技术是全世界最领先的. 　　Project X 初步预备投入: 　　在满足下面几个条件下,两个方案整个项目的初步预备投入(pre-CD-0)约为15亿美元: 　　1)前期规划和设计在2010年12月完成,建设期为2013年到2017年 　　
 2)美国能源部(DOE)的帮助可加快建设. 　　3)40%的风险预备金. 　　其他应用: 　　Project X发展的技术同样对下列项目有帮助: 　　1)加速器驱动能源系统 　　2)原子物理需要的稀有同位素的制备 　　3)中子源 　　4)X射线自由电子激光器 　　5)能量回收直线加速器 　　6)材料研究需要的μ子设备 　　美国参与机构: Argonne National Laboratory - 阿贡国家实验室 　　Brookhaven National Laboratory - 布克海文国家实验室 　　Cornell University - 康乃尔大学 　　Fermilab(Fermi National Accelerator Laboratory) - 费米国家加速器实验室 　　Lawrence Berkeley National Laboratory - 劳伦斯伯克力国家实验室 　　MichiganState University - 密歇根州立大学 　　Oak Ridge National Laboratory - 橡树岭国家实验室 　　Thomas Jefferson National Accelerator Facility - 托马斯杰斐逊国家加速器实验室 　　SLAC National Accelerator Laboratory - 斯坦福线性加速中心国家加速器实验室 　　Americas Regional Team of the ILC - 参与国际线性加速器设计的国内小组 　　印度的参与: 　　印度对Project X制造中涉及的技术很感兴趣,渴望获得加速器驱动系统方面的知识和技术.多家印度科研机构已经直接参与到了费米实验室超导射频设备的研发中.初期的讨论确定印度将以制造实物的方式参与Project X的研究,开发和建造中.印度将提供线性加速器50%的组件,并参与线性加速器所有的设计工作和运行任务.印度寄希望于参与Project X项目后能拥有在印度本土制造兆瓦级质子源的能力.

p /p p style=" text-align: center" & nbsp & nbsp & nbsp img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/7ac10c22-0aec-4a39-b6ee-7552784002c5.jpg" title=" 1.jpg" / /p p & nbsp & nbsp & nbsp “束流是强大的工具，如果科研工作者是匠人，兰州重离子加速器提供的束流就是我们的‘金刚钻’。”中科院近代物理研究所研究员张玉虎说。 br/ /p p & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 利用这个“金刚钻”，科学家们研发出重离子治癌装置、精确称重原子核、合成新核素、培育更优品种的农作物。近日，《中国科学报》记者走进大科学装置——兰州重离子加速器，体验它的运行状态，剖析它为科学研究重器作出的贡献。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp strong 庞然大物藏在半地下 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp 兰州重离子加速器体积庞大，放在半地下的隧道中。走进加速器冷却储存环主环大厅，仿佛走进了一个彩色的磁铁世界，黄色的四极磁铁用于控制束流粗细，蓝色的二级磁铁用于改变束流的运动方向，红色的校正磁铁用于校正束流的局部轨道。肉眼看不见、摸不着的重离子束就在这些彩色磁铁中的橙色超高真空管道中“奔跑”。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp “冷却储存环周长161米，离子束1秒钟在环中可以跑100万圈。”近代物理所加速器总体室研究员冒立军介绍说。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 简单地说，重离子加速器像是由许多磁铁块堆积连接起来的庞然大物，包含了磁铁、高频、真空、电源、控制等多学科的设备，离子在真空环境中被磁场控制运动方向、电场加速，并通过引出系统，将加速了的离子束输送到实验物理学家需要的地方。这个庞大的“铁家伙”重1500吨，但安装与设计精度却是0.1毫米。如果这些“铁家伙”安装不精细，高速运行的重离子束就不稳定。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 近代物理研究所于上世纪60年代开始建设1.7米扇聚焦回旋加速器(SFC)，2008年建成冷却储存环(CSR)。经过50多年的发展与积累，如今，兰州重离子加速器已成为我国能量最高、规模最大的重离子研究装置。目前，加速器每年运行7000小时，其中5000小时为用户提供束流。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 顺着冷却环继续向前走，管道在一堵铅块垒成的墙面消失，冒立军介绍说，这背后是深层治癌终端，束流从这里输送过去。除此之外，重离子加速器还有三个输送终端，分别是材料和强子物理、用于测量原子核质量等原子物理的实验物理中心、用于核子物理的外靶实验中心。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp strong 科学家远控给束流看病 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp 冷却储存环里“奔跑”的重离子束从哪里产生？加速器运行负责人杨维青带记者来到主磁铁所在的主加速器大厅。这里平时大门紧闭，在无束流且确认安全的前提下需要刷卡才能使门向左平行移动打开。同时，门口墙上悬挂的大显示屏为即时辐射区剂量监测，数据显示为绿色，说明此时该区域的辐射几乎为零。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 进入大厅，迎面是一道金属活动墙，这是一道防护水门，墙里充满了水。经过一个90度的直角转弯，由4扇巨大的蓝色磁铁构成的庞然大物出现在记者眼前。这就是分离扇回旋加速器，简称主加速器，它们每扇重500吨，从底部到顶部有近30个台阶。杨维青介绍，束流由离子源产生，经过扇聚焦回旋加速器（简称注入器）进行加速，可以进行科学实验，也可以输送到主加速器或者冷却储存环进行再加速，将束流输送到各个实验终端进行科学实验。机器运行时，工作人员不能进入辐射区域，采用远控的方式控制加速器运行，这些工作都在中央控制室完成。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 从主加速器大厅出来，记者进入中央控制室，这里是一个大平台，30多台电脑好似加速器的眼睛，集中反映加速器的运行状态、运行参数、设备监测、设备控制、束流种类及强度、安全联锁等诸多内容。而重离子加速器的工作人员好似“驾驶员”和“医生”，时刻注视着加速器的运行状况。比如前几年进行重离子治癌临床试验时，他们要操控加速器，为其提供六种能量的束流，流强要足够大、保持束流光斑和病灶的大小一致、均匀度达90%以上。杨维青对记者说，每次开始治疗病人，他和同事们精神高度紧张，眼睛一刻不离电脑屏幕，保证束流稳定可靠。 /p p 中央控制室的墙边，悬挂着一张边角发黄，背面横七竖八粘满胶带的加速器总体结构图。杨维青说，科学实验需要什么离子，我们就加速什么离子。但每种离子都有自己的特性，加速过程常遇到意想不到的问题。由于加速器是由成百上千的设备组成，束流在真空中看不见也摸不着，每当遇到问题，工程师们就会集中于此，讨论问题出在哪里，因此，这张图被翻过无数次。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp strong 研究成果具有国际竞争力 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp “束流是强大的工具，如果科研工作者是匠人，兰州重离子加速器提供的束流就是我们的‘金刚钻’。据此，我们有了可以拿到国际舞台的研究成果，很自豪。”近代物理所精细核谱学研究组组长张玉虎研究员说。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 2015年2月，兰州重离子加速器为超重终端提供氩离子束流，连续240小时保持稳定，最终合成了两种新核素——铀-215和铀-216。回忆那“打仗”一般忙碌的10天，近代物理所原子核结构研究组组长周小红研究员说，束流好似炮弹，一秒钟可以打出100万个不稳定的原子核，科研人员用束流轰击靶，使其与靶中的原子核碰撞，发生核反应，产生新的原子核。但是，能打出想要的极短寿命原子核的概率很低。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp “运气好的话，一天能打出一个新原子核。”周小红说。接下来，科研人员需要从1000亿个原子核中找出一个有用的，相当于在银河系中找到一个星体，在腾格里沙漠里找到一根针。为此，科研人员建立了单个原子核灵敏的实验鉴别技术，首创了“质子—伽马”符合鉴别核素方法。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 制造出新的原子核并精确测量它们的质量是各国科学家的不懈追求和梦想。然而，不稳定原子核的质量很难称量，因为他们的重量很轻，寿命也相当短。以钴-51为例，2万亿个钴-51比一粒小米还轻，寿命只有100毫秒。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp “这相当于在一架满载乘客的飞机上，称重一个乘客呼吸产生的重量。”张玉虎说。从2009年开始，研究小组利用兰州重离子加速器冷却储存环制造出了可以测量短寿命原子核质量的“秤”——等时性质量谱仪。通过实验获取海量数据，再经过一年的数据处理和分析，得到了稀有核素的质量。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 张玉虎说，近代物理所历时60年，三代科研人员，使用了三代加速器提供的实验条件，发现了27种新核素，首次测量出20个原子核的质量。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp strong 可应用于多个领域 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp 重离子加速器提供的束流可以进行核物理基础研究，也可以为材料、生物科学等其他学科所用，还可以直接应用，比如治疗癌症，对农作物、经济作物的诱变育种。 /p p 中科院近代物理所产业处处长蔡晓红介绍，重离子束穿越物质时，其动能主要损失在射程的末端，会呈现急剧增强的Bragg峰，使得这一局部细胞的DNA产生双断裂的几率非常高，可有效杀死乏氧肿瘤细胞。治疗时通过调节重离子能量和扫描角度，使Bragg峰的位置准确落在病灶上，精度达毫米量级，以保证对肿瘤杀伤作用最大，而对健康组织损伤小。与常规放疗射线相比，重离子束具有对健康组织损伤最小、对癌细胞杀伤效果最佳、可在线监控照射位置及剂量等优势，被誉为当代最理想的放疗用射线。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 目前，利用重离子束辐照诱变生物具有突变率高、变异谱宽、稳定周期相对较短的特点。在农作物及微生物育种的研究中得到了广泛应用，开辟了新的交叉学科领域。 /p p 近代物理所承建的三代国家重大科学工程项目完成了数批航天元器件单粒子效应考核检测，重离子装置成为航天器件地面安全评估的重要基地，为我国的卫星和星载设备的安全运行提供了保障；研制了一批特殊的功能材料和纳米材料；成功治疗了213例浅层和深层肿瘤患者，疗效非常显著，使我国成为世界上第四个实现重离子临床治疗的国家；用重离子辐照诱变技术培育的春小麦、甜高粱、当归、党参、黄芪、棉花等的优良新品种和阿维菌素、黑曲霉等微生物菌种已经获得不同程度的推广；研发了多个系列多个型号的电子仪器和传感器设备；自主研发的工业电子辐照加速器、电线电缆辐照处理技术、精密筛分膜技术、食品真空冻干技术、环保用高压静电除尘技术和原油多项分析技术等已经产业化，成为相关企业的支撑技术。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp strong 后记 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp 在中科院兰州分院的大院子里，近代物理所显得特别高冷。为了保证安全，兰州重离子加速器被单独隔开。每每经过，无论白天夜晚、工作日还是节假日，里面机器嗡鸣的声音呼之欲出。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 与中科院近代物理研究所接触近5年，多次采访，能感受到他们的工作压力极大。科学实验难免失败，但在重离子加速器上的每一次失败都要消耗大量的财力。曾有研究员私下告诉我，“国家投入这么多钱，老百姓都看着呢，我们心理压力大啊！”在这里，没有朝九晚五，24小时轮班工作，机器不停人不断。我曾眼睁睁看着一位研究员的头发在几年间从乌黑变得花白，而他的孩子才上幼儿园。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 杨维青来自甘肃农村。在乡亲们眼中，在省城兰州、在中科院近代物理研究所上班是一份高大上的工作。可是，每当街坊邻居问起，“你是干什么工作的？”他总是笑而不答。因为，跟朴实的乡亲们说不清楚，重离子加速器是干什么的，重离子束又是干什么的。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 现在不一样了，重离子治癌，在甘肃乃至全国家喻户晓，乡亲们终于知道，科学可以为老百姓解决关系身家性命的大事。 /p

