历史沿革

1998~2010年,知识创新工程阶段

  

  1.1998年,中国科学院开始实施知识创新工程,近代物理研究所的发展也进入了一个全新的阶段。从1997年开始,近代物理研究所按照中科院“凝练科技目标,加强队伍建设,提升创新能力”的要求,对研究所的科研方向和目标、科研队伍、管理体制等方面进行了凝练和规划,为进入知识创新工程进行准备。经过几年的努力,于2001年加入了中科院知识创新工程二期序列。

  2. HIRFL-CSR国家重大科学工程于1999年12月10日举行了奠基仪式。2000年4月,国家计委批准该项目的开工报告。从此,在项目管理委员会和工程指挥部的领导下,HIRFL-CSR工程正式开工建设。

  3.2005年2月到2007年12月,进行了HIRFL-CSR五个阶段的联合调束和中科院基础科学局组织的5次专家测试。在主环中,先后成功地实现了12C和36Ar离子的注入、冷却、累积和加速,最后被加速到1GeV/u,环内离子数分别达2.7×109 ppp和108 ppp;利用129Xe成功进行了多次多圈注入、累积、冷却和加速调试,将其从2.9MeV/u加速到235MeV/u,储存离子数达到2×107 ppp。在实验环中,利用飞行时间方法进行了28Si,32S,34Ci和30P等原子核的质量测量实验,精度达到105

  4.2007年12月,中科院组织进行了HIRFL-CSR工艺鉴定验收,确认工程各项技术指标均达到了验收要求,其中主环加速12C6+36Ar18+束流的两项主要指标超过了设计指标最高能量均达到了1000 MeV/u流强分别达到了1190 µA7.5´108ppp)和100µA2×107ppp)。

  5.2008年7月30日,HIRFL-CSR工程通过了国家发展改革委主持的国家验收。验收意见认为, HIRFL-CSR工程按照国家批复文件,全面优质完成了建设任务,实现了验收指标,使我国第一台大型重离子加速器冷却储存环达到了国际先进水平,并具有了加速全离子的能力。验收委员会一致同意该工程通过国家验收,并正式投入运行。

  6.为了进一步提高HIRFL加速极重离子的束流强度,2000年中科院批准近代物理研究所研制超导高电荷态ECR离子源。这是中科院创新工程重大项目,经过近5年的努力,于2005年建成了在磁场设计和结构方面都有所创新的超导ECR离子源, 2006年通过中科院组织的国内外专家进行的测试、鉴定和验收,并投入使用。这台离子源创造了国际上同类源引出流强的最高记录,于2007年获得甘肃省科技进步一等奖,2008年获得国家科技进步二等奖。

  7.为了进一步发展重离子应用研究,在此期间还开始了强流电子加速器、320kV高压重离子应用研究装置的研发。320kV高压重离子应用研究装置于2007年建成投入使用,为重离子原子物理、表面物理和材料科学的研究提供了良好的条件。单相强流电子加速器也于2004年出束,进行了阶段性验收。

  8.知识创新工程阶段,近代物理研究所开展的新核素合成研究跨入了超重核区,合成了105和107号元素的新同位素159Db和165Bh,同时在轻稀土质子滴线区和重丰中子区都有了新的收获,使合成的新核素数目达到25种,引起了国际同行的高度重视。奇-奇核高自旋态核结构的研究和高自旋态中的旋称反转研究取得了重要成果,首次建立了14种核的高自旋态能级纲图;极大地扩展了其它18种核的高自旋态能级纲图。与中重缺中子区近滴线新核素合成研究成果一起获得了2007年国家自然科学二等奖。

  9.在多年重离子治癌基础研究及动物实验的基础上,近代物理研究所从2006年11月开始,与相关医院合作进入了重离子治癌临床试验治疗阶段,到2008年底共进行了7次试验,治疗了82例浅层肿瘤患者,取得了很好的治疗效果。经甘肃省科技厅批准,成立了“甘肃省重离子束治疗肿瘤临床研究基地”和“甘肃省重离子束辐射医学应用基础重点实验室”。

  10.2005年詹文龙研究员当选为中国科学院院士。

1989~1997年,以新核素合成为主攻方向的核物理基础研究发展阶段

  

  1.1990年10月,经中科院批准,成立“兰州重离子加速器国家实验室筹备委员会”,在筹备期间先按照中科院开放实验室办法进行管理。1991年8月,国家计委批准成立“兰州重离子加速器国家实验室”,向国内外开放。

