吳 穎,張薈星,熊馨然,張梓陽(yáng),谷依諾,桑海波

(1. 北京師范大學(xué) 物理學(xué)系,北京 100875;2. 北京師范大學(xué) 核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京 100875)

1955年,是中國(guó)核事業(yè)誕生的日子.1958年,核工業(yè)建設(shè)全面鋪開,原子能事業(yè)發(fā)展步伐加快,根據(jù)國(guó)家需要,北京師范大學(xué)物理學(xué)系成立了核物理專業(yè).1979年,以核物理專業(yè)為基礎(chǔ),北京師范大學(xué)低能核物理研究所暨北京市輻射中心正式成立.1987 年,在其實(shí)驗(yàn)基地的基礎(chǔ)上成立了北京市射線應(yīng)用研究中心,學(xué)研產(chǎn)一體化格局初步形成.60多年來(lái),北京師范大學(xué)低能核物理研究所(簡(jiǎn)稱低能所,現(xiàn)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院)在核科學(xué)與技術(shù)的理論、實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究方面,特別是在強(qiáng)流離子束技術(shù)、材料表面改性、X 光調(diào)控技術(shù)等領(lǐng)域形成了獨(dú)具特色的研究方向,取得了許多在國(guó)內(nèi)外具有較大影響力的研究成果.

從1958年建立核物理專業(yè)到1979年獨(dú)立成研究所,這段時(shí)期發(fā)生了什么呢?為此,我們找到了1955年就讀于北京師范大學(xué)物理學(xué)系,畢業(yè)留校任教,后到低能核物理研究所工作的張薈星老師,來(lái)了解當(dāng)年的那些事.張老師長(zhǎng)期從事離子注入研究工作,并曾于1992年—1997年擔(dān)任低能核物理研究所所長(zhǎng).

在北京師范大學(xué)低能核物理研究所的建立過(guò)程中,物理學(xué)系起到了十分重要的作用.從核物理專業(yè)的建立到低能核物理研究所的建成,物理學(xué)系看著它出生、支撐著它成長(zhǎng)、陪伴著它從物理學(xué)系的一個(gè)專業(yè)逐漸變成能夠獨(dú)當(dāng)一面的研究所.

圖1 采訪時(shí)的張薈星老師

時(shí)代助推起,物理學(xué)系核物理專業(yè)籌備初建立

1958年教育大革命被提出,在黨中央“向科學(xué)進(jìn)軍”的號(hào)召下,北京師范大學(xué)物理學(xué)系開始了對(duì)原子能和無(wú)線電的研究.當(dāng)時(shí)的物理學(xué)系被分成幾個(gè)部分,有的人去天文臺(tái)幫忙,有的人到一些工廠繼續(xù)搞教學(xué)研究…….“這是一個(gè)很培養(yǎng)人的時(shí)期”,張薈星老師這樣描述,“這個(gè)時(shí)期,在學(xué)校的大力支持下,大家的研究搞得熱火朝天,還記得那個(gè)時(shí)候經(jīng)常夜里要搞到十二點(diǎn)、一點(diǎn),當(dāng)時(shí)學(xué)校里送來(lái)夜餐,有饅頭、咸菜、粥之類的,大家就在屋里吃,吃完之后就繼續(xù)干活,我曾經(jīng)就有3天3夜沒(méi)有回家,站在實(shí)驗(yàn)室里,靠著就睡著了.”也是這一年,物理學(xué)系核物理專業(yè)成立,創(chuàng)始人周瑞英老師籌集項(xiàng)目資金,廣納人才.周老師慧眼識(shí)珠,找到了當(dāng)時(shí)作為物理學(xué)系大三學(xué)生的張薈星老師,來(lái)到了中國(guó)科學(xué)院蘭州分院,在這里學(xué)習(xí)了一個(gè)月的時(shí)間.