p 　　 strong 2019 年 12 月，德国阿斯拉尔 /strong ——日前，普发真空收到来自欧洲核子研究中心（CERN）的又一大额订单，将为全球规模最大、性能最强的粒子加速器提供ASM 340检漏仪，为人类探索宇宙基本结构的使命贡献自己的力量。 /p p 　　CERN 位于法国与瑞士边界的日内瓦，是世界上最大的粒子物理学研究中心。机构主要业务是基础物理学研究，通过提供粒子加速器和其他基础设施进行国际合作实验，以研究宇宙的构成和物质的基本成分。CERN设施内的粒子加速器LHC（Large Hadron Collider，大型强子对撞机）周长约为 27 公里，能够以接近光速的速度碰撞质子或离子束。它是地球上最大的真空装置，有着成千上万的焊接、法兰、馈穿件和复杂的内部电路, 因此对于真空检漏的要求极其严格。 /p p 　　超高真空（Ultra High Vacuum，UHV）是加速粒子在光束线中移动必不可少的条件，为了维持如此低的压力，保持尽可能低的泄漏率至关重要。CERN 选择普发真空最先进的检漏仪技术，显示了其出对普发真空的高度认可。普发真空市场研发部门负责人 Andreas Schopphoff 表示：“CERN 和普发真空之间的合作建立在多年来相互信任、协同作业的基础之上。此次普发真空先进的检漏仪技术再次被 CERN 的未来项目选中，我们感到非常自豪。” /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/a50a03dd-bd65-487d-baf4-1b4587a74eb6.jpg" title=" 图片 1.png" alt=" 图片 1.png" / /p p br/ /p p style=" text-align: center " 普发真空ASM 340检漏仪 /p p 　　此次CERN采购的普发真空ASM 340检漏仪是一款极易操作的设备，其15 m sup 3 /sup /h 的内置前级泵可检测各种体积的腔体，并且可检测到小于 5 x 10-13 Pa m sup 3 /sup /s 的泄漏。这项正在申请专利的功能，使得日常作业能够从 100 hpa开始，对于像 LHC 这样的大型装置来说极其便利。此外，该检漏仪非常紧凑，因此也能够做到在低温恒温器和 LHC 的光束线的下方进行操作。 /p p 　　当今市面上的氦气检漏仪普遍基于普发真空 Becker 博士的专利设计，当时他提出将涡轮泵用作质谱仪前的一种过滤器和安全元件，而CERN 是购买这一创新技术的首批客户之一，并且至今一直是普发真空产品的主要用户。在 LHC 内部产生真空，以及对其进行测量并分析分压需要全面的真空技术，而其中大部分都由普发真空提供技术支持。 /p p 　　CERN 成立于 1954 年，现有员工约 2500 人，每年平均会接待来自世界各地的一万多名来访科学家。 /p