  2.1991年,近代物理研究所提出的“新核素合成及其生成机制、核结构和衰变性质研究”获准作为中科院重大项目立项。经过科研人员的辛勤努力,攻克了多种技术难关,利用兰州重离子加速器提供的中低能重离子束、600kV高压倍加器提供的强流中子束,通过重离子反应和中子诱发反应,结合化学分离和特殊的物理探测手段,于1992年首次合成和研究了208Hg和185Hf两种新核素,实现了我国新核素合成零的突破。后来进一步在重质量丰中子区和质子滴线附近的部分核区形成了独具特色的物理思想和技术路线,实现了创新和突破,先后首次合成了12种新核素,首次建立了7种重要核素较完整的衰变纲图,并在核结构研究中取得重要成果,得到国内外学术界的广泛关注和好评。

  3.1988年底,兰州重离子加速器(HIRFL)正式投入运行,使近代物理研究所的重离子核反应研究从低能区为主转入以中能区为主,开始了热核性质的实验和理论研究。主要测量反应中靶碎片的质量分布和线性动量转移及其随靶质量的变化;实验测量热核温度与其激发能的关系及其随反应系统质量的变化;通过粒子碎片的关联测量,仔细研究了高激发核碎裂(三裂变)及出射粒子和碎片的发射时标及其同位旋效应;测量了丰中子炮弹核反应总截面,预言了核的弥散度随(N-Z)的增加可导致反应总截面增加的现象;理论上对核介质效应及核状态方程等开始进行研究。

  4.1989年开始从法国引进CAPRICE型ECR离子源起,经过两年的调试和改进,于1992年在HIRFL上投入使用,这也是国际上第一家将CAPIRICE型ECR源在回旋加速器上使用,明显提高了注入器引出束流强度。1990年开始自行设计建造我国第一台10GHz ECR离子源(ECR1)并与1993年投入使用。1997年又设计建造了一台14.5GHz的ECR离子源(ECR2),于1999年投入使用,引出束流强度居于国际领先水平,2000年获得中科院科技进步一等奖。

  5.为了发展放射性束物理研究,1990年开始建造基于HIRFL束流传输线的国内第一条中能放射性次级束流线,于1993年调试成功。1995年又得到中科院和科技部的支持,经过20个月的努力,在HIRFL上建成了一条35米长的弹核碎裂(PF)型反对称双消色差放射性束流线,具有当时的国际先进技术指标,为我国开展放射性束物理研究提供了良好条件,促进了我国放射性束物理研究的发展,1999年获得中科院科技进步一等奖。

  6.上世纪90年代初,为了满足我国深入开展重离子物理研究的需要,近代物理研究所和兰州重离子加速器国家实验室根据国际重离子加速器发展趋势和HIRFL的优势,提出了建设兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的初步方案。从1995年到1996年,经过中科院、科技部和国家计委组织的几次方案论证和近代物理研究所对方案的优化及完善,1997年6月,国家科技领导小组原则批准立项建设。1998年7月,国家计委正式批准HIRFL-CSR作为国家重大科学工程立项建设,同年11月中科院成立以路甬祥院长任主任的项目管理委员会,以詹文龙副所长任总经理的项目工程指挥部和以方守贤院士为主任的项目科学技术委员会。2000年4月,国家计委批准正式开工建设。

  7.1995年魏宝文研究员当选中国科学院院士。

1973~1988年,以重离子物理研究为主的核物理基础研究发展阶段

  

  1.从1973年开始,近代物理研究所利用1.5米回旋加速器提供的束流条件,对12C束流轰击12C、27Al、197Au、208Pb、209Bi等靶核的各种反应机制,包括熔合蒸发、熔合裂变、转移反应等进行了较为全面的研究。在测量73MeV12C+209Bi熔合蒸发发射的a粒子角分布时,发现了擦边角成峰现象,引起了关注。1975年有关研究室围绕12C+209Bi反应系统“联合作战”,分工负责,对各种反应道的出射产物进行测量及理论计算分析,可靠地证实了当时国际上刚提出、但还没有肯定的8Be转移反应机制。此结果获得1982年度国家自然科学三等奖。

  2.1979年杨澄中所长被选为中国科学院学部委员(院士)。

  3.从1985年开始,近代物理研究所承担了中科院“七五”重大科研项目“重离子核反应机制研究”,着重在过渡能区的几种非完全核反应机制的实验和理论方面,深入细致地研究了反应动力学、反应特征及机制分类,补充和深化了对过渡能区核反应机制的认识,提出了“非完全深部非弹性碰撞”的新的物理思想,取得了一批研究成果,1988年获得国家自然科学三等奖。

