如果説，散裂中子源是一臺超級顯微鏡，可以看清楚原子、分子的位置和動向，那麼直線射頻係統所在的直線加速器，就是這臺“超級顯微鏡”的起始段。直線射頻係統的作用是為直線加速器提供能量，也就是説得先讓帶電粒子加速到足夠大的能量，才能轟擊重金屬靶打出中子來，最終了解到物質的微觀結構。

　　沒想到的是，正是這個提供能量的源頭，從開始硬件研制到最後完成，居然用了12年的時間。風雨過後必有彩虹，12年的時間，令直線射頻係統課題組蝶變。12年，直線射頻係統課題組如何一步步成長？在成長過程中有哪些振奮人心的往事？

　　CSNS工程直線射頻係統負責人李健在美國CPI公司作為用戶代表參加驗收實驗

　　機緣巧合成就今天

　　中國散裂中子源（CSNS）工程直線射頻係統負責人李健于1994年進入高能所工作，雖然也是從事直線射頻方面的技術工作，但只限于高能所非主線項目的運行值班。

　　1998-2000年，是高能所最困難的一段時期，面臨方向性抉擇，陳和生院士臨危受命就任所長，正在努力爭取BEPC北京正負電子對撞機改造項目的上馬。

　　當時作為一個不滿30歲、剛評上中級職稱的小工程師，李健很想做一些有意義的工作，但是擺在眼前的現實令人苦惱。當時他所在的研究室由于不是主線研究項目，瀕臨調整撤銷，待遇低，加上家中人口多、妻子馬上生産隨之帶來的住房等一係列困難，種種因素，令他心灰意冷、萌生去意。

　　李健坦言，無奈之下，他冒昧地給當時擔任高能物理研究所所長的陳和生寫了一封郵件，正是這封郵件，改變了他的人生軌跡。李健表示，他寫這封郵件的本意只是想傾訴一下自己的苦惱和想法。在當時高能所的困難局面下，作為管理一千多人的一所之長，陳所長日理萬機，況且自己只是一個即將被撤並部門的員工，加之高能所住房資源有限，所以沒指望得到所長的回復。令他沒有想到的是，陳所長真的回復了郵件，信中表示所裏將盡力幫助解決他的實際困難，並鼓勵他留下繼續為高能所做貢獻。這封郵件令李健非常感動，他相信，他只是自尊心和事業心得到陳所長保護的眾多年輕人的其中之一。李健自此暗下決心，一定不辜負陳所長的期望，力所能及地為所裏多做貢獻。

　　十年後，李健加入散裂中子源的團隊一直工作到該工程結束，實現了最初的願望。通過這些年來一起工作朝夕相處的點點滴滴，李健眼中的陳院士不僅是治學嚴謹的學者，更是“治軍有方”和藹的工程指揮者。雖然已經七十高齡，多次做過心臟手術，陳院士經常不顧勞累和身體狀況，身體力行深入工程第一線，在掌控大局的同時，經常幫助一線科研人員解決實際問題。

　　“他從沒跟我們發過火，但我們內心總是自發的有十萬火急的緊迫感，促使我們抓緊時間工作，我想這也是陳院士身上獨特的人格魅力。”李健説。

　　瞄準目標全力以赴

　　中國散裂中子源裝置由直線加速器、環形加速器、靶站譜儀等三大部分組成。從工作原理來講，先是由直線加速器將負氫離子加速到一定的能量，然後這些負氫離子被剝離掉兩個電子得到質子，再注入到環形加速器中進一步加速到更高的能量，之後引出這些高能質子去轟擊由金屬鎢構成的固體靶。

　　打個比方，如果將一個壘球用力投到裝滿球的筐中，有一些球會立刻蹦出來，更多的球將會彈跳並翻出筐外。打靶的散裂反應與這個過程相似，每個與原子核相作用的質子能夠轟擊出20-30個中子，被轟擊出來的中子可以作為探針去探測被研究的對象，由此了解到物質的微觀結構。

　　“可以把散裂中子源看作一個‘超級顯微鏡’，幫助科學家在原子、分子尺度上看清楚原子、分子的位置和動向，從而搞清楚物質的微觀結構和運動規律。由于中子不帶電、具有磁矩而且穿透性強的特性，中子散射成為研究物質結構和動力學性質的最理想工具之一。中國散裂中子源的建成使我們國家成為世界上第四個擁有散裂中子源的國家，大大提升了我國在基礎研究和高技術研究領域的國際地位，有望使我國在眾多前沿科學及應用領域取得突破。”

　　據李健介紹，直線射頻係統是CSNS項目中的關鍵係統設備之一，功能是為直線加速器提供能量。功率對應著能量，功率源必須能夠輸出足夠大的功率，才能為加速器提供足夠高的能量。“在所有功率源設備中，其中一個重要的設備是‘速調管’，該設備長五米、重四噸，可以將幾十瓦的功率放大到3000千瓦，國外技術成熟。配合速調管工作，還需要有毫秒級長脈衝、十萬伏高電壓等級的調制器和高壓電源設備，這一技術當時在國內尚不成熟。”