“作为中国下一代加速器，环形正负电子对撞机(CEPC)的设计与预研进展顺利，计划2022年完成技术设计报告。”6月28日，在“高能同步辐射光源高端学术论坛”上，中国科学院高能物理研究所所长、中国科学院院士王贻芳表示，在CEPC预研项目的支持下，研究人员攻克了超导高频腔、速调管、等离子体加速注入器、探测器等方面的多项关键核心技术。　　超导高频腔是现代粒子加速器的“心脏”，可以通过极高的能量效率给带电粒子加速。“未来10年，国内对超导高频腔的需求在1000只以上。但是，我国超导高频腔长期依赖进口，国内只有少量的样腔。”王贻芳说。　　王贻芳介绍，在CEPC预研项目的支持下，1.3吉赫兹(GHz)超导高频腔已经达到了国际最好水平，未来不仅可以用在CEPC上，还可以用在上海自由电子激光装置、日本国际直线对撞机(ILC)上，此外，650兆赫兹(MHz)双腔体(2-cell)的超导腔也达到预期指标。　　速调管可以给超导高频腔供应微波能量，是现代加速器的核心关键部件，在广播电视发射、雷达、工业方面也有广泛应用。我国自50年代开始研制加速器使用的大型速调管，但如今仍然依赖进口。　　王贻芳介绍，目前国内速调管的微波能量只能达到80千瓦，寿命在1万小时，只能实现50%的效率，而国际水平能达到1000千瓦、10万小时寿命和60%的效率，“我们的目标是能量达到1000千瓦、10万小时寿命，并达到80%的效率”。　　“目前，速调管的第一支样管已经研制成功，指标达到了设计要求，可用于散裂中子源等国内大科学装置，第二支样管也已经开始加工，以满足CEPC高效率的要求。”王贻芳说。　　CEPC在预研中还提出了以传统方案保底，将等离子体加速技术用于加速器的方案。“国际上等离子体加速研究还在实验室阶段，没有真正用于加速器。目前我们的模拟研究已经证明方案可行，束流质量能够满足要求，一些验证试验还将在清华、上海和斯坦福直线加速器中心(SLAC)完成。”王贻芳说。　　此外，CEPC在探测器预研方面也取得了一些进展。“比方说硅像素探测器方面，CEPC的目标是达到3到5微米的分辨率，目前我们研制的硅像素探测器主要指标已经达到或超过国外产品。”王贻芳说。　　一直以来，粒子物理学家都是通过加速器让粒子对撞产生出新物理现象，来检验或挑战粒子物理的基本模型。然而，随着粒子物理研究的深入，他们对加速器的能力提出了更高的要求。“现在全世界的高能物理学家都在研究下一代的大型加速器。”王贻芳说。　　从上世纪90年代起，日本科学家就开始研究国际直线对撞机(ILC)，目前正在组织预研实验组(Pre-lab)，计划在10年之内开始建设。　　欧洲核子中心(CERN)从2013年开始讨论未来加速器计划(FCC)，2019年发布了从环形正负电子对撞机升级到强子对撞机的计划，预计2028年开始建设正负电子对撞机，并在2038年运行，造价约为100亿欧元。2020年6月，CERN在“欧洲粒子物理发展计划”中提出粒子物理发展的首要目标是建设正负电子希格斯工厂。　　“美国也在讨论一个全新的未来加速器发展计划，很有可能会在缪子对撞机上有一些新的想法。”王贻芳说。　　2012年9月，我国高能物理学家提出了下一代加速器方案——环形正负电子对撞机—超级质子对撞机(CEPC-SPPC)。2018年11月，CEPC研究工作组发布了“概念设计报告”，并转入技术设计阶段。　　“我们的目标不再是在世界粒子物理领域占有‘一席之地’，而是要站在‘舞台中央’。”王贻芳说。

作者：倪思洁 来源：中国科学报3月14日，“十三五”国家重大科技基础设施高能同步辐射光源（HEPS）直线加速器成功加速第一束电子束，实现满能量出束，标志着HEPS进入科研设备安装与调束并行的阶段。 直线加速器的第一束电子束流能量达到0.5吉电子伏特（GeV）、末端每束团电荷量多于1.5×1010个电子。HEPS工程总指挥潘卫民表示，直线加速器成功满能量出束，拉开了HEPS加速器调束的序幕。HEPS工程常务副总指挥董宇辉介绍，HEPS主要包括加速器、光束线和实验站三个部分。其中，加速器由直线加速器、增强器和储存环三台独立的加速器，以及连接彼此间的三条输运线组成。HEPS的工作原理可以概括为“加速电子，产生光”。HPES加速的带电粒子为电子。电子枪产生的高品质电子束，经过直线加速器加速到0.5GeV，然后进入增强器，在增强器再被加速到6GeV。最后，达到6GeV的电子束团从增强器环里引出，注入专门为电子发光准备的储存环中。“直线加速器是电子的源头和第一级加速器，相当于火箭的点火装置。”HEPS工程加速器部副主任李京祎告诉《中国科学报》，直线加速器是一台常温直线加速器，长约49米，由端头的电子枪、聚束单元、加速结构、微波功率源等设备构成。他介绍，2021年6月，直线加速器的首台科研设备——电子枪安装完成；2022年3月，直线加速器启动科研设备批量安装；2023年3月，获得辐射安全许可证，直线加速器启动调束。HEPS直线加速器。中国科学院高能物理研究所供图“接下来，我们将在此基础上进行直线加速器的参数优化和性能提升，以优化直线加速器性能指标，并为后续增强器、储存环的建设和调束打好基础。”李京祎说。目前，HEPS增强器已完成安装、正在进行设备调试，储存环隧道设备启动安装，光束线站前端区也已经启动试安装。HEPS是中科院、北京市共建怀柔科学城的核心装置，由国家发展改革委批复立项，中科院高能所承担建设，自2019年6月启动建设，建设周期6.5年。建成后，HEPS将是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一，也将是中国第一台高能量同步辐射光源，和我国现有的光源形成能区互补。HEPS首批将建设14条光束线和相应的实验站，可提供纳米空间分辨、皮秒时间分辨、毫电子伏能量分辨的同步光，通过对微观结构多维度、实时、原位表征，解析物质结构生成及其演化的全周期全过程。HEPS鸟瞰图。中国科学院高能物理研究所供图

