復旦大學核科學與技術系現代物理研究所的介紹 正文

     根據我國核能發展長期戰略,發展聚變能源是解決能源危機的根本出路，而怎樣實現有能量增益的聚變，離不開高溫高密度等離子體物理及其相關技術的研究。在這樣的形勢下，復旦大學在多方支持下，依托本學科于2002年成立了上海EBIT實驗室，第一期投資三千四百萬人民幣。作為高電荷重離子相關物理及技術研究平臺（EBIT實驗平臺）的一期工程，建立了EBIT裝置的主體—即光源部分，和用于高精度光譜學診斷的實驗設備，建成了高電荷重離子相關物理的光譜學研究平臺。以極端條件下的原子物理、等離子體物理以及其拓展領域的科技進步和發展為主要方向，開展基礎性、創新性的科學研究工作。結合我國的科技發展和我國科技研究重點的調整，近十年來通過“211工程”和“985工程”以及上海市重點學科對本學科的投入資金達4500萬元以重點支持本學科的建設；屬于本學科的教育部重點實驗室，近年來也得到來自教育部對重點實驗室的經費投入達150萬元。本學科所在復旦大學現代物理所從80年代中期起,先后引進了串列加速器、同位素分離器、染料激光器等主要設備, 開展了原子物理、離子束應用等方面的研究工作，取得了重要成績。



       本學科在楊福家院士領導下，在基于加速器的原子物理、在激光與物質相互作用以及核技術方面多年的研究積累，為今后進一步開展高新技術中的原子物理及相關物理問題研究、為極端高電荷態離子中電子的狀態和動力學行為研究、以及離子和電子與超快、超強脈沖激光的相互作用等方面的研究打下了很好的基礎；我校針對發展這一學科的需要于2002年引進的杰出青年基金獲得者鄒亞明教授，在高電荷離子物理領域有多年的工作經驗和廣泛的國際合作，是中國第一個進入國際光子、電子、原子碰撞協會常委會，并且是該協會學術委員會目前唯一的中國專家，同時也是國際高電荷離子物理會議國際顧問委員會專家；于2005年引進的Roger Hutton教授是國際知名的光譜學專家，在光譜學研究和探測技術方面有豐富的經驗，是天體物理中的振子強度國際會議學術委員會我國唯一的專家；近期引進的雙聘院士胡思得先生是著名的原子核物理與技術的專家，他的加盟將使我們進一步緊跟國家的需求進行科學研究和新技術發展。復旦大學現代物理研究所現共有教授(研究員)7名，副教授(副研究員)10名。


       本學科以研究高電荷和極高電荷離子相關物理為特色，是一個國內領先、國際先進的面向世界開放的實驗室。對極端高電荷離子的研究，只能通過冷EBIT裝置（不同于常溫EBIT）和重離子儲存環來實現。而冷EBIT由于離子幾乎處于靜態，相比儲存環，在研究精度上更有優勢。本實驗室成功建立了我國第一臺、國際上第8臺低溫EBIT裝置，并且電子能量已經達到國際第三位，目前正在國家自然科學基金重點項目、面上項目和一些省部級的重點項目支持下，開展分解研究高溫等離子體的研究工作、極端條件下的原子物理與核物理的交叉學科的研究工作、以及X射線和光學探測技術研究。 


       本學科的另一個方向是核分析技術應用。該方向不僅為國家培養高尖的核技術人才，推動我國的核學科的基礎研究，而且在國防建設以及國家和上海的經濟建設中發揮重要作用。核分析技術是現代科學技術中的重要分析方法，有著獨特的優點，在材料科學、環境科學和能源科學等領域等廣為應用。如我們長期為上海中芯國際、宏力等半導體大型公司，以及許多科研所和高校進行特殊材料的成分分析。與上海地區有關醫院及環境部門合作，用核微探針技術進行人體組織的微量元素分析和大氣環境污染分析，為人體疾病預控提供科學信息。在熱等離子體的工業應用中，我們已研制出多種高功率的等離子體炬，已在全國許多地方得到推廣應用。與中國科學院合作在2MW氫氣熱等離子體炬煤制乙炔中試研制中已獲得了乙炔產量每小時130公斤，乙炔能耗接近12kWh/kg的好水平。


       本學科第三個方向是光與物質相互作用。我們開展的強激光加速粒子的機制研究可望在新一代的加速器設計中得到應用，所提出的真空俘獲加速機制已得到國際同行的重視，美國能源部已立項進行原理驗證實驗。我們發展的激光分離同位素相關技術、采用激光束操縱薄膜和單晶材料的生長技術已引起產業界的濃厚興趣，可望在我國高溫燃氣輪機葉片、高性能飛機發動機葉片生產中得到應用。目前已與國有大型企業東方汽輪機公司建立密切的合作關系。我們開展的Alpha粒子輻照對材料力學性能影響的研究在核武設計、核能應用和核防護方面有重要應用。目前展開的生物馬達機制機理研究有助于人們了解生物體內的物質輸送，可望在制藥、醫療等方面得到應用。


       近年來我們投入了很多的努力和資源培養研究人才，但多年的經驗讓我們看到技術對研究的制約太大了，而且技術的創新開發同樣需要創造力和想象力，同樣需要研究能力。所以我們將把技術創新人才和基礎研究人才的培養放在同樣的高度。我們將充分利用本學科廣泛的國際合作基礎，有目的、有計劃地將博士研究生派送至在國際上相關領域領先的研究單位學習、合作研究；同時每年邀請3-6位國際同行專家來校合作研究、訪問講學，以此來普遍提高本學科研究生的研究和交流素質；讓研究生積極參加國際學術會議并參與主辦國際會議，以最快的速度掌握國際動態。科學研究的目的是了解自然、利用自然造福人類。要實現這一目標，實驗科學的研究尤為重要。中國培養的本科生和研究生與歐美發達國家的學生相比，在基礎理論方面以及計算機軟件方面的能力并不遜色，但是，在動手能力方面顯得相當軟弱，并且見識很少。要彌補這方面的缺陷，應該讓學生有機會接觸許多的研究設備，尤其是大型設備。我們利用本實驗室上海地區少有的大型設備，如離子加速器和EBIT裝置以及基于它們的研究平臺的優勢，開辟綜合能力實驗開放教學平臺。在核技術、核電子學、光探測、帶電粒子探測、真空、低溫、高壓、自動控制、數據獲取等方面對研究生進行綜合能力實驗訓練和培養。經過培養，本學科所畢業的研究生足以勝任國內高校相關學科或研究所的教學、科研工作，也可在國內或相關行業跨國公司從事研發或項目管理等高層次工作。

復旦大學

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