北京師范大學(xué)物理學(xué)系的老師和學(xué)生們開始研制質(zhì)子靜電加速器.關(guān)于加速器,有許多的工作要做：高電壓、真空加速管、粒子源等.這個(gè)工作當(dāng)時(shí)是很多人一起完成的：有人抽真空,有人做加速管,甚至其中一個(gè)圓形的零部件是當(dāng)時(shí)物理學(xué)系的學(xué)生們一錘一錘砸出來(lái)的.在所有人的共同努力下,這個(gè)靜電加速器于1959年正式建成了.這個(gè)裝置還作為了十年國(guó)慶的獻(xiàn)禮.“雖然這個(gè)加速器沒(méi)有參與后來(lái)的工作,但在那個(gè)時(shí)候有比較重大的意義”.50年代的北京師范大學(xué),在外的形象就是一所從事教學(xué)研究,培養(yǎng)教師人才的大學(xué),那些物理學(xué)系的學(xué)生都是師范生,張薈星老師回憶,“當(dāng)時(shí)外界在知道我們居然能做出這樣的科研成果后,都十分震驚,當(dāng)然,這件事情的成功,在精神上也給了大家很大的鼓舞,堅(jiān)定了大家科學(xué)研究的決心和信心.”

隨著這幾年中人才、技術(shù)、知識(shí)等的積累,1960年北京師范大學(xué)物理學(xué)系新增設(shè)了原子能(簡(jiǎn)稱第一研究室)、無(wú)線電兩個(gè)專業(yè).第一研究室成立后,最初想建造一臺(tái)回旋加速器,當(dāng)時(shí)物理學(xué)系組織了十幾人的隊(duì)伍,包括未畢業(yè)的學(xué)生,后因技術(shù)和財(cái)力不足而停建.

發(fā)展逐壯大,低能核物理研究所獨(dú)立自成所

張薈星老師在1958年于蘭州主要學(xué)習(xí)高壓倍加器(中子發(fā)生器)相關(guān)的知識(shí),一月回校后,便開始準(zhǔn)備籌建我們自己的400 kV高壓倍加器.1962年,北京師范大學(xué)物理學(xué)系建造400 kV高壓倍加器的項(xiàng)目正式啟動(dòng).張老師有在蘭州學(xué)習(xí)的經(jīng)歷,作為項(xiàng)目的總設(shè)計(jì)師,他與同仁們共同合作,從設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)圖再到裝置元件都是自己研發(fā)制作,終于建成了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)完全自主建造的高壓倍加器.“在我們建好、通過(guò)鑒定后,當(dāng)時(shí)全國(guó)有好多單位來(lái)我們這里做實(shí)驗(yàn),這讓我們一下就在這個(gè)領(lǐng)域出名了.后來(lái)即使是在文革期間,這臺(tái)設(shè)備也一直在運(yùn)行.在這個(gè)機(jī)器上做了很多核反應(yīng)實(shí)驗(yàn),為原子彈的參數(shù)做了一些貢獻(xiàn).北大的陳佳洱等老師也曾在師大的這臺(tái)中子發(fā)生器上開展一些工作,在原有基礎(chǔ)上把原來(lái)的直流束改成了脈沖束.”

在高壓倍加器建成后,1969年下半年,北京師范大學(xué)物理學(xué)系核物理專業(yè)又承擔(dān)了北京市696項(xiàng)目.該項(xiàng)目由北京師范大學(xué)物理學(xué)系負(fù)責(zé),有色金屬研究院參加,目標(biāo)任務(wù)是研制一臺(tái)200 kV半導(dǎo)體重離子注入機(jī).該機(jī)于1970年建成并在國(guó)內(nèi)首次用離子注入法制備出了太陽(yáng)能電池,之后國(guó)內(nèi)近百家單位都來(lái)使用這臺(tái)設(shè)備開展半導(dǎo)體離子注入工作.