6月5日，国家重大科技基础设施高能同步辐射光源（HEPS）直线加速器通过了工程指挥部组织的工艺验收。 HEPS直线加速器是电子的源头和一级加速器，建设团队提前规划，认真组织，基本按计划完成了建设任务。HEPS工程总指挥潘卫民说，为了更好的优化直线加速器束流参数，提高增强器和储存环建设和调束的效率，更好地完成HEPS装置建设任务，工程指挥部加强过程管理，组织直线加速器专项工艺测试和验收。 HEPS直线加速器工艺测试于今年5月18日完成，测试由工程指挥部组织，测试组由来自清华大学、北京大学、中国原子能研究院、中国科学技术大学、中科院上海高等研究院等单位的相关专家组成，经现场讨论和测试，宏脉冲电荷量达到7.29nC，束流能量稳定性为0.014%，形成详细的测试大纲和测试报告。 工艺验收组由詹文龙、陈森玉、陈和生、夏佳文、赵红卫、赵振堂、邓建军、封东来、唐传祥、刘克新、王东、何源等加速器领域的院士及专家构成，验收组听取了HEPS直线加速器负责人李京祎关于直线加速器设计、设备研制、安装、调束等建设情况的汇报，工艺测试组组长陈怀璧工艺测试情况的汇报。经过认真讨论和评议，验收组一致认可工艺测试结果，各项指标全部达到或优于批复的验收指标，总体性能达到同类设备国际先进水平，同意HEPS直线加速器通过工艺验收。 验收组专家认为，HEPS直线加速器团队高质量地完成了建设任务，通过自主创新和集成创新，取得了自主开发上层调束软件平台和面向物理的调束软件、自主研制阴栅组件和基于绝缘栅双极晶体管的大功率固态调制器、内水冷、弧形腔和对称式功率耦合器的高梯度加速结构等系列成果，保证了直线加速器高能量稳定性，提高了加速效率。 工程指挥部成员和相关负责人参加会议。 5月18日工艺测试现场6月5日工艺验收现场6月5日工艺验收现场直线加速器隧道

p 　　为全面了解我国质子放疗设备研发情况及产业发展趋势，为国家重点研发计划“数字诊疗装备研发”重点专项的组织实施提供建议，生物中心于2018年5月9日在北京组织召开国产质子放疗设备研讨会议。生物中心董志峰四级职员、“数字诊疗装备研发”专项专家组部分专家、项目有关单位代表、生物中心化学药与医疗器械处相关人员参加了会议。会议由化学药与医疗器械处负责人主持。 /p p 　　会上，董志峰首先介绍了本次会议召开的背景和目的，专项专家组组长王卫东研究员介绍了“数字诊疗装备研发”重点专项质子放疗方面的部署情况。随后，与会专家围绕质子和重离子的优劣，回旋和同步两种加速器治疗系统的技术差异、共性问题、发展趋势等方面展开了讨论。会议形成了以下几个方面的共识： /p p 　　一是基于回旋加速器和同步加速器的质子治疗装置，无论是流强、性能、防护以及治疗效果方面，均各有优势及不足，对两项技术进行布局都具有合理性，应同步关注。二是小型化、紧凑型、经济型是质子治疗装备的发展方向之一。三是对重离子治疗的技术和产业化应积极进行布局。 /p

11月25日，教育部杜占元副部长一行在西安交通大学郑南宁校长以及陕西省教育厅有关同志陪同下到西安加速器质谱中心访问调研。中科院地球环境研究所安芷生院士、曹军骥副所长接待了来访嘉宾。 　　安芷生院士向杜占元副部长介绍了西安加速器质谱中心在教育部、科技部以及中科院联合支持下的共建历程，以及该中心在西部基础科学领域的战略定位。侯小琳研究员和卢雪峰博士向来宾介绍了西安加速器质谱中心的在核环境安全、全球环境变化、生物医药等领域的新应用以及建成以来取得的部分科研成果。在安芷生院士带领下，来访嘉宾参观了西安加速器质谱中心加速器主设备3.0MV加速器质谱仪。 　　杜占元副部长高度赞赏中科院地环所与西安交通大学开展实质性合作的举措，并对西安加速器质谱中心建成以来所取得的成绩给予充分肯定。他指出教育部高度重视高校与科研院所开展协同创新研究，希望地球环境研究所与西安交通大学继续开展实质性合作。 　　杜占元副部长与安芷生院士交谈

西安加速器质谱中心是在科技部、中国科学院和教育部的大力支持下，由中国科学院地球环境研究所与西安交通大学联合共建，于2007年通过国家验收，并成为我国第十个大型仪器设备中心。该中心依托中国科学院地球环境所，利用从荷兰高压工程公司(HVEE)引进的三百万伏特的串列加速器质谱仪(3MV AMS)及自行设计建立的样品制备系统，在国家大型条件平台工作的共享运行机制下，以全球环境变化研究为主，兼顾发展考古年代学，生物医药科学等，多学科共享，形成学科交叉点，创造更多的创新机会，并为我国科研院所、高等院校和产业部门(如水利、国土资源、海洋、气象、农业、林业和环保等等)的科技人员的相关研究提供公益技术支撑。 　　近日，为提高实验室管理水平，挖掘仪器设备使用潜力，扩大共享范围，在黄土与第四纪地质国家重点实验室自主部署课题资助下，西安加速器质谱中心与中国科学院网络信息中心合作，建成了基于协同工作环境的智能化数据管理平台。包括中心网站、数据管理平台和文档协同管理等三部分。中心网站部分为西安加速器质谱中心的对外宣传门户，主要作用是对外信息发布，中心形象建设等 数据管理平台围绕西安加速器质谱中心3.0MV加速器质谱仪工作流程，包括样品测试数据管理、日常管理、统计报表等模块。文档协同管理部分实现了易于管理的内容发布和便捷高效的文档共享功能。

Chi-Chang Kao 图片来源：SLAC 　　随着一位X射线专家的走马上任，某种意义上讲，位于美国加利福尼亚州的斯坦福直线加速器中心(SLAC)国家加速器实验室完成了从单纯粒子物理学实验室向着重于X射线研究的综合实验室转变的重要一步。 　　自11月1日起，Chi-Chang Kao接掌国家加速器实验室。该实验室由美国能源部(DOE)所有，斯坦福大学负责管理。Kao将接替自2007年12月起担任主任的粒子物理学家Persis Drell，指导实验室完成质的转变。 　　现年53岁的Kao，2010年加入SLAC，担任斯坦福同步辐射光源(SSRL)实验室副主任。1988年~2010年，Kao供职于美国能源部布鲁克海文国家实验室，2006年开始担任该实验室下属的国家同步幅射光源部的主席。 　　在接受《科学》杂志采访时，Kao表示，除了继续维持SLAC的现有项目外，他希望加强能量相关基础研究，包括蓄能、太阳能技术和催化技术等。不过，他也承认，在现有联邦政府预算环境中，实现这些增长是一种挑战。“我们拟定了非常积极的发展议程，但是这些需要DOE财政预算的支持。”他说。SLAC的年度预算大约为3.24亿美元，并且大约有1700名员工。 　　仅仅数年前，SLAC是世界顶级专注于粒子物理学研究的实验室之一。通过借助实验室先进的设备，这里的物理学家摘得3个诺贝尔奖桂冠。2008年SLAC关闭了最后一个粒子加速器，2009年4月，启动直线性连续加速器光源(LCLS)。无数研究人员蜂拥到“光源”进行材料科学、凝聚态物理学、化学和结构生物学等领域的试验。 　　实际上，“选择Kao非常简单”。SLAC副主席William Madia表示，“他的视野很开阔，Kao能从根本上、发自内心地、有组织地理解光源。我们建设了世界上首个X射线激光器，而他充分了解我们能利用这个宏伟的设备做什么。” 　　对于Kao的管理风格而言，同事坦言，他友好、开放和周到。“他天生就是领导的料。”在布鲁克海文与Kao共事22年之久的Peter Siddons说。

