【李广林等】路是这样走过来的

2019-04-06 作者: 兴旺老虎机游戏 编辑部 来源: 中国科学院高能物理研究所

今年是谢家麟( 谢家麟与我国高能加速器 )院士90岁寿诞。作为我国加速器事业的开拓者和带头人,谢先生为我国研制建造加速器奉献了50多年,做出了重大贡献。为表示祝贺,本文简述了五六十年代我们在谢家麟先生带领下研制建造电子直线加速器的艰难历程。谨以

  今年是谢家麟(谢家麟与我国高能加速器)院士90岁寿诞。作为我国加速器事业的开拓者和带头人,谢先生为我国研制建造加速器奉献了50多年,做出了重大贡献。为表示祝贺,本文简述了五六十年代我们在谢家麟先生带领下研制建造电子直线加速器的艰难历程。谨以此文向谢先生致敬!

  回顾往事,所谓创业难,加速器的研制建造也无法例外。在50年代,我国第一台电子直线加速器研制过程中所遇到的困难是很多的,有的困难现在的年轻同志可能难于想象。1956年,当时的原子能所决定要搞一台电子直线加速器。1955年从美国回来的谢先生在美国曾经主持研制成一台治疗肿瘤的电子直线加速器,是这方面的专家。所以由谢先生负责并制定有关研制方案。为此成立了研制小组。开始时这个小组还不到十个人,除谢先生外都是刚走出校门参加工作的年轻人。当时所面临的情况可以用两句话形容,即“一无所知”和“一无所有”。“一无所知”是指除谢先生外,其他人对加速器理论和技术一点都不了解,甚至有不少人是第一次听到加速器这个名词。“一无所有”则是由于当时我国的工业和科研水平还相当落后,严重缺少研制建造加速器所需的基本条件。

谢家麟

  首先是进行人员培训。事实上,从1955年冬所里就为大家组织了核物理和核电子学等课程。谢家麟先生等专家又专门讲授了微波技术,微波电子学和电子直线加速器理论等。一段时间后大家才对加速器原理,构造和应用有了一定了解。谢先生还把从美国带回的一些资料拿出来供大家学习参考。大家边工作,边学习,热情高涨,每天晚上办公室的灯光都是亮的,多数人仍然在那里工作或学习。同时所里也派人到国内外学习有关知识和技术。1957年派任文彬、李广林到前苏联乌克兰物理技术研究所实习半年,60年又派潘惠宝、李广林去学习了两个月。由于中苏关系的恶化,这一次我们搜集的资料甚至笔记本回国时都被扣留而没能带回。还派朱孚泉等去南京上海了解调制器有关技术,顾孟平等到电子所和电子管厂了解大功率微波电子管技术等。这样,经过几年的学习和工作,边干边学,在原子能所逐步组成了一支几十人的包括不同专业,有一定科研能力的加速器研制队伍。

  首先要进行理论计算,但当时没有电子计算机,谢先生就亲自带领任文彬等用手算和手摇计算机计算加速管参数和加速器的其他有关数据。

  当然,更大的问题是开始时我们什么仪器设备几乎都没有,国内又买不到。电子直线加速器是一个微波型加速器,因此微波实验室是必需的。但是我们连最基本的微波讯号发生器都没有,波导驻波测量器没有,波导元件也没有。怎么办?答案只有一个:自己做。我们自己用反射速调管制作了讯号发生器,尽管性能不太好,又很笨重,但也能用它做实验了。还制作出了波导驻波测量线。当时国内还没有生产出十公分波导管,我们就设计用黄铜板拼接再焊上法兰并镀银,制成各种波导元件。连检波用的晶体架也是自己设计由工厂加工制成,讯号放大器也是自己做的。后来,通过香港才买到一台美国产的微波讯号发生器,国内工业也发展了,可以买到一些仪器和设备了,进一步完善了微波实验室。国内的工厂也生产出了S波段无氧铜波导管(在此之前我们曾用电铸的方法制造了能在真空状态下使用的铜波导管),使我们能开始设计制造加速器的波导传输系统所需的各种波导元件并进行测试,并开始为加速管的测量做准备。1958年,当时成都电讯工程学院聘请的苏联微波专家列别捷夫来所参观后对我们的工作大加赞赏,认为是他在中国看到的最好的微波实验室。

  电子直线加速器需要大功率的微波功率源。30Mev的加速器需要一个输出脉冲功率20Mw的十公分波段的速调管,而国外不可能卖给我们。前苏联曾答应提供2-4 Mw的磁控管,但后来也食言,拒绝给我们。没有其他办法,只能自己研制。在谢先生指导下,由顾孟平等速调管组同志与北京电子管厂和科学院电子所合作研制生产速调管。1960年,在克服了种种困难后,我国第一个大功率微波速调管终于制作完成,出了功率。被誉为当年原子能所最红的一朵红花。

