解放军报|重离子加速器如何检测“天问一号”( 二 ) 重离子加速器建设的单粒子效应地面模拟

真空加速系统是一个装有加速结构的真空室，如加速管、加速腔等。它是“大炮”的“炮膛” ，其作用是使离子的运动不受空气分子影响，并能向离子施加加速电场。
导引、聚焦系统，包括电磁透镜、主导磁场等。它是“大炮”的另一个“炮膛” ，以一定形态的电磁场，引导并约束被加速的离子束，按照预定轨道接受电场加速。有些重离子加速器还设有束流输运系统，可将它看作运输“炮弹”的“大卡车” ，用以在离子源和加速器之间、加速器和加速器之间、加速器和靶之间运输离子。此外，导引、聚焦系统通常还设有电磁场的稳定设备、束流诊断和监测设备，以及各项供电和操作设备，以保证加速器稳定运行。
实验终端，通常就是开展应用研究和技术开发的仪器，也是那些离子“炮弹”的最终“落点” 。
但在实际应用中，各组成部分往往同时具备一个或数个功能，既能独立开展研究，也能串联工作，实现“1+1>2”的效果。
如依托中国科学院近代物理研究所建设的兰州重离子加速器，一般由电子回旋共振离子源、扇形聚焦回旋加速器、分离扇形回旋加速器、冷却储存环和两条放射性次级束分离线组成。
有趣的是，扇形聚焦回旋加速器、分离扇形回旋加速器、冷却储存环和两条放射性次级束分离线既是“炮膛” ，又自带“标靶”；既能将“炮弹”加速送走，又能让“炮弹”在自身装配的实验终端落点“爆炸” ，从而开展研究。
“科学龙头”多领域开花结果
一般情况下，重离子加速器上均建有诸多实验终端，为生命科学、生物科学、材料和能源科学等应用研究提供有力实验条件。其成果可被广泛应用于航天、工业、农业、医疗等领域。
单粒子效应评估。在升空之前，航天器的元器件都需要进行离子检测。重离子加速器建设的单粒子效应地面模拟实验平台，为航天器上的半导体器件抗辐射性能及其加固提供关键测试，为航天器安全运行提供重要的技术保证。
制造核孔膜。核孔膜又称核微孔膜、重离子微孔膜等，是高分子薄膜经加速器重离子束流辐射后，再经化学蚀刻处理，制备出的一种优质微孔膜。它兼具孔径均匀、孔径大小可控、过滤速度较高、截流特性好、化学稳定性强等特点。在医疗领域的各种针剂生产及输液器制备中，核孔膜可用于去除各种微粒、细菌和过滤血液等。还可用于海水淡化，海水经核孔膜过滤后，就能达到饮用标准。同时，电动汽车的电池若用核孔膜做电池隔膜，可有效增强安全性和电池性能。
辐照诱变育种。重离子加速器产生的辐射，能够大大加强种子突变率，且突变的范围非常大，可以产生更多高产、抗病虫害、耐高寒种子。如科学家们通过辐照诱变，培育出了“奇特植物”：不长叶子、只长果实的蓖麻；花瓣颜色会随温度变化而变化的花卉；少长叶子、多长棉桃，且棉桃更大的棉花，实现了高产的同时，还方便采摘；不结籽只长秆的高粱，其秆长可达5米多，榨汁的甜度是甘蔗汁的1.3倍，且产量很高。科学家们在栽种过程中发现，上述甜高粱根系异常发达，可以在沙漠里扎根一米多深，栽在沙漠不仅是经济作物，还能起到防风固沙的作用，且榨干汁水的高粱秆，发酵后能作为牲畜饲料，利用率极高。
攻克肿瘤带来抗癌福音。这也是目前重离子加速器最重要的探索领域之一。从理论上说，重离子治疗肿瘤具有穿透力强、散射小、治疗精准等特点，无创伤、无痛苦，不需吃药打针，也不需要住院。通常来说，人们如果罹患肿瘤，要么开刀手术，要么进行放疗、化疗。普通的放疗是用光子或者X射线杀死癌细胞，但光子和X射线要以杀死更多的正常细胞为代价。所以在大多数人的印象中，经过放疗、化疗的癌症患者，基本都没了头发和眉毛，还可能伴有恶心、呕吐等症状。未来，重离子的穿透治疗效果则要好很多，它会在治疗的同时有效保护患者的健康组织。