3月1日上午，国家重大科学仪器设备开发专项——“超小型激光加速器及关键技术研究”项目启动会在北京大学中关新园举行，宣布项目正式启动。 　　国家科技部条财司副司长吴学梯，国家教育部科技司副司长雷朝滋，国家科技部条财司副处长郑健，国家教育部科技司基础处副处长邹晖，北京大学常务副校长王恩哥，中国工程物理研究院院士杜祥琬，中国工程物理研究院院士贺贤土，北京大学原校长陈佳洱，物理学院院长谢心澄，科研部部长周辉，科研部副部长韦宇，实验室与设备部副部长黄凯，财务部副部长邵莉，物理学院副院长王宇钢和北京大学重离子物理研究所所长刘克新等出席了项目启动会。 　　“国家重大科学仪器设备开发专项”于2011年首次启动，强调面向市场、面向应用、面向产业化，重点支持具有市场推广前景的重大科学仪器设备开发。“超小型激光加速器及关键技术研究”是2012年获批的66项课题之一。 　　王恩哥首先对各位领导和专家出席会议表示感谢。他在发言中指出，现代科学技术的发展越来越依赖于以理论为基础的科学仪器的开发。颜学庆老师领导的团队，在陈佳洱院士等诸位专家的支持和指导下，提出具有自主产权的、超小型激光加速器的研究，有望实现超大型激光加速器在尺寸上的缩小，这是一个巨大的突破。他同时还指出，科学仪器的开发不同于基础研究，不仅需要优秀的科研力量，还需要做好统筹、攻关等各个方面的工作。因此，北大在科技部的要求下，协同研发团队，成立了项目总体组，技术专家组和用户委员会，在空间和人员上都给予了大力支持，为的是确保项目顺利进行，早日取得研发成果，服务于相关产业，促进国家的经济建设。 　　吴学梯在表示祝贺的同时，在管理上提出了五点要求：该项目应以产品开发为目标，推动产业化 加强知识产权的保护和应用 应用好产生的知识产权，保证各单位的科研成果集成到科学仪器产品中来 落实法人负责制的各项要求，体现在法人对项目的服务、管理和监督三个环节，法人要为项目的实施提供切实的保障，并对科研和经费的使用进行管理和监督 加强协作，潜心开发，争取最终实现科研成果的产业化。 　　雷朝滋对科技部领导给予高校的科研工作特别是仪器专项的大力支持表示感谢，他强调，一方面要高度重视“国家重大科学仪器设备开发专项”的定位 另一方面，承担项目的高校要高度重视项目的实施，要在基础研究成果工程化、产业化方面发挥重要作用。 　　项目研发团队技术负责人颜学庆教授介绍，“超小型激光加速器及关键技术研究”将研发基于激光稳相加速方法的超小型离子加速器，攻克高对比和高光强激光、自支撑纳米薄膜靶、激光等离子体透镜、激光加速器超高流强离子束传输和激光加速器辐照研究平台等关键技术，建成首台超小型激光离子加速器装置。在此基础上开展激光离子加速器在核医学、空间辐射环境模拟、惯性约束聚变、国际热核聚变堆和高能量密度物理等领域的应用研究，促进我国科学研究在这些领域取得原创性科研成果。在国内选择具有代表性的单位开展高时间、高空间分辨率离子应用技术研究，以此带动和促进激光驱动超小型离子加速器在我国的应用和发展。 　　“超小型激光加速器及关键技术研究”启动会得到了项目技术专家组、项目用户委员会以及其他参与单位的大力支持。项目技术专家组杜祥琬院士、陈佳洱院士先后发言，对该项目的启动提出了指导意见。两位院士都强调了这一专项的产业化特色，能否实现真正产业化，是检验该项目成功与否的重要条件。他们对本项目寄予厚望，期待做出好的成果。项目技术专家组组长贺贤土院士组织了应用任务讨论环节，北京大学物理学院肖池阶研究员，复旦大学放射医学研究所教授邵春林，中国工程物理研究院激光聚变研究中心洪伟研究员和北京大学地球与空间科学学院宗秋刚教授纷纷发言，对项目开展提出了积极的建议和想法。 　　与会人员合影留念 　　项目专家组代表中国科学院高能物理研究所张闯研究员，中国科学院近代物理研究所副所长赵红卫研究员，上海交通大学盛政明教授，中国科学院物理研究所陈黎明研究员和清华大学鲁巍教授就项目的意义和技术路线先后发言，提出了很多宝贵建议。北京科技大学副校长孙冬柏和南京大学祝世宁院士作为项目监理组代表出席本次启动会议，孙冬柏在总结讲话中强调，高校中项目组织的工程化管理需要重视和加强，希望在项目执行过程中给予关注。 　　参会的嘉宾还有：中国科学院近代物理研究所李强研究员、胡步荣研究员、杜广华研究员，上海交通大学远晓辉副研究员，北京大学陆元荣教授、北京大学郭之虞教授、袁忠喜高级工程师、朱昆高级工程师、邹宇斌副教授，军事医学科学院毒物药物研究所赵宝全副研究员，复旦大学潘燕助理教授和秦皇岛开发区前景光电技术有限公司副总经理张宏林先生等。

专家论证会现场 　　10月26日，陕西省科技厅组织专家对2008年10月批复建设的“陕西省加速器质谱技术及应用重点实验室”进行建设验收。专家组听取了实验室的建设工作汇报和代表成果学术报告，并现场察看实验室运行状态。 　　专家组认为陕西省加速器质谱技术及应用重点实验室定位明确、组织机构完备、管理与运行科学有序，具备开展高水平科学研究和服务地方建设的能力。实验室人才梯队合理，形成了以院士为核心，青年人才为主体的学术研究和技术服务团队。以实验室为依托，发挥辐射与带动作用，形成了一个以国内外高水平科学家为主体的流动研究人员群体。实验室在加速器质谱技术应用领域取得了一系列高水平的研究成果，尤其在宇宙成因核素环境示踪、地质与考古年代学以及国家核安全监测等方面成果突出。实验室重视国际合作与对外开放，不仅邀请高水平科学家来实验室从事研究工作，还受邀到国际一流实验室指导实验室建设。实验室建设经费使用合理，设备到位并成功运行，实验用房集中，依托单位支持与报障有力。 　　专家组一致同意该实验室通过陕西省重点实验室建设验收，并希望实验室今后更加注重发挥科技平台优势，为陕西省经济与社会发展做出更大贡献。

日前，淄博高新区投资15亿元建设的淄博高新区电子信息产业园仪器仪表产业加速器于近日投入使用，这是山东省最大的专业仪器仪表产业加速器。　　淄博高新区电子信息产业园仪器仪表产业加速器占地4890亩，可容纳近110余家仪器仪表产业企业入驻，带动10000余人就业，可实现年销售收入100亿元。仪器仪表产业加速器以电子信息产业为主，集科技研发、产业发展等功能于一体，主要功能区包括孵化器、电子信息材料与元件、仪器仪表、软件园区、软件服务外包园区、生活服务配套等。该产业加速器以标准化厂房为基础，配套科研、办公、辅助用房，通过为新创办的中小企业和创新型科技人才提供一系列的服务支持，降低创业者的创业风险和创业成本，提高创业成功率，促进科技成果转化，培养成功的中小企业和企业家队伍。

