第一篇 强流脉冲加速器与辐射环境模拟
强流脉冲加速器主要采用高功率脉冲源驱动二极管等负载产生强流脉冲粒子束、轫致辐射，可在实验室生成X射线、射线等强脉冲辐射环境。1964年英国的马丁小组建造了世界上第一台强流相对论电子束加速器以来，各大国在强流脉冲加速器领域发展迅速。
邱爱慈院士是我国高功率脉冲技术的主要开拓者，是我国强脉冲辐射环境模拟体系的奠基人。她从事脉冲功率技术研究近60年，根据国家战略安全的重大需求，突破西方封锁和垄断，主持建成了具有国际先进水平的系列大型辐射模拟设备体系，开辟了极强粒子束流、Z箍缩等研究新方向，填补了多项国内空白，为我国高新技术发展和国家战略安全做出了卓越贡献。
1. 参与开创我国高功率脉冲技术研究领域
1970年8月，根据国家需求和科学家建议，在北京组织召开了国内第一台强流脉冲电子束加速器研制会议，确定研制一台指标为 4MV/100kA 的加速器，并由中国原子能研究所一部牵头负责。1971年7月30日，在北京召开了加速器的方案研讨会，邱爱慈作为单位代表参加了这次会议。会议决定项目分两步走，先研制加速器1/4缩比机(代号“730”工程)，再建设1∶1整机。邱爱慈作为研究所代表全程参加了这台加速器的研制。研制期间，中国科学院高能物理研究所(简称高能所)正负电子对撞机开始筹建，参加该加速器研制的大部分骨干被抽走，使该加速器研制面临夭折的危险。在西北核技术研究所(简称西核所)领导支持下，邱爱慈积极主动与上级主管单位、中国科学院有关领导进行多次汇报和沟通，同意将1/4缩比机交付西核所使用，并增加西核所的研制力量。邱爱慈和其他西核所科技人员与高能所留下人员共同合作，尤其在加速器调试陷入困境时，邱爱慈解决了重大技术难题，*终完成了“730”加速器研制任务。这台加速器在1975年10月达到了设计指标：1MeV/20kA/25ns，并于1978年获得全国科学大会奖。该加速器首次在国内采用了Marx发生器和Blumlein传输线，是国内第一台采用高功率脉冲技术的强流加速器，该加速器的研制成功开辟了我国高功率脉冲技术这一新的技术领域。
“730”加速器交付给西核所后，邱爱慈负责该加速器两次大的改造，使输出指标提高2倍，并增加了5水介质形成线的低阻抗工作模式(命名为“晨光号”)，大大地拓宽了应用范围。“晨光号”加速器在核测试系统研发、辐射效应研究和高新技术领域的开拓性研究中发挥了重要作用，如首次成功进行电子束在硬铝中产生热激波实验研究，首次开展了 XeCl 准分子激光实验，至今仍然作为脉冲功率技术与辐射效应研究的实验平台。
2. 创建我国强脉冲辐射环境模拟体系
从20世纪80年代开始，邱爱慈先后主持研制成功“闪光二号”“强光一号”、大型EMP模拟器等系列脉冲辐射模拟装置，创建了我国强脉冲辐射环境模拟体系。
20世纪80年代，邱爱慈负责研制成功我国电子束流*强的低阻抗脉冲电子束加速器“闪光二号”。为解决脉冲X射线对材料的热力学效应和结构响应研究等问题，根据吕敏副所长的要求，邱爱慈提出建立一台低能强流脉冲电子束加速器，以其产生的电子束来模拟X射线热力学效应，解决国家急需，并主动承担任务，自主研制这台设备。就在此时，她不幸得了甲亢，但在住院的107天中，坚持完成了这台加速器研制的项目可行性论证报告和物理技术设计方案，出院后向研究所提交了报告。经程开甲院士为组长的抗核加固专业组专家审核通过后，报告提交给朱光亚主任。朱光亚主任仔细审阅这篇报告，针对报告做了详细的重要批示，并大力支持这个项目。1982年项目立项后，邱爱慈作为项目技术负责人，主持加速器研制的设计、加工、安装和调试工作，解决了一系列重大技术难题。由于这是个大型工程设备研制项目，工作量大且复杂，项目组同志克服了一系列困难，包括工作、生活、家庭方面的困难。1988年12月16日，加速器整机联试成功，1989年下半年，加速器达到了第一期指标，并由国务院副总理并长期主管国防科研的张爱萍主任亲笔题名为“闪光二号”。1993年“闪光二号”加速器获得了国内*强的1MA电子束流，1993年7月，王淦昌院士亲自主持“闪光二号”加速器鉴定会，认为该加速器达到国外同类加速器的先进水平。俄罗斯同行科学家鲁钦斯基评价“你们靠自己的力量研制出1MA电子束流的加速器，真了不起！”。“闪光二号”加速器是我国高功率脉冲技术发展的里程碑，开启了强流脉冲加速器从高阻抗的“油”线迈向难度更大的低阻抗“水线”发展的新阶段。
