近期，中國科學(xué)院近代物理研究所在HIRFL加速器上首次成功加速能量為12.5MeV/u的181Ta31 束流，為國內(nèi)外30多家用戶的單粒子效應(yīng)及輻照實驗提供了累計超過200小時的束流，填補了國內(nèi)單粒子效應(yīng)實驗工程關(guān)鍵考核點空白。
本次成功加速Ta離子，是對蘭州重離子加速器數(shù)個工作狀態(tài)極限的挑戰(zhàn)。Ta的熔點是2996℃，是高熔點金屬，難以獲得其高離化態(tài)、高產(chǎn)額離子束流。此外，Ta離子在注入器SFC加速過程中的磁剛度低、接近設(shè)計場強的最低正常工作極限，而在主加速器SSC加速的磁剛度卻很高、接近最大設(shè)計磁場。超導(dǎo)離子源SECRAL采用雙頻24GHz微波技術(shù)與等離子體濺射方法，在低引出電壓的情況下，克服強空間電荷效應(yīng)產(chǎn)生并引出31 的高電荷態(tài)Ta離子束流。在低場強情況下，SFC諧波線圈產(chǎn)生的諧波分量嚴重影響等時場，造成加速軌道形變、引出束流能量偏低，重離子加速器運行人員獨創(chuàng)性地采用了單組諧波線圈（共4組）束流引出技術(shù)，實現(xiàn)了標稱能量的束流引出。SSC加速克服了弱流強注入及引出、高場強下等時性變差等難題，成功調(diào)出了束流。
高電荷態(tài)重離子Ta束流的加速成功，表明蘭州重離子加速器國家實驗室緊密結(jié)合國防重大戰(zhàn)略需求，不斷拓廣輻射源的LET范圍，填補了國內(nèi)重離子LET從73-87MeV·cm2/mg的空白，實現(xiàn)了75MeV·cm2/mg工程考核點，對開展新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)電子器件的單粒子效應(yīng)研究，建立新型器件單粒子效應(yīng)仿真模型和數(shù)據(jù)庫，提升我國電子器件單粒子效應(yīng)檢測和評估的能力有著重要意義。
圖1.離子源SECRAL分析產(chǎn)生的Ta31 離子束圖譜
圖2.SFC及SSC引出束流信號
來源：中國科學(xué)院近代物理研究所