美国纽约，来自GenomeWeb的消息，Illumina公司于上周四宣布首批三家公司从Illumina加速器项目(Accelerator program)毕业。　　这三家完成了六个月资助周期的公司分别是：Encoded Genomics、EpiBiome和 Xcell Biosciences。Illumina于去年10月选择他们作为加速器项目的首批参与者。这一项目在2014年2月启动，以帮助那些开发新一代测序应用的创业和早期公司。Illumina在六个月的资助周期内为参与者提供了10万美元的种子投资、业务指导、技术使用权限，以及全面投入运作的实验室空间。　　Illumina最初与企业家Yuri Milner和硅谷银行合作，为此项目的参与者提供资金和指导，在今年早些时候，Illumina表示，此项目获得了维京全球投资(Viking Global Investors)的4000万美元。　　Illumina表示，Encoded Genomics使用NGS技术，并利用人类非编码基因组来开发高度选择性的分子疗法。同时，Xcell Bio将NGS与拥有专利的原代细胞培养技术相结合，推出内容丰富的液体活检平台。　　最后，EpiBiome这家精准微生物组工程公司，利用NGS来研究复杂的微生物群落。它的第一个产品是噬菌体鸡尾酒，可治疗和预防奶牛的乳房炎感染。

成果名称 强流D+ RFQ加速器中子成像装置的性能改进研究 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 中子成像（Neutron Imaging）与X射线成像类似，是一种射线无损检测技术。中子成像技术包括中子源技术、中子输运技术、中子探测技术、成像与图像处理技术等。中子成像技术在航天航空、国防建设、国家安全、材料能源、生命科学等领域有广泛应用，在发达国家已经成为标准的无损检测手段。其中，热中子与氢、硼等轻元素，以及和钆等特定元素的反应截面很大，故热中子成像特别适合于金属包裹的轻物质或特定元素标记工件的无损检测，热中子成像已经成为航天火工品无可替代的无损检测手段。 2012年，北京大学物理学院陆元荣教授申请的&ldquo 强流D+ RFQ加速器中子成像装置的性能改进研究&rdquo 项目获得第四期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。该项目旨在课题组已有的RFQ中子成像装置的基础上，进一步完善北京大学RFQ中子成像装置的性能指标。在项目资金的大力支持下，课题组购置并加工了重要配件，并对关键技术问题进行了攻关，开展了卓有成效的研究。其主要工作包括：（1）改善RFQ的注入束流品质与流强；（2）解决离子源及其低能输运线部分电源的故障率较高的问题；（3）针对中子实验大厅地基塌陷的问题,重新调整RFQ中子成像装置的束线的机械准直；（4）进一步改善调谐板与RFQ电极支撑板的高频接触性能, 减少高频损耗。通过以上工作，仪器的改进工作顺利完成，其中RFQ加速器的运行占空比从目前的4% 提高到10%，成果成功通过项目验收。仪器的改进工作顺利完成，其中RFQ加速器的运行占空比从目前的4% 提高到10%。 应用前景：此项研究已有多项专利和论证发表，其成果正在军口应用（航空航天关键部件检测，先进武器关键部件中子成像）和先进材料无损检测领域进行推广，应用前景良好。

p 　　提到“质子治疗”，大多数人可能首先会联想到化学原子核中的质子，恰恰是这种微小的粒子，将其应用于癌症治疗上，能取得意想不到的效果，且已经成为目前最先进的癌症治疗技术。 /p p 　　近日，《自然》就刊发了一篇综述，归纳了质子治疗肿瘤的现状和最新进展，为了能让更多癌症患者获得质子精准治疗，专家们提出了三种建议方案：缩小加速器基建规模、更加精准质子、拓展医保覆盖范围，最终把质子治疗肿瘤作为抗癌首选方案之一，让更多患者获益。 /p p 　　质子治疗最早于1946年首次被提出，1954年，美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究团队进行了世界首例肿瘤患者的质子治疗。此后，美国、欧洲、日本等相继开始了质子在医学领域的研究，但直到1988年，质子治疗才获得了美国FDA的批准，质子治疗从此开始在肿瘤治疗领域大放异彩。 /p p 　　目前，全美有20多家癌症质子束治疗中心，包括MD安德森肿瘤中心、梅奥医学中心、麻省总医院肿瘤中心、宾夕法尼亚大学附属的癌症质子束治疗中心和佛罗里达州医疗联合机构附属质子束治疗中心等。 /p p 　　2015年5月8日，我国首家质子重离子医院——位于上海国际医学园区的上海市质子重离子医院正式运营，截至到目前，收治患者已突破1000例。 /p p 　　 strong 质子治疗的原理 /strong /p p 　　所谓质子治疗，就是将失掉电子的氢原子原子核，利用回旋加速器或者同步加速器加速到光速约70%，以这种极快的速度穿透到人体内部，到达癌细胞所在的特定部位，速度突然降低并停止，释放出最大能量，产生“布拉格峰”，将癌细胞杀死，同时有效地保护周围正常组织，且副作用小。比如当肿瘤直接与重要器官或结构如脊髓、视神经、心脏等相邻，质子治疗依然能在有效治疗肿瘤的同时保护这些重要器官或结构的功能，这在常规辐射治疗中是不可能的。 /p p 　　同时，质子刀对比其他放射手术方法，其穿透性能强，对病灶的定位效果是最佳的，机器操作的精准度也最高，其对病灶外区域造成的辐射量少，降低诱发二次癌症的几率。与质子治疗相比，X射线治疗诱发第二原发肿瘤的风险高出12倍，接受质子治疗后的患者能拥有更好的生存质量。国外临床治疗数据表明，质子治疗肿瘤有效率达到95%以上，五年存活率高达80%。 /p p 　　此外，质子刀还可以适用于肿瘤复发的治疗，肿瘤之前经过放射治疗后复发，可以再次接受质子治疗，只需要控制质子束的剂量和浓度，这在传统放射治疗中是不可能的。 /p p 　 strong 　质子治疗的优势 /strong /p p 　　临床上，质子束疗法通常可以治疗前列腺癌、头颈部肿瘤、部分儿童肿瘤、胰腺癌，甚至部分早期乳腺癌和肺癌等。 /p p 　　比如，对于早期前列腺癌患者而言，放疗是常见的用于局部前列腺癌的根治性治疗方法。临床试验证明，高放射剂量可以取得更好的治疗效果。然而，对前列腺放射剂量的递增也增加了对于临近正常组织损伤的风险。在外照射放疗的治疗过程中正常直肠的暴露剂量与治疗并发症相关，多表现为直肠出血。因此，病灶区最大剂量同时周围直肠最小化剂量是放射治疗的理想追求。 /p p 　　同样的问题也存在于肺癌的放射治疗中。放疗在转移性肺癌的治疗中起着重要作用，单纯放疗可以治愈Ⅰ期非小细胞肺癌(NSCLC)。放疗也可作为综合治疗的组成用于治疗局部晚期 NSCLC。根治性放疗中需要采用大剂量照射，治疗和剂量必须在预期的治疗毒性与实现肿瘤局部控制的可能性之间取得平衡。 /p p 　　事实上，为了限制辐射损伤邻近正常组织的风险，放疗往往达不到杀死肿瘤的剂量，但质子治疗就能达到上述目的。 /p p 　　《自然》刊文认为：质子治疗癌症对患者的获益还是可预测的，随着质子加速器等技术进步，从质子治疗中获益的患者数量也会增加。 /p p 　　 strong 《自然》刊文指出质子治疗的四大问题 /strong /p p 　　虽然质子治疗比较与传统放射治疗有着无可比拟的优势，但是其依然存在几大问题。 /p p 　　上述提到的《自然》刊文就指出，相对于常规X-射线放疗而言，质子治疗费用至少高出2-3倍，这对于来自普通家庭的患者来讲，这笔高昂的医疗费用是难以承担的，并且未全部覆盖到医保，比如，目前上海质子重离子医院一个疗程的费用是在27.8万元，只能走一些商保渠道。 /p p 　　还比如在美国，虽然医保覆盖了部门部分癌症质子治疗，但是保险公司对于质子治疗适应症患者的选择十分苛刻，有近30%的患者被拒之门外，保险不承担费用，主要原因是临床治疗中提供有明显疗效的临床数据太少，这就形成了一个恶性循环：患者个人的医疗保险不负担，相关临床治疗也很难开展下去。 /p p 　　对于患者而言，质子治疗的医疗费用难以承担，而对于医院来讲，质子设备同样难以承受。 /p p 　　自20世纪90年代以来，加速器的重量从上百吨降到了20吨，加速器直径也缩小了3倍，迄今为止最小的质子治疗加速器直径不到2米，与一张特大号床相当。但是，与旋转机架和其它辅助设备加在一起，即使是最为Mini型质子治疗系统也要占用几百平方米面积，也比一般传统的50平方米治疗室大几倍，目前，多数医院缺乏建造质子治疗专用机构的资金和空间，这些是现实问题。 /p p 　　同时，质子治疗还存在一个更精准度的问题，有医生表示，目前质子束能精确在0.5厘米内，这与X射线类似，将质子束的精密度从厘米精准到毫米级将是下一步必要的技术更新。尤其在治疗肺部和肝脏肿瘤时，肿瘤所处位置是一个移动部位，这将是另一艰难的技术挑战。 /p p 　　此外，精通质子设备安装和调试的专业技术人员以及擅长质子治疗技术医生的短缺也是一大问题。 /p p 　　 strong 改进建议和最新进展 /strong /p p 　　治疗费用方面，《自然》刊文指出保险公司应建立“参考定价”模式，为有相似治疗效果的不同治疗方法建立统一支付标准，这将有助于在新的临床应用中收集质子治疗临床数据。 /p p 　　在设备方面，目标是把质子治疗设备安装在一个房间内，医院可以不另建造治疗室，这样更便于医院更新换代现有的X射线治疗装置，同时，如果一台质子加速器设备价能格降低到500万美元，那么普及应用质子治疗的时代也就不远了，相应地治疗费用也会不断降低。 /p p 　　在精度方面，目前已经探究出几种测量质子束的方法，当质子与原子核相互作用时，它们发出可跟踪的γ射线，当组织器官受到质子脉冲照射加热产生膨胀和收缩时，会释放声波。这种技术在实验环境中可以使质子束精确在几毫米范围，但尚未在临床治疗中应用，克服在临床治疗中的技术障碍需要医疗科研机构、医生和患者的共同努力。 /p p 　　对于专业技术人员和医生的短缺，《自然》刊文提出解决方案之一是使质子治疗工作流程与传统的X射线治疗类似，可以借用现有的放疗医生和技术人员，另一种方法是更多地依靠人工智能和全自动化，通过专家指导系统形成一个AI系统进而指导患者治疗过程。 /p p 　　值得一提的是，《自然》刊文还提到了质子治疗的三项最新进展：质子笔形束可以将辐射剂量准确地照射到实体肿瘤上，减少了从多角度照射患者的必要 快速成像方法可以检测患者位置的微小变化，进而改变光束的精准区域 运用可延展材料制作的“软体机器人”，利用其机器人手臂，对患者进行快速且舒适地定位，减少医生频繁进入治疗室的机会。 /p