1977年,北京師范大學(xué)物理學(xué)系核物理專業(yè)舉辦離子注入學(xué)習(xí)班,在當(dāng)時(shí)開展了多期,吸引了全國(guó)許多大學(xué)師生前來(lái)學(xué)習(xí),為我國(guó)原子能事業(yè)培養(yǎng)了一批專門人才.張薈星老師講到,“最開始半導(dǎo)體二極管是用擴(kuò)散法制作的,就是將硅和硼放進(jìn)一個(gè)裝置里,通過(guò)加熱將硼滲透到硅里面去.這種方法有什么問(wèn)題呢?它很難控制,溫度很難控制,注入深度也很難控制.我們通過(guò)很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明它不是一個(gè)很好的技術(shù).但是如果用離子注入的方法,我們可以將硼直接打進(jìn)去,而且注入的過(guò)程可以控制.這樣離子注入法就把擴(kuò)散法給替代了.” “為了更好的推廣這項(xiàng)技術(shù),我們還組織編寫了兩本書.書的編著都是大家齊心合力、集體完成的.一本是《離子注入機(jī)》,另外一本是離子注入數(shù)理基礎(chǔ)之類的.后來(lái),國(guó)內(nèi)很多單位都來(lái)要這本書,因?yàn)槲覀兊臅鴮懙暮軐?shí)用.”

1978年2月,北京師范大學(xué)物理學(xué)系核物理專業(yè)研制的重離子注入機(jī)獲得成功.為此北京市科技局在我校召開了40萬(wàn)電子伏特重離子注人機(jī)研制成果匯報(bào)會(huì).經(jīng)學(xué)校研究決定,物理學(xué)系核物理專業(yè)張薈星為出席全國(guó)科學(xué)大會(huì)的代表.同年4月學(xué)校召開教職工大會(huì),由出席全國(guó)科學(xué)大會(huì)的我校代表王適安、張薈星,特邀代表周廷儒3位同志傳達(dá)大會(huì)精神.黨委書記賈震代表科學(xué)大會(huì),向我校獲獎(jiǎng)單位授獎(jiǎng).物理學(xué)系原子核物理專業(yè)離子注入研究組成為受表?yè)P(yáng)的先進(jìn)集體.“因?yàn)槲覀儾粌H設(shè)備精良,寫了本書,還舉辦了學(xué)習(xí)班,我們北師大在離子束方面就是很出名的,后來(lái)我們也得到了國(guó)外的認(rèn)可.” 張薈星自豪的說(shuō).

圖2 1978年離子束代表團(tuán)訪問(wèn)意、匈、法、瑞等國(guó),圖為在意大利Cofania 大學(xué)和校長(zhǎng)們合影 (左六為李恒德院士,右起第四位是張薈星教授,左起第二位是張通和教授)

1978年,中國(guó)離子束代表團(tuán)訪問(wèn)了意、匈、法、瑞等國(guó),代表團(tuán)由清華大學(xué)李恒德院士任團(tuán)長(zhǎng),北京師范大學(xué)物理學(xué)系張薈星老師和張通和老師作為團(tuán)員參與其中.張薈星回憶,“在建立了這個(gè)離子注入機(jī)之后,我寫了一篇關(guān)于離子注入的論文,張通和老師也在這個(gè)設(shè)備上開展了一些研究工作,寫了論文,我們兩個(gè)帶著論文參加了三個(gè)國(guó)際會(huì)議,在會(huì)議上做了匯報(bào).可以說(shuō)正是因?yàn)楦邏罕都悠骱瓦@臺(tái)離子注入機(jī)的建立,才有了后來(lái)的這些成果,也是都能核物理研究所后來(lái)發(fā)展的基礎(chǔ).”

