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应用离子束物理实验室应用离子束物理实验室 Applied Ion Beam Physics Laboratory (教育部重点实验室教育部重点实验室) (Key Laboratory of the Ministry of Education) 2007 年报年报 Annual Report 复复 旦旦 大大 学学 Fudan University 1 前言前言 教育部应用离子束物理重点实验室有原子分子物理和粒子物 理与核物理 2 个博士点，其中原子分子物理于 2007 年入选上海市重 点学科。目前实验室的研究领域有高电荷离子相关物理、离子束应用 和光与物质相互作用三个方面。高电荷离子相关物理方面，主要研究 极端高电荷态离子中电子的状态和动力学行为、 强场中的原子物理问 题和超快过程、研究核物理与原子物理交叉学科中的物理问题、研究 天体等离子体和聚变等离子体中的微观物理问题； 在离子束应用方 面主要研究离子束材料科学中的基本物理问题、离子束生物医学问 题、 离子束在环境科学中的应用、以及单粒子微束生物学应用；在 光与物质相互作用方面，主要研究激光辅助材料设计、激光与等离子 体中的相互作用以及激光加速电子的机理、以及纳米马达的设计。 本实验室在高电荷离子相关物理方向，继 2006 年电子束离子 阱（EBIT）装置研制成功，通过验收之后，完成了大量验诊断设备的 建设。目前已经建立的光谱分析仪，已经能够覆盖从红外直到 X 射线 波段，即波长从 10000 埃到 1 埃的波段范围。成功地实现了 EBIT 在 高能、中能和低能区的离子注入。并完成了位置灵敏粒子探测器的建 设。目前 EBIT 装置正在科研中发挥重要作用。本研究所在这一方向 从 05 年起同德国马普研究所建立了研究伙伴关系，前三年的成就， 在德国马普研究所组织的阶段评估中获得了极高的评价。 该方向负责 人邹亚明教授于 2007 年， 应邀成为国际 ITER 诊断专题小组专家小组 成员。 2 应用离子束方向，同放射医学研究所合作，正在建立单粒子微束 装置。 该装置终端是 90 年代后期英国 Gray 肿瘤研究所发明的单离子 细胞照射装置，可在亚细胞结构上对细胞进行精确定位定量照射，是 世界上最先进的微束装置之一。它集许多先进技术于一身，建成后将 为研究定向辐射效应、研究微束显微手术等提供强有力的工具。2007 年在应用离子束方向继续开展了离子与固体相互作用的基础研究， 如 离子束分析用 D,T(p, p)和 He(p,p)弹性散射截面积测量工作，这一工 作得到了国际原子能机构的支持。 利用固体中物理状态对电子阻止本 领的影响，提出了用弹性反冲分析方法研究氦泡在固体中的演化特 性，为固体中氦行为的研究提供了又一种核分析方法；采用核微探针 及其它核分析技术开展了微量元素与骨质疏松症的关系以及刀鲫鱼 耳石元素与其生活规律的关系研究，为骨质疏松症的诊断治疗、刀鲫 鱼的回游规律提供了科学依据；在等离子体研究方面， “脉冲等离子 体推进器研究”的实验平台已建成，首次采用了 Stark 增宽方法测量 了等离子体羽流的电子密度， 其成果将在 J. Appl. Phys.发表， 有关 “等 离子体的等离子激元研究”的实验已取得重要进展，应用介质波导产 生表面波激发等离子体并取得成功。 在光与物质相互作用方向，王志松副教授领衔的研究组发现 一种新的纳米马达机制。根据这种机制，纳米马达的方向性来源于力 学效应引起的对称性破缺。 基于这种新机制的纳米马达合成难度大大 降低。其操作要求可降低到热力学第二定律所允许的最低水平，即单 一种类燃料分子的随机供应， 因而容易实现自主运行。 后续研究发现， 3 该机制也存在于生物马达中。因此，该机制极有可能是实现双足纳米 马达的最佳途径之一， 其发现为发展新一代性能优越的仿生纳米马达 打开了大门。该项研究成果 2007 年十一月发表于权威刊物美国国家 科学院院刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ，并受到科学时报和自然-中国 （英 文）的专题报道。 2007 年，本实验室获批准国家自然科学基金面上项目 5 项， 其中有一项是大型科学仪器设备研究专项。 同时还获得教育部新世纪 优秀人才支持计划 1 项。全年科研经费到款 390 余万元，发表 SCI 论文 48 篇。07 年招生硕士研究生 11 名、博士研究生 4 名；培养了（07 年获硕士学位）硕士 14 名、（07 年获博士学位）博士 2 名。 2007年本实验室邀请了9位国内外知名学者来所作学术报告， 5 名高级访问学者来所进行合作研究。派出 15 人次到境外作访问研 究或参加学术会议。 本实验室于 2007 年 3 月 8-12 日组主办了第二 届 The Physics at EBITs and Advanced Research Light Sources (PEARL)国际学术会议。复旦大学副校长陈晓漫，复旦大学前校长、 中国科学院院士、英国诺丁汉大学校长杨福家出席开幕式并致辞。这 次到会的专家中有国际 ICPEAC 委员会副主席、国际纯粹物理和应用 物理委员会副主席、奥地利维也纳大学理论物理研究所的 Joachim Burgdoerfer 教授，德国马克斯-普朗克核物理研究所所长、著名实 验原子物理学家 Joachim Ullrich 教授，法国 Kastler Brossel 研究 所所长著名理论原子物理学家 Paul Indelicato 教授等来自国外的 4 29 位专家学者和来自中国的 23 专家学者和研究生。与会专家与学者 在高电荷离子相关的领域、EBIT (电子束离子阱)实验装置以及其它 先进光源相关研究方面作了 26 场学术报告。该国际会议由我们实验 室发起，于 2005 年和 2007 年举办了两次之后，受到国际相关领域的 普遍重视和高度评价，并决定将其发展成国际系列会议，下一届将于 2009 年在爱尔兰都柏林举行。 本实验室坚持的理念：以大项目培养人才、建设队伍；在国际 合作研究中提高自身、把握前沿动态；结合国家需求，进行基础科学 研究。我们坚信滴水成河、聚沙成塔，争取年年有所突破、年年有所 进步。 目目 录录 2007 年研究工作情况及主要成果.1 2007 年参加国内外会议.2 2007 年现代物理研究所学术报告 6 2007 年通过博士、硕士学位论文答辩的研究生名.8 2007 年国内外期刊上发表文章.10 1 2007 年研究工作情况及主要成果年研究工作情况及主要成果 一、 研究课题 国家教委自然科学基金项目 12 项，其中 2 项重点项目，1 项重点项目（共同 承担） 。 省部委科研项目