　　當時，散裂中子源總體耗資大且經費緊張，在工程項目預研之初，直線射頻係統課題組提出了只進口速調管、在國內自行研制調制器和高壓電源等關鍵設備的技術路線，目的是在節省經費的同時保證技術的先進性。

　　經過大量調研國內外的技術文獻資料，根據國內業界的工藝技術水平，直線射頻係統課題組提出了當時國內外均尚無採用的速調管高壓電源設計方案——“交流諧振充電、脈衝放電”的新型脈衝高壓電源設備，稱之為“串聯諧振高壓電源”，與國外的線路結構復雜的設備相比，此方案具有結構簡單、效率高、運行可靠、故障率低、便于維護等優點。

　　據悉，此項預制研究工作開始于2005年底，因此，直線射頻係統課題組是中國散裂中子源工程最早開始硬件預研工作的課題組。2008年6月，高壓電源的性能樣機研制成功，經進一步改進定型最終應用于CSNS正式設備的批産，在CSNS的調試調束過程中性能表現優異，各項指標優于設計要求，尤其是在CSNS正式投入運行以後，通過長時間連續運行的實踐證明，此高壓電源效率高、可靠性高、故障率低，是CSNS工程項目中技術自主創新的亮點之一。

　　頂住壓力解決故障

　　2014年，CSNS的隧道土建工程比原計劃延期一年多。為了確保2017年秋季CSNS必須實現打靶出束的目標，工程經理部決定調整工程時間計劃，將設施安裝調試與土建施工並行，先在地面大廳安裝調試設備，待地下隧道完工後再重新安裝，即以成倍增加的工作量來搶回寶貴的時間。

　　該計劃任務落實到各個課題組，大家都感到重擔在身。李健回憶道，按照整個散裂中子源工程計劃安排，直線加速器應該最先完成調試，否則後面的工程進度將被卡住。工程進度是一環扣一環的，直線加速器調試的先決條件，是直線射頻係統設備必須更早一步完成。

　　“就在這個節骨眼，我們發現，從國外採購的功率源關鍵設備速調管出現真空泄漏故障，速調管是直線加速器的核心設備，一旦出現問題，將是卡住整個工程的致命瓶頸。”CSNS總共採購了四支進口速調管，陳和生院士得知這個情況後擔心其他速調管會不會也出現相同的問題。不料，當國外廠家的專家趕到CSNS現場測試檢查時，所有速調管無一幸免陸續發現真空泄漏問題，必須運回國外廠家返修，此前國際上各大實驗室採購的速調管從未碰到過這種情況。

　　2014至2018年，隨著速調管設備返修調試進程的變動，致使CSNS工程計劃多次進行重大調整。經統計，原計劃本來只需要安裝調試四臺在線運行的速調管，由于返修和安裝調試過程中發生各種五花八門問題，至工程結束時，直線射頻係統課題組總共安裝調試了十二臺次的速調管，工作量是原計劃的三倍。

　　壓力最大的時候，是解決速調管加高電壓上電過程中出現振蕩問題的那段時間，當時是2015年，用國産的調制器和高壓電源設備上電驅動美國進口的速調管，技術指標要求是要加到11萬伏電壓，但加到7萬5千伏電壓時就出現嚴重的振蕩現象，以至于無法工作。

　　起初，外方技術人員懷疑故障源頭來自我們國內研制的設備，是國産設備與進口速調管聯調中才暴露出來的問題。這使直線射頻係統課題組壓力陡增，一旦如外方所指，就説明我們的國産設備研制失敗。李健表示，課題組頂住了壓力，冷靜判斷，最後用一種特殊的測試實驗方法判明振蕩源頭來自速調管，外方技術人員最後對這一結論也予以認可，經過對速調管的改造，最終解決振蕩故障。

　　緊接著，又遇到速調管高壓打火問題，直線射頻係統課題組甚至不得不在現場冒著風險拆開速調管陰極電子槍的高壓絕緣油油缸排除故障，一旦操作不當，將會造成真空泄漏的巨大損失，這在國內外其他實驗室也是從未有過的特殊狀況。經過細致縝密的處理，直線射頻係統課題組熟練掌握了一套“拆卸速調管油缸——處理高壓絕緣陶瓷——安裝油缸注油——打壓器耐壓老練”的係列流程，終于解決了速調管高壓打火故障，也使得直線射頻係統課題組得到速調管設備方面專業化的培養鍛煉，對解決今後碰到的速調管運行維護問題打下良好的基礎。

