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从福建莆田仙游走出来的工程院资深院士、著名的加速器专家陈森玉
朱萧俊说健康

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仙游现为福建省莆田市所辖的一个县,它地处福建东南沿海中部,莆田市西部,木兰溪中、上游,东接莆田市区,西接永春、德化,南连泉州市泉港、惠安、南安,北接永泰,东南濒临湄洲湾,挨天然良港秀屿港,接肖厝港。

仙游历史悠久,春秋战国时期,这里属越国地,秦时属闽中郡,汉武帝至三国属会稽郡、建安郡。

唐圣历二年析莆田县西部地设清源县,这是仙游置县之始;天宝元年因郡县同名,清源县更名为仙游县。

新中国成立后,仙游县先后隶属第五行政督察专员公署、晋江专区等,1970年隶属莆田地区,1983年隶属莆田市。

仙游人文底蕴深厚,其中莆仙戏是中国古老的剧种之一,仙游的鲤声剧团六度进京献演。仙游宗教文化氛围浓厚,其中尤以道教圣地九鲤湖最为著名。

仙游名人辈出,北宋名臣蔡襄,仙游县枫亭镇人,他是著名的政治家、书法家和文学家,著有《荔枝谱》等,其书法作品在中国书法史上占有重要地位。

另一位仙游县枫亭镇人,宋初曾任平海军节度使的陈洪进,太平兴国三年,将漳泉两州及其所属14县正式归入宋廷版图,对福建地区的统一和稳定做出了贡献。

还有与齐白石齐名,素有“北齐南李”之称的李耕,是仙游画派的代表人物之一,曾为人民大会堂国宾厅绘制巨屏《松青鹤白东方红》。

就在这样一个历史悠久、文化厚重、名人辈出的福建莆田仙游县,却走出来了一位中国工程院资深院士、我国著名的加速器物理学家陈森玉。

陈森玉,1939年12月2日出生于福建省仙游县,1958年9月,就读于清华大学加速器物理专业大学本科,1964年6月毕业并获得学士学位。

1964年9月起,陈森玉先后担任中国科学院原子能研究所课题组长、研究室副主任、副研究员。

1978年5月起,陈森玉先后在美国费米国立加速器实验室、美国布鲁克海文国家实验室、美国斯坦福直线加速器中心工作。

1988年8月起,陈森玉开始担任中国科学院高能物理研究所副所长。1991年5月起,担任美国超导巨型对撞机实验室副组长。

2001年,陈森玉当选为中国工程院院士。2004年12月起,先后担任上海同步辐射光源(简称SSRF)可行性研究组组长、工程总经理、工程总顾问。

2019年4月,中国科学院高能物理研究所射频超导与低温研究中心成立,陈森玉担任科学技术委员会主任。

陈森玉院士是我国著名的加速器物理学家,下面就简单地介绍一下陈森玉院士在该领域所取得的研究成果。

陈森玉院士在主持研发北京正负电子对撞机中所取得的研究成果

陈森玉院士在主持研发北京正负电子对撞机(BEPC)过程中,展现了中国科学家在高能物理领域的战略眼光和技术突破能力。

他的贡献不仅体现在硬件工程的创新,更深刻影响了中国高能物理的学科布局和国际地位。

具体来说,陈森玉院士主导的北京正负电子对撞机(BEPC)储存环设计,突破了当时国际主流的“单环”技术路线,创造性地提出“双环对撞”方案。

这一设计使正负电子束流在独立轨道运行,避免了传统单环对撞机中束流相互干扰的难题,将亮度提升至改造前的100倍(峰值亮度达8.53×10³² cm⁻²s⁻¹)。

例如,储存环中采用的超导高频腔技术,陈森玉院士团队自主研制的499.8MHz超导腔性能达到国际先进水平,使束流能量稳定性提升至0.1%以内。

此外,在北京正负电子对撞机(BEPC)调试阶段,陈森玉院士率领研究团队,突破国际通行的“逐圈调束”理论,首次实现逐束团反馈控制技术。

他们通过长距离光纤映射内存共享技术,实时监测每个束团的位置和强度,将束流对撞精度提升至微米级。

这一技术使BEPC在粲物理能区的调束时间从国际同类装置的数月缩短至两周,创造了加速器调试的世界纪录。

陈森玉院士在负责研发上海同步辐射光源中所取得的研究成果

陈森玉提出的“一机多能”设计思想,突破了传统同步辐射光源的单一功能限制。

上海同步辐射光源(SSRF)采用3.5 GeV中能储存环(周长432米)与全能量注入器(含150 MeV直线加速器和180米增强器)的组合方案,在国际同类装置中首次实现了以下性能。

一是多模式运行能力:上海同步辐射光源(SSRF)既支持高能物理实验(如粲物理研究),又兼容同步辐射应用(如材料结构解析),通过切换注入能量(0.5-3.5 GeV)满足不同学科需求。

二是高亮度光源特性:上海同步辐射光源(SSRF)储存环最小发射度达4纳米弧度,光子亮度超过10¹⁹ photons/(s·mm²·mrad²·0.1% BW),在硬X射线能区(0.1-40 keV)性能指标超越欧洲ESRF和美国APS。

尤其值得一提的是,上海同步辐射光源(SSRF)中的关键技术,实现了国产化突破。

一是插入件系统国产化:陈森玉院士团队自主研制的真空波荡器(IVU),实现25 mm短周期、0.95 T峰值磁场,其谐波辐射强度比国际同类产品提升30%,支持硬X射线微聚焦实验站(BL15U1)的纳米级成像。

二是超高真空技术国产化:他们在储存环真空盒内表面,实现镀氮化钛膜,成功解决了小口径(φ30 mm)、大弯转弧度(R=5.3米)的镀膜难题,使真空度稳定在10⁻⁹ Pa量级,为高流强束流(300 mA)运行奠定基础。

三是束流控制系统国产化:他们基于实验物理与工业控制系统(EPICS),实现了±1微米的轨道稳定性控制,结合逐束团反馈技术,将束流寿命从设计值10小时延长至15小时以上。

综上所述,陈森玉院士在主持研发上海同步辐射光源(SSRF)工程中,以战略眼光和技术突破重塑了中国在光子科学领域的国际地位。

总结:从历史悠久、文化厚重、名人辈出的福建莆田仙游县,却走出来了一位中国工程院资深院士陈森玉,是我国著名的加速器物理学家。

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