p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 近日，中国科学院上海应用物理所核物理研究室与中科院近代物理研究所、中国原子能科学院等合作，在兰州重离子加速器装置放射性束流线（RIBLL）上开展的丰质子核β缓发衰变实验测量中，观测到22Mg（镁22）在14.044 MeV的同位旋相似态（IAS态)存在明确的2He（氦2）集团双质子发射现象。相关研究成果发表在《物理快报B》上。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 放射性是不稳定原子核的重要特性之一。常见的衰变方式有α、β、γ衰变等，而双质子放射性是在质子滴线附近的偶Z核中可能存在的一种奇特衰变方式，即原子核通过同时发射两个质子的方式进行衰变。双质子发射涉及两个质子的关联与相互作用，发射方式比单个质子的发射过程要复杂得多，因此研究十分困难，而发射机制是该衰变方式中最重要的物理问题之一。双质子发射的机制可以分为三种：第一种为级联发射；第二种为直接三体发射；第三种为2He集团发射。前两种方式基本上是无关联的质子发射过程，后一种方式才是人们感兴趣的双质子发射。由于发射出的两个质子间的动量和角度关联包含了核子波函数的具体形态及核子间的相互作用等信息，因而对核结构的研究具有非常重要的科学意义。目前发现的双质子发射核只有少数几个，这给双质子衰变的系统研究带来了很大的困难。世界上各个国家的核物理实验室都在努力发现更多的双质子发射核，并对包括双质子衰变在内的原子核的奇异放射性进行深入系统的实验及理论研究。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 上海应物所研究员方德清、博士研究生王玉廷等在兰州重离子加速器装置的放射性次级束流线（RIBLL）上开展了22Al的β缓发衰变实验测量。22Al被注入厚度约为60微米的硅微条探测器时，完全被阻止在硅微条探测器中的22Al先发生β衰变，布局到22Mg的激发态，处于激发态的22Mg将再发生质子、双质子或g等衰变。实验中，探测器阵列同时测量了衰变发射出的单个或两个质子以及g射线。实验测得的带电粒子能量信号与g射线信号的符合，确认了22Mg存在从14.044MeV激发态到20Ne的第一激发态的双质子发射过程。进一步的理论模拟与实验数据比较得出，上述双质子发射过程的机制有约29%的几率为2He集团发射。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 关于22Mg的激发态双质子发射现象，上海应物所马余刚团队曾在2015年通过日本理化学研究所的RIPS束线实验测量已明确观测到在包含14.044 MeV态的较大激发能范围内（12.5~18MeV），存在约30%的2He集团发射机制（Physics Letters B 743, 306 (2015)）。 & nbsp & nbsp 此次在RIBLL上开展的实验得到的结论与其结果一致，但由于RIBLL上的实验数据中有发射的两质子能量与g射线的符合，完全确定了该双质子发射是从22Mg的14.044 MeV激发态到20Ne第一激发态的衰变过程。该实验测量结果提供了22Mg的IAS存在稀有的2He集团双质子发射的实验证据，对理解丰质子核的奇异衰变性质具有重要意义。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委“重离子物理”创新研究群体等项目的共同资助。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/a7188f8a-092a-42d3-b51b-623256420928.jpg" title=" W020180807411280688274.jpg" / /p p br/ /p