在“闪光二号”加速器研制过程中和研制成功后，利用它产生的极强的粒子束，国内开展了许多项粒子束领域的研究和应用工作，都取得了重要成果。1996年起，根据研究的新需求，邱爱慈提出并主持研制了“闪光二号”加速器新的二极管系统，解决了在高能量密度下提高电子束二极管转换效率和稳定性等多项难题，输出的电子束能量密度提高3倍多，达到1kJ/cm2以上，大大地拓宽了加速器的应用范围，取得了全新的实验结果。2001年起，在“闪光二号”加速器上开展了高功率离子束产生与应用的研究，获得了束流强度高达160kA的国内*强的高功率离子束，并利用强流脉冲质子束轰击氟靶，得到了6～7MeV准单能脉冲射线。
20世纪90年代中后期，邱爱慈主持建成国际首台多功能高功率脉冲辐射装置“强光一号”。国际形势发生较大变化，对辐射效应提出了新要求，邱爱慈深入思考辐射模拟设备发展面临的机遇和挑战，针对当时国际上电感储能、等离子体断路开关等技术的快速发展，提出建设组合多种先进技术多功能辐射模拟装置的建议，包括技术指标要求和总体技术思路，利用国家支持对俄罗斯开展交流合作的大好机遇，确定了从俄罗斯引进并合作研究的装置建设方案，在中俄双方共同努力下，顺利完成装置的安装调试，于1999年底达到设计指标。随后该装置被朱光亚主任亲自题名为“强光一号”。“强光一号”加速器是我国高技术领域消化吸收再创新的典范，采用了国际上*先进的直线型变压器驱动源技术，实现了组合电感储能、电容储能两种技术路线于一体，突破了单台脉冲源与多种负载匹配耦合难题，使该装置成为国际上首台多功能高功率脉冲辐射装置。
2000年后，邱爱慈指导和推动了我国首台大型辐射波电磁脉冲模拟装置研制。邱爱慈从20世纪90年代开始就高度关注国外在电磁脉冲模拟器研制技术上的*新进展，多方呼吁积极推动快前沿、高电压模拟装置的研发工作。在2005年前后，争取到上级主管部门的预先研究经费支持后，瞄准当时国际前沿的电磁脉冲模拟装置策划关键技术攻关，在较短时间内研究掌握了 3MV 同轴式峰化电容器研制、3MV紫外辅助触发压缩空气中储开关研制、3MV低抖动输出开关研制、大尺寸高气压玻璃钢绝缘部件研制等多项技术。通过缩比验证实验和对国内工艺水平的广泛调研论证，有力推动了大型电磁脉冲模拟装置的论证立项，指导项目组于2007年完成脉冲源初样研制，保障了项目团队在五年左右时间内实现对国际先进水平的快速追赶。
在上述装置的研制过程中，邱爱慈带领团队一直瞄准世界先进水平，从20世纪60年代起，几乎每十年上一个新台阶，输出水平和电子束流提高三个多量级，输出剂量率提高六个量级，辐射种类涵盖了电子束、离子束、X射线、射线、电磁脉冲等，形成了配套比较完善的强脉冲辐射环境模拟体系。该体系在国际上也有一定影响，参观过相关设备的国外专家都表示赞赏。
3. 大力推动高新技术与辐射效应研究发展
强流脉冲加速器与辐射环境模拟研究是为完成重大科学实验任务而发展起来的。这些装置的建成，大力推动了我国高新技术的发展，为我国辐射效应研究发展提供了强有力的技术支撑。
1990 年初期，“闪光二号”加速器尚在调试过程中，邱爱慈便组织实施在该加速器上开展多项物理实验，创造了多项国内第一：①开展电子束模拟X射线在材料中产生的热激波和结构响应试验，成为X射线热力学研究的唯一装置。②在加速器上开展电子束泵浦XeCl准分子激光试验，出光初期，1991年3月25日王淦昌院士就驰信祝贺，信中写道“闪光二号”加速器运行顺利，物理实验进行多种，并得到XeCl激光58J的能量，非常高兴，特驰信祝贺，望加倍努力，以期得更大的成就。”，后来，经过深入研究，XeCl准分子激光输出能量提高到136J，并进一步获得了输出能量达157J的KrF准分子激光。③以强流电子束虚阴极振荡原理产生了功率大于4.5GW、脉宽为25～30ns、频率为9～11GHz的高功率微波113J，是当时国内获得功率*高的高功率微波，为我所高功率微技术研究在国内占得地位及以后的 发展奠定了重要基础。
2000年以来，邱爱慈主持“强光一号”装置性能改进提升工作，使装置关键参数射线剂量率脉冲宽度从原来的3种扩展到7种，增加了辐照面积，拓宽了能谱范围，提高了“一机多用”的运行可靠性，使其成为国际上首台具有4大类、11种脉冲辐射输出的装置，极大地拓宽了应用领域。该装置是我国目前唯一的剂量率效应考核平台，至今已运行6000余发次，很好地满足了国内数十家用户单位的不同使用要求，在我国辐射效应领域发挥了不可替代的重大作用。依托该装置建成了测试诊断系统配套齐全的国内首个Z箍缩研究平台，极大地推动了我国快Z箍缩研究领域发展。
2010年之后建成的系列电磁脉冲模拟装置，成为我国电磁脉冲效应研究的主要实验平台，为我国各类装备设备的抗电磁脉冲性能研究做出了重大贡献。
本篇主要收集了邱爱慈院士在强流脉冲加速器与辐射环境模拟方面的重要综述性论文和主要学术论文。
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