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謝家麟


謝家麟(1920年8月8日—2016年2月20日),出生于哈爾濱。加速器物理學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1956年加入九三學(xué)社。

謝家麟生長在一個知識分子家庭。其父是一個文學(xué)修養(yǎng)很好的知名律師,曾與李大釗同志寫詩唱和。日本侵占東北之后,全家被迫入關(guān),定居北京。謝家麟在青少年時代,目睹祖國山河破碎,人民流離失所,迫切希望自己能對抗擊侵略、振興國家有所貢獻。他在讀初中時,就喜歡自己動手操作。無線電是他極大的愛好。他從礦石收音機做起,逐步發(fā)展到做單管機、低放、高放,后來又發(fā)展做發(fā)射機。為做無線電設(shè)備,他時常是廢寢忘食。

謝家麟1938年考入燕京大學(xué)物理系。在大學(xué)四年級上學(xué)期,爆發(fā)了日美戰(zhàn)爭,日本侵略者入駐并關(guān)閉了燕京大學(xué)。他輾轉(zhuǎn)到了內(nèi)地。當(dāng)時凡從敵占區(qū)來的學(xué)生,都可選擇內(nèi)地大學(xué)借讀。由于受“航空救國”思想的影響,他轉(zhuǎn)到武漢大學(xué)航空系。半年之后,覺得該校當(dāng)時缺少實驗條件,學(xué)習(xí)偏于空洞,又回到成都復(fù)校的燕京大學(xué)物理系。1943年在燕京大學(xué)物理系畢業(yè)。畢業(yè)后,到中央無線電器材廠桂林總廠的研究室工作。

1947年,謝家麟赴美留學(xué),1948年獲美國加州理工學(xué)院碩士學(xué)位。1951年獲美國斯坦福大學(xué)博士學(xué)位。1951—1952年在奧里根大學(xué)任教。1952—1953年在斯坦福大學(xué)微波與高能物理實驗室進行研究。1953—1955年在芝加哥任直線電子加速器建造負(fù)責(zé)人,負(fù)責(zé)醫(yī)用直線電子加速器的研制和建造工作。在建造過程中他解決了許多特殊的、無例可循的設(shè)計和調(diào)試的問題:如加速器尾端全反射產(chǎn)生的駐波對粒子動力學(xué)的影響;將尺寸為毫米級的加速后電子束均勻地擴展為幾十厘米的方法;設(shè)計可旋轉(zhuǎn)的散焦的磁鐵輸運系統(tǒng);解決在復(fù)合輻射場下不同能量的中子、γ射線和電子的測量和控制;高能電子50%致命劑量的測定等。經(jīng)過兩年的工作,他領(lǐng)導(dǎo)研制成功了當(dāng)時世界上能量最高的醫(yī)用直線電子加速器,當(dāng)時在芝加哥報紙上有大篇幅的報道。該加速器運轉(zhuǎn)了約30年,直到80年代才退役。

謝家麟1955年回國。早在1950年,正在美國斯坦福大學(xué)攻讀博士學(xué)位的謝家麟就打算立即回國參加新中國的建設(shè),只是在導(dǎo)師的勸說下才繼續(xù)學(xué)業(yè)。次年,在取得了斯坦福大學(xué)的博士學(xué)位后,謝家麟迫不及待地登上了歸國的客輪。然而就在輪船中途??刻聪闵綍r,卻被美方無理扣留,美國以“交戰(zhàn)國掌握與軍事資料有關(guān)的技術(shù)人員不得離開美國”為由,將其遣返美國。1955年,他又收到美國當(dāng)局的通知:要么加入美國國籍,