近日，由中国科学院近代物理研究所研制的中国超重元素研究加速器装置（CAFE2）取得重要进展，成功实现了14.8粒子微安流强、224兆电子伏能量的束流在靶稳定运行，创造了国际同类装置运行束流参数的最高流强纪录。来自兰州大学、中国原子能科学研究院、湖州师范学院、北京航空航天大学、西安交通大学、四川大学、中国科学院高能物理研究所等单位的专家对CAFE2进行了现场测试。超重元素合成研究一直是科学界的热点，目前科学家总共发现了118种元素。在过去的几十年中，美国、日本、德国、俄罗斯等国家成功合成了十多个新元素和数百个新核素。俄罗斯和日本还研制了用于超重元素研究的专用加速器装置，最高流强10.4粒子微安。CAFE2于2022年建成出束，装置运行时间已超过10000小时。截至目前，近代物理所成功合成了38种新核素，研究成果多次在国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表，并被美国物理学会的Physics杂志在线报道。CAFE2为超重新元素合成研究积累了宝贵的数据和经验，而14.8粒子微安流强的成功运行更为冲击合成119号、120号新元素提供了良好的实验条件，为中国科学家率先合成元素周期表第八周期新元素，实现元素命名零的突破提供了更大的可能性。 中国超重元素研究加速器装置。近代物理研究所供图。

据美联社报道，世界最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机(LHC)3月19日刷新了由它保持的一项世界纪录，对撞机内的两束质子流被分别加速至3.5万亿电子伏特的能级，是原纪录的三倍。 　　欧洲核子研究中心称，两束质子流分别以3.5万亿电子伏特的能级在大型强子对撞机所在的环形隧道中运行。大型强子对撞机于2003年开始兴建，投入达100亿美元，位于法国和瑞士边境地下100米深、长17英里(约合27公里)的环形隧道中。 　　预计，在未来几天科研人员将使两束质子流对撞，展开一系列试验来研究原子内部微小粒子的奥秘，以揭开物质的形成之谜。 　　去年11月30日，大型强子对撞机(LHC)内的两束质子流被加速至1.18万亿电子伏特的能级，比之前该记录的保持者——美国费米国家实验室加速器——创造的能量多出20%，成为世界上“最强大的机器”。美国费米国家实验室加速器2001年曾创下0.98万亿电子伏特的纪录。 　　大型强子对撞机以创纪录的能级运行，将有助于揭开粒子物理的一些未解之谜，比如暗物质和暗能量是否存在。科学家还希望在微观上查明宇宙大爆炸之后瞬间内所发生的一切。科学界普遍认为，宇宙诞生于大约140亿年前的大爆炸。 　　自从去年大型强子对撞机重启以来，欧洲核子研究中心报告称已经取得了一系列成就。大型强子对撞机最初开始启动后，遭遇了一系列故障，科研人员不得不花费14个月时间对其进行维修和改进。去年冬天，欧洲核子研究中心用2个半月时间对大型强子对撞机停机进行改进，以做好准备迎接更高能级的对撞试验。 　　欧洲核子研究中心加速器负责人史蒂夫迈尔斯说：“将质子流加速到3.5万亿电子伏特能级表明大型强子对撞机的整体设计是可靠的，也表明我们自其2008年9月关闭以来所做的改进是有效的。” 　　不过，大型强子对撞机自上月底重新启动后显现两处“缺陷”，科研人员决定让这一世界最大的粒子加速器2011年底停机，为期将近1年，以实施“修复”。 　　欧洲大型强子对撞机是世界最大的粒子加速器，用于研究宇宙起源和各种基本粒子特性。大型强子对撞机在接近绝对零度的温度下(温度低于外太空)运行，以便让大约2000个超导磁体最有效地引导质子。欧洲核子研究中心(CERN)是世界上最大的粒子物理研究中心，现有20个成员国，同时获得了日本、印度、俄罗斯和美国等众多国家的支持。

table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" tbody tr td width=" 78" p style=" line-height: 1.75em " 成果名称 /p /td td width=" 543" colspan=" 3" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " strong 强流加速器中子源及中子成像装置 /strong /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 单位名称 /p /td td width=" 543" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " 北京大学 /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 联系人 /p /td td width=" 175" p style=" line-height: 1.75em " 陆元荣 /p /td td width=" 161" p style=" line-height: 1.75em " 联系邮箱 /p /td td width=" 187" p style=" line-height: 1.75em " yrlu@pku.edu.cn /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 成果成熟度 /p /td td width=" 541" colspan=" 3" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " □正在研发 & nbsp √ 已有样机 & nbsp & nbsp □通过小试 & nbsp □通过中试 & nbsp & nbsp □可以量产 /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 合作方式 /p /td td width=" 541" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " □技术转让 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp √技术入股 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp □合作开发 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp □其他 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " strong 成果简介： /strong /p p style=" line-height: 1.75em " /p p style=" text-align:center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/a8dfeb59-a7d2-459d-8957-49f9209e48e3.jpg" title=" 1.jpg" width=" 400" height=" 263" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 263px " / span style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp /span /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp 该项目采用电子回旋共振离子源提供待加速的离子束流，利用国际先进的射频四极场加速器将带点离子加速到每核子1MeV的动能，用其轰击铍靶，产生10^12的中子束流，经过慢化后对被测物体进行探测研究。该中子成像装置可用于航空航天火工品检测，航空发动机叶片检测，复合材料无损检测等，成像物体尺寸约200*200平方毫米，成像分辨率达几个微米。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 应用前景： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 该中子成像装置可用于航空航天火工品检测，航空发动机叶片检测，复合材料无损检测，核反应堆用核燃料棒的检测。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp 该设备应用广泛，系列升级产品可用于硼中子俘获治癌、放射性同位素生产、塑性炸药检测以及毒品检测等，市场效益和社会效益显著。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 知识产权及项目获奖情况： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 多项加速器及其相关技术已经申请专利，具有核心技术产权。 /p /td /tr /tbody /table p br/ /p

8月9日，我国自主研发的质子位移损伤效应模拟试验装置（PREF）——60MeV质子加速器建成出束，首次成功储存、加速、慢引出质子到实验终端。质子位移损伤效应模拟试验装置（PREF）由中国科学院近代物理研究所承担建设，可提供10-60MeV能量段连续精确可调、高流强、高占空比、大扫描面积的高品质质子束流，是目前国内唯一的位移损伤效应模拟试验专用装置。质子位移损伤效应模拟试验装置——60MeV质子加速器全景图。受访者供图基于几代离子加速器设计、建造的技术和经验积累，近代物理研究所加速器团队首次在超小型质子同步加速器中采用了钛合金瓷环内衬极高真空室及全储能非谐振大功率电源新技术，研发了快上升全波形动态磁场补偿和全系统同步性实时测量技术，实现了加速器全过程数字模拟和束流的精准操控。同时，团队还通过工程全系统BIM（建筑信息模型）建模，严控工艺规范和流程，实现了工程质量大幅提升，为装置的高效运行打下了良好基础。据了解，该装置基于重大基础前沿研究需求而研发，将填补我国空间辐射效应试验能力缺项，成为承载我国空间科学、空间技术和国产宇航元器件发展的重要试验平台。同时，该装置的建成出束也将为我国应用加速器的进一步推广打下坚实基础。PREF质子同步环束流强曲线。受访者供图