“正是因?yàn)橛懈邏鹤儔浩骱碗x子注入機(jī)這兩件成果,低能核物理研究所才能夠建立起來(lái).如果沒(méi)有這幾項(xiàng)成果,低能所就沒(méi)有建立的基礎(chǔ)了.利用建成的設(shè)備,才能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,所以最重要的就是這兩臺(tái)設(shè)備,它們?yōu)榻⒌湍芩鸬搅岁P(guān)鍵性的作用.包括后來(lái)能請(qǐng)到黃祖洽院士擔(dān)任低能所的第二任所長(zhǎng),也是因?yàn)檫@兩個(gè)設(shè)備建立后,很多科研單位都過(guò)來(lái)開展合作研究,我們獲得了國(guó)內(nèi)外的認(rèn)可.而且我們這兩個(gè)設(shè)備真正用了幾十年,為科學(xué)研究做出了大量貢獻(xiàn).這兩臺(tái)設(shè)備是我們自己做的,不是引進(jìn)技術(shù),也不是買的國(guó)外的設(shè)備,我們完全是根據(jù)自己的條件建立起來(lái),所以很不容易.”

圖3 關(guān)于成立北京師范大學(xué)低能核物理研究所暨北京市輻射中心的批復(fù)

1987年,低能核物理研究所暨北京市輻射中心與北京市醫(yī)藥總公司聯(lián)合組織實(shí)施“七五”重點(diǎn)項(xiàng)目,籌建北京輻射滅菌消毒醫(yī)療用品實(shí)施開發(fā)基地(也就是后來(lái)的北京射線應(yīng)用研究中心),是低能所重要的產(chǎn)業(yè)化成果.安裝在核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院北樓的BF-5電子直線加速器是1977年由北京市科委下?lián)芙?jīng)費(fèi)組織全市二十幾個(gè)科研、教學(xué)單位經(jīng)過(guò)近三年的辛勤努力(當(dāng)時(shí)稱為“加速器大會(huì)戰(zhàn)”),終于在1979年9月通過(guò)技術(shù)鑒定正式開始運(yùn)行的.當(dāng)年北京市研制的首臺(tái)加速器是醫(yī)用加速器,為擴(kuò)展加速器的應(yīng)用范圍,市科委決定加大能量和束流,研制工業(yè)用加速器,當(dāng)時(shí)承擔(dān)主要研制工作的是清華大學(xué)工程物理系、北京醫(yī)療器械研究所(現(xiàn)中國(guó)醫(yī)療裝備與維修技術(shù)協(xié)會(huì))和北京師范大學(xué)物理學(xué)系核物理教研室……等二十幾個(gè)單位.加速器建成后,開展了大量輻照滅菌、輻照消毒、材料改性、輻射育種等輻射效應(yīng)研究,并且承擔(dān)了國(guó)家科委下達(dá)的24種“醫(yī)療用品輻射滅菌消毒”重大科研項(xiàng)目,并獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng).之后又承擔(dān)了國(guó)家科委重大引進(jìn)項(xiàng)目“北京市醫(yī)療用品輻射消毒基地”,并建立了北京市射線應(yīng)用研究中心.北京市射線應(yīng)用研究中心,是我國(guó)核技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化的示范基地,被評(píng)為國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè),目前,射線中心及其控股公司產(chǎn)值突破億元,具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益.

圖4 BF-5電子直線加速器

幾十載風(fēng)雨,物理學(xué)系百年慶典今朝俱歡顏

時(shí)光荏苒,北京師范大學(xué)物理學(xué)系核物理專業(yè)成立已有60多年,低能核物理研究所建立也逾40年.風(fēng)風(fēng)雨雨中,我們砥礪前行,一起走過(guò);時(shí)代洪流中,我們共同發(fā)展,彼此成就.往事如煙,昔日的崢嶸歲月值得我們共同去銘記;過(guò)往已矣,未來(lái)的嶄新篇章有待我們共同去開啟.歲月如歌,而今我們迎來(lái)了建系百年慶典,讓我們一起祝愿北京師范大學(xué)物理學(xué)系明天更輝煌!