  4.为了发展我国的核科学技术,使重离子核物理研究尽快进入国际先进行列,近代物理研究所于1973年提出了自力更生设计建造“大型分离扇重离子加速器”的方案,1976年11月获国家计委批准,代号7611工程。该工程于1979年7月破土动工,1988年12月12日首次引出中能碳离子束, 1989年11月通过国家技术鉴定和竣工验收。国家鉴定意见认为:“主加速器的设计加工、安装调试和联合调束是成功的,其主要技术参数达到或超过了设计指标,达到80年代同类加速器的国际先进水平。首次引出的碳离子束束流强度、能量和发射度都达到设计要求,整个加速器系统具备加速碳到钽离子的能力。投入运行以来,稳定可靠,达到了实用水平。这是我国高技术领域中又一重大成就。”该工程1991年获得中科院科技进步特等奖,1992年获得国家科技进步一等奖。

  5.1975年,近代物理研究所接待了建所以来的第一位来访国外学者——诺贝尔物理学奖获得者 Ben Mottlson同年派出了第一位出国进修人员,从此开始了对外学术交流。

  6.1978年10月,杨澄中所长招收了近代物理研究所历史上的第一批研究生(6名硕士研究生),并于1981年申请了核物理和加速器专业的学位授予点。从此开始了近代物理所研究的研究生培养工作。

  7.1979年杨澄中所长被选为中国科学院学部委员(院士)。

1963~1972年,以中子物理为主的低能核物理研究发展阶段

  

  1.1963年,开始利用400keV高压倍加器开展快中子物理和轻核反应两方面的研究工作。

  2.1962年设计、1963年开始建造的600keV高压倍加器于1965年建成投入使用。随后还设计建造了15~50keV和40~150keV高压倍加器。

  3.1963年完成1.5米回旋加速器的主体安装,1964年4~5月份投入运行供束,进行了快中子弹性散射角分布、非弹性截面、去弹性截面、总截面测量等中子物理方面的研究工作。

  4.1965年二机部向近代物理研究所下达了有关研究热核材料的I、II号任务。I号任务:氘-氘、氘-氚反应总截面测量,于1970年完成了15~150keV氘-氘反应总截面的绝对测量,以及13.8~114.3keV氘轰击氚反应总截面的绝对测量;II号任务:快中子-6Li、7Li的非弹性碰撞截面及次级能谱测量,于1967年完成。从数据结果和测试技术来看,这两项成果分别达到了当时的国际水平和国内先进水平,于1978年获得全国科学大会奖。

  5.1965年底,二机部下达了“从核燃料废水中分离裂变稀土元素的工艺流程研究”任务,即回收147Pm等同位素的工艺流程。近代物理研究所选择了能获得高纯度产品的离子交换流程,并研究了分离纯化的最佳条件,分别进行了扩大的冷试验和热验证,其中147Pm的回收率可达96%。该任务于1977年完成,1978年获得全国科学大会奖。

  6.1970年2月,近代物理研究所承担了二机部下达的“回收核燃料后处理工艺中的废磷酸二丁酯——煤油”的任务,放射化学研究人员采用急骤蒸馏法,并自行设计制造了精馏塔和膜式电预热器,经过反复试验,使回收率达90%~96%。该成果1978年获得全国科学大会奖。

  7.1970年前后,根据二机部提出的“寻找新能源”的要求,近代物理所研究积极开展了“双超”(超钚、超重元素的合成)和“轻核聚变反应”的调研工作。为配合“双超”工作的开展,1970年近代物理研究所将1.5米回旋加速器成功地改建为我国第一台重离子加速器,先后成功加速了12C、16O、14N等较轻的重离子,并进行了重离子物理的理论和实验研究,1978年获得全国科学大会奖。

1957~1962年,研究所的创建阶段

  

  1.按照我国原子能与核科学事业的发展目标,1956年开始筹建中国科学院近代物理研究所。1957年4~5月,从中国科学院北京近代物理研究所(后改为二机部原子能研究所一部,现属中国科学院高能物理研究所)抽调15名科技人员、 8名工人和若干名辅助人员,在杨澄中同志带领下,先后来到兰州,与甘肃省委调配的20余名党政干部一起,经过具体筹划,于6月份正式成立了“中国科学院兰州物理研究室”。这是中国科学院近代物理研究所的前身。

  2.1958年6月13日,当时的第二机械工业部(简称“二机部”)抽调了若干名工程技术人员,在兰州设立了“中国科学院613工程处”,负责1.5米回旋加速器的建造工程,代号为“613工程”。

  3.1962年初,1.5米回旋加速器即将建成,经中科院和二机部共同商定,于1962年1月1日将兰州物理室和613工程处合并,成立了“中国科学院近代物理研究所”。