  为速调管提供脉冲高压的脉冲调制器同样遇到难题。因为买不到脉冲高压放电用的氢闸流管,经过脉冲组同志们的研究,参考有限的一些资料研制了用铜球构成的高压脉冲火花球放电器,解决了这个问题。同时设计并制造了难度相当大的高压脉冲变压器,研制成80 Mw, 300 Kv的高压脉冲调制器,保证了大功率速调管的测试和加速器的运行。

  现在的速调管都是由晶体振荡器产生讯号再放大后来推动的,但当时也没有这种设备。我们就用输出功率150 Kw的可调磁控管制成强讯号发生器做为速调管的前级,保证了速调管的工作。

  加速管的制作也不简单。电子直线加速器的加速管称为盘荷波导,是由一片片加工好的盘片装配到无氧铜管里而成,精度要求高,4-5微米量级。为此在所里建立了精加工车间和精密机械测量实验室。我们工厂师傅的技术不错,加工精度能够保证。但盘片和无氧铜圆波导的装配则要用热胀冷缩的办法。为此,设计制作了专门装配盘荷波导的炉子和工具,保证了装配的精度。

  加速器的工作需要高真空,而开始时连抽高真空的扩散泵也买不到,得自己制造。后来我们制造了当时比较新型的钛离子泵,取代了油扩散泵。

  电子直线加速器包括很多部分,有很多部件。制作这些部件涉及多种专业理论,技术和加工工艺,几乎都要从头学起。我们和工厂的师傅们一起,通过试验,失败,再试验,逐步掌握了这些技术和工艺。如电子枪用到的金属与玻璃封接技术,多种电镀技术,氩弧焊和真空炉氢炉钎焊技术,自动控制电子学(国内刚开始使用半导体管,许多电路都得自己焊接制造),聚焦,恒温水控制,束流测量以及辐射防护等等。

  总之,在整个研制过程中我们碰到过各种各样的困难,但在谢先生带领下,我们克服和解决了所遇到的各个难题。谢先生勇于克服困难的精神和态度以及制定的研制方案在这方面起了关键作用。1964年冬,我国第一台30 Mev电子直线加速器调试出束,结束了我国没有自制电子直线加速器的历史,推动了我国加速器事业的发展。还应提到,在那个时期,加速器的研制工作还受到了反右,大跃进,四清等政治运动以及三年暂时困难的干扰或影响,否则它还能提前几年完成。

  正如谢先生当年所说:“要吃馒头得先从种小麦开始”。所有的事都要从头学起,从头做起。加速器创业之路就是这样走过来的。

  在谢先生的带领下,我们的队伍不断发展壮大。1958年11月成立了加速器研究室,下设几个组,分别研制静电加速器,质子直线加速器和电子直线加速器。除建成30 Mev电子直线加速器外,还同时研制成了4.5 Mev 电子回旋加速器和随后为二机部九院试验用的5 Mev 电子直线加速器。谢先生还指导协助九院研制了脉冲中子管。1966年谢先生出版了“速调管群聚理论”的专著。70年代初研制了“模拟核爆炸”的单脉冲强流电子加速器。80年代则在高能所领导完成了90 Mev电子直线加速器和北京正负电子对撞机重大工程的建造。在对撞机基本建成后,谢先生又领导研制北京自由电子激光并获得成功,并研制成了新型应用电子直线加速器。谢先生还先后在科学院电子所和清华大学讲授了微波电子学和电子加速器等课程。又在几十年里亲自带出了不少学生,他们现在已成为国内不少单位加速器研制生产的骨干力量,大大推动了我国加速器研制及加速器辐照应用事业的发展。

  谢先生不断探索,知难而上,勇于克服困难的精神值得我们学习。我们对此十分钦佩。感谢他对我们的指导和培养,感谢他为我国加速器事业所做出的重大贡献!

1957年自制的速调管微波讯号发生器

  1957年自制的速调管微波讯号发生器

1959年冬原子能所11室(加速器室)全体人员在中关村主楼前合影

  1959年冬原子能所11室(加速器室)全体人员在中关村主楼前合影

30 Mev电子直线加速器

  30 Mev电子直线加速器

20 Mw S波段大功率速调管

  20 Mw S波段大功率速调管

5 Mev电子直线加速器

  5 Mev电子直线加速器

5 Mev电子直线加速器加速管主体

  5 Mev电子直线加速器加速管主体

  (李广林 朱孚泉 任文彬 顾孟平,李广林执笔)

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