　　2017年底，為保證CSNS工程能夠在2018年按期通過國家驗收，直線射頻係統課題組開始整個CSNS工程硬件設備的最後一個攻堅戰——安裝調試速調管測試臺並完成CSNS工程最後採購的兩支速調管的驗收測試。

　　

李健在CSNS通過國家驗收舉行的慶祝會上

　　經過兩周的日夜奮戰，直線射頻係統課題組完成全部安裝及調試任務，在時間緊、任務重的前提下，全組人員奮力攻堅，每天連續工作14-16小時，在同時兼顧CSNS加速器24小時出束運行的情況下，終于趕在2018年春節前圓滿完成所有任務，為CSNS加速器速調管功率源的穩定運行提供了強有力的保證，這也標志著CSNS工程所有硬件工藝設備的建造調試任務基本完成，確保整個CSNS工程國家驗收的時間進度。

　　堅定信念埋頭苦幹

　　從2005年底到2018年春節，前後歷經超過12年，雖然直線射頻係統課題組是整個CSNS工程中最先開始硬件研制工作，卻是最後一個完成工程任務。尤其是2014-2017年，據李健回憶，全組人曾經連續三年半的時間，一直維持著相對高強度的工作狀態，加班到天黑、周末無休幾乎成了常態，不斷努力嘗試，不斷失敗和失望，再不斷努力改進，克服了重重困難，最終保證了CSNS加速器調束、打靶的順利進行。

　　2018年8月23日，CSNS終于完成了國家驗收，工程各項指標均達到或優于批復的驗收指標，參加工程項目的人們收獲了成功的喜悅。作為參建團隊的成員，為了這一天，直線射頻係統課題組的每個人付出了太多的心血和犧牲。最早參加CSNS項目的有工程經驗的老同志是幾位北京籍職工，遠離家庭孤身一人來到東莞工作，無法照顧遠在北京家裏的老人以及孩子的學業，家人對此理解並給予默默的支持。

　　最近幾年的春節都會遇到關鍵的工程時間節點，作為係統負責人，李健有三個春節都是留守東莞度過的，最讓他感動的是，大部分直線射頻係統課題組的同事也自告奮勇留下來加班，爭時間搶進度。

　　在工程繁忙的時期，直線射頻係統課題組在兩條戰線同時開展工作，一邊是CSNS加速器24小時輪班調束值班，一邊是其他功率源的安裝維修調試工作，有時根據工作需要甚至連續奮戰超過24小時。記得在一次速調管的調試中，一位同志下夜班後沒有休息，第二天白天繼續工作，爬高時不慎從梯子上滑落受傷，面部挫傷並磕斷兩顆門牙，只是送醫治療兩天之後，就馬上帶傷回到了工作崗位繼續戰鬥。組裏還有兩位單身年輕職工由于加班任務重，將本來安排好的各自的結婚日期一拖再拖。這樣的事例還有很多。

　　回想起這幾年的努力和付出，不少人潸然淚下，大家覺得支撐直線射頻係統課題組走下來的，就是那股堅定不移的為國奉獻的必勝信念和甘願充當“螺絲釘”的埋頭苦幹、不服輸的精神。組裏的同事都同樣辛苦，但沒有一個人抱怨，大家都做出了很大的犧牲，但每個人都認為這些付出是值得的，雖然個人的作用在整個工程中只是一顆普通的“螺絲釘”，但功成必定有我。這種螺絲釘精神深深植根在直線射頻係統課題組每個人的心中，未來也將傳承下去。

　　把握機遇多出成果

　　加速器射頻功率源係統，雖然不能直接應用于生産和生活場景，但只要有加速器應用的場景，就離不開射頻功率源，它是加速器的核心設備。

　　據介紹，加速器的應用非常廣泛，大到尖端的大科學裝置，例如高能物理基礎研究用的北京正負電子對撞機、正在設計的未來100公裏周長的環形正負電子對撞機（CEPC）以及多學科應用研究用的散裂中子源等都是“國之重器”；小到工業上用的輻照加速器，經過輻照後電纜絕緣性可以大幅提高、食品可以長時間保鮮、種子可以變異得到抗逆性較強且具有較高産量的新品種等；尤其是最近國際上的研究熱點醫用粒子治療加速器，包括中子治癌、質子治癌和重離子治癌等加速器醫療應用項目，有望為人類攻克癌症提供一種強有力的治療手段。射頻功率源係統技術為以上這些加速器應用提供了基礎設備。

　　直線射頻係統課題組取得今日的成績，李健有兩點最深的感受，一是團隊的力量最重要。二是在困難面前要能熬得住、不放棄。“我們現在從事的射頻技術研究領域是加速器研究領域的核心技術方向之一，未來將會在年輕人的培養方面再多花一些力氣，讓他們盡快成長成為挑大梁的業務骨幹，同時，努力營造良好的學術氛圍，即便工程建設再緊張，也要鼓勵年輕人及時總結歸納經驗，多發論文和成果。”（文/趙秋玥）