为加速器事业“加速”——记北京大学核物理与核技术国家重点实验室陆元荣教授

本刊记者 张伟东

为加速器事业“加速”
——记北京大学核物理与核技术国家重点实验室陆元荣教授

本刊记者 张伟东

春桃悄绽蕾，柳展暖风轻。这是春天的北大未名湖，诸多大师在湖畔留下的身影赋予了它深厚博大的人文底蕴。正是在这柳烟飞絮的季节，我们见到了陆元荣教授，简朴的衣着，朴实的话语，蕴含的却是他二十多年来流连在未名湖畔为祖国加速器“加速”的梦想。

加速，永不停歇的脚步

加速器是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置，可应用在化学、放射生物学、放射医学、固体物理等的基础研究以及工业照相、癌症的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其他食品的辐射处理、宇宙辐射和核爆炸模拟等领域，应用范围很广。

“在过去的30年里，这是我们研究的第四台RFQ加速器，它运行稳定，目前已应用于材料辐照研究，将来有很好的应用前景。”在实验室里，陆元荣教授指着一个很大的装置向我们介绍。他还告诉我们，自上世纪七八十年代以来，射频四极场(Radio Frequency Quadrupole，以下简称RFQ)加速器作为一种强流低能直线加速器已获得了迅速发展和广泛应用。它的优点在于能直接加速从离子源中引出的低能离子，并将加速、纵向群聚、横向聚焦与匹配等多种功能汇集于一个结构之中，高效率地将数十毫安乃至数百毫安的强流离子束加速至设计能量。RFQ的这种特性使它成为一种最常用的低能强流加速器。现在常见的RFQ有四翼型和四杆型两种。

北京大学是我国第一个也是唯一的从事四杆型加速器研制的机构。早在1984年，北京大学的RFQ加速器课题组就在陈佳洱院士的领导下提出了适合于加速重离子的整体分离环型RFQ加速结构。那时的陆元荣还是北京大学技术物理系原子核物理学专业的一名学生。从1987年起，课题组在国家自然科学基金的资助下，对RFQ加速结构的物理、束流动力学、工艺及高功率等特性进行了系统的研究，陆元荣有幸在毕业后就参与其中，在科研的征途中迈出了坚实的一步。

为了尽快使重离子RFQ这种新技术在我国得到应用和发展，1993年国家自然科学基金继续将建成实用化的重离子整体分离环型RFQ列为重点项目。同年4月，26兆赫RFQ实现了首次出束，将N+离子加速到了300千电子伏的设计能量。之后又在1999年底建成了1MeV重离子整体分离环RFQ（ISRRFQ)加速器。

“我们研制的RFQ加速器的最重要的结果是在同一个加速结构中实现了正负氧离子的同时加速。实验测得正负氧离子同时为加速电场所俘获，并分别聚集于相应的两个平衡位相上，两者的位相差正好为180度，与事先的模拟计算结果完全相同。”陆元荣教授介绍。

步入21世纪，北京大学又发展了可将加速能量有效提高的新型分离作用RFQ加速结构（SFRFQ），并于近年建造了1台加速腔实验样机，它与ISR-1000构成一低能强流的组合加速系统。北京大学还参与了973项目350MHz四翼型强流质子RFQ加速器的研究工作，并研制了1台全尺寸无氧铜工艺腔。就在刚刚过去的2011年底,他们建造的中子源用200MHz、2MeV/50mA微翼四杆型氘离子RFQ加速器成功出束,初步获得15mA的输出流强。

在这个过程中，陆元荣教授参加和完成了国家自然科学基金委员会“重离子整体分离环RFQ加速结构的研究”、“RFQ加速器同时加速同荷质比正负离子的实验研究”、“RFQ加速器用高频并馈系统的研究”、“基于RFQ加速器的加速器质谱计的物理及其技术研究”；作为重要研究成员完成了国家自然科学基金委员会重点项目“重离子整体分离环RFQ加速系统的研究”，研制成功1MeV RFQ加速器，加速12C+、14N+、16O+至每核子65keV能量。

