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首页 >> 2025年中国科学院年度创新人物——孙良亭

孙良亭:建造世界性能最高的ECR离子源

来源:近代物理研究所

无论是探索微观世界奥秘,还是满足核科学领域国家重大需求,都离不开尖端重离子加速器的有力支撑。

离子源是重离子加速器的“能量心脏”。强流高能量、高功率离子束的产生,一直是世界各大著名实验室竞争的主要领域之一,是强国战略必争之高地。

建造一颗“中国心”

2012年,怀揣着自主研发世界性能最高离子源的科研梦想,孙良亭毅然选择离开美国超导回旋国家实验室,加入中国科学院近代物理研究所。他立下两个奋斗目标:一是实现全超导离子源技术的国产化;二是攻克高电荷态强流电子回旋共振(ECR)离子源领域的世界难题,引领国际离子源技术的发展。

面对国内加速器超导磁体技术薄弱的现状,孙良亭带领团队迎难而上,仅用3年时间就实现了第一个目标,成功自主研制出全超导电子回旋共振(ECR)离子源。该装置创造了国际上高电荷态强流离子束流强纪录,性能达到国际领先水平,为我国开展重离子科学前沿研究打下了坚实基础。

突出重围,再铸“国之利器”

2014年,为满足国家对低能量强流重离子束高端科研仪器的需求,近代物理所组建攻关团队,研制国际首台低能量强流高电荷态重离子加速器装置(LEAF)。作为主要负责人,孙良亭带领团队勇闯无人区,展开系统性技术攻关。然而,研发LEAF所需要的多项技术都被列入“禁止合作”清单。面对困境,孙良亭鼓励团队:“正是因为没有人做过,才是真正原创的成果,也是真正值得去攀登的高山。”

历时十年,孙良亭带领团队从材料制备、工艺优化到测试方法进行了全面探索。团队陆续攻克国际首个铌三锡超导离子源磁体技术、微流道弧腔技术、弗拉索夫(Vlasov)辐射器微波加热技术、难熔金属离子技术等系列关键技术难题,于2024年成功研制出国际首台45 GHz ECR离子源样机,创下全球最高磁场与微波频率纪录,实现了目前最强束流强度的高电荷态重离子束输出。这标志着我国已掌握第四代超导离子源技术,引领该领域学术前沿

随后不久,LEAF顺利通过国家自然科学基金委员会验收。它是目前国际公认的低能量区最先进的重离子研究装置,可以提供高电荷态、高流强的重离子束流,服务于国家重大需求,为先进材料、原子物理、核物理等前沿研究提供先进的实验条件。

以创新之光,点亮未来之苍穹

经过13年的持续奋斗,孙良亭回国时立下的两个目标均已实现。新的超导离子源技术已先后应用于国家重大科技基础设施强流重离子加速器装置(HIAF)、中国超重元素研究加速器装置(CAFE2)、空间环境地面模拟装置专用离子加速器(SESRI)以及普惠型重离子治疗装置(SIMM)中。

2025年,孙良亭先后被授予国际粒子加速器领域的最高荣誉之一的“西川哲治奖”(Nishikawa Tetsuji Prize)和国际离子源领域最高奖项“明亮奖”(Brightness Award),以分别表彰他在加速器技术领域和离子源领域的突出贡献。

他用十余年青春,把不可能变为可能;用百万次试错,镌刻下中国智慧的印记。孙良亭用实际行动彰显了中国科学家勇攀高峰、敢为人先的创新精神,为我国重离子加速器技术跻身世界前列作出了卓越贡献。