由于出色的科研能力，陆元荣教授先后两次受邀赴德国参加研究工作。1994年受德国重离子物理研究所邀请参加UNILAC的强流、高电荷态直线注入器改造计划，负责研制27MHz、36MHz、108M H z、模拟、数字移相器以及相关的高频控制系统。2001年受邀跟随U.Ratzinger教授从事并负责海德堡大学重离子治疗癌症用IH直线注入器研制。目前该装置已经安装在德国海德堡大学，并用于癌症病人的康复治疗，截至2010年上半年，已经有近百位病人得到有效治疗。

陆元荣（前排左二）RFQ中子照相团队

2008年底，陆元荣教授协助陈佳洱院士圆满完成国家自然科学基金委委主任基金项目“分离作用RFQ加速系统的研究”，项目进展取得了预期的成果，验收专家组对项目的研究成果评价为A。目前作为北大RFQ与中子照相课题组长，陆元荣教授负责北京大学200MHz强流氘束RFQ加速器的研究和低能散度新型梯形IH-RFQ加速器的研究，并参与激光加速获得准单能质子的理论和实验研究。

“为了我国的加速器事业，我们应该再接再厉，加大研究力度，迎头赶上国际RFQ快速发展的步伐。”正是怀着这样的理想，二十多年来，陆元荣教授一直为我国的加速器事业不停地“加速”。

驻足，国家发展的需要

如果说陆元荣教授的“加速”人生中曾有过“驻足”，那毫无疑问是为了北大。30年前，他怀揣着梦想走进北京大学，成为一名北大学子，从此，他就与这里结下了不解之缘。尽管两次受邀赴德国重离子物理研究所工作，最终他都选择了回到北大。他说：“这里有我非常好的老师、同学和学生。”朴实的话语中透出的却是浓浓的情谊。

这份浓情让他在科学的道路上不惧艰难，执着地探索。“我们的科学研究每天都是在解决问题。”这是陆元荣教授经常跟学生说的一句话。他也确实是这么做的。八九十年代，国家经济比较困难，面对经费紧张、人手缺乏，“我们就是靠一股信念”，这个信念就是国家和社会的需要，他坚信他们的科研成果对国防、工业、公安、反恐、防爆等领域都有很大的作用，所以他们愿意坚持。

“另一方面，如果经费一步到位，科研进度会很快，从而缺乏思考和总结的过程；而没有经费的时候实际上是我们冷静思考的时候，思考怎样利用有限的经费来优化产品结构，提升装置的性能指标。”陆元荣教授总是这样看待困难的。有了这种乐观的精神，他和他的团队就能在一个又一个问题的解决过程当中，一天天取得进步，一天天成长起来。“比如我们现在研究的中子照相装置，实际上当初是被‘逼上梁山’的。”陆元荣教授回忆道，从RFQ迅速发展以来，国外一直在瞄准中国的市场，1997年日本某公司来中国谈合作，希望把重离子治疗癌症用的加速器的前期科研工作交给他们做，但最终因资金问题没有达成合作，“而正是对方的这个‘抠门’行为挽救了我们，使我们没成为发达国家的附庸。”上世纪末，随着国家相继提出科教兴国和自主创新战略，仪器设备的创新被提上议事日程。借着这个东风，在985、211工程的支持下，陆元荣教授带领他的课题组确立方向，明确目标，最终研制出了我国第一台氘离子的RFQ加速器。

这份浓情也让他毫不吝啬地把毕生所学传授给下一代北大学子。30年中，他的身份从学生变成了老师，“在这个过程中，我不仅仅带了学生，教了学生，同时也从学生身上学到很多东西。因为知识在不断更新换代，年轻人获取知识的能力比我们强，思路和方法也比我们新。”确实，北京大学这座学术的殿堂是年轻人成长的舞台，他们可以结合自己的课题提出一些新的想法，不断地实现自己的梦想。放手地让他们去干，这对年轻人科研能力的培养和锻炼是非常重要的。

如今，陆元荣教授带领着北大RFQ与中子照相课题组，一方面引进人才，另一方面充分发挥现有人才的作用，使每一个人都在这里得到成长，也都为集体贡献着自己的力量。“我们组里的每一个年轻人都有着积极向上的乐观精神，克服各种科研困难，如经费、资源、实验室等问题，非常团结而努力。”说起他的学生和课题组成员，陆元荣教授满是自豪。他们始终相信：努力去做，就无愧于心；尽心做好，就是对国家和社会的贡献。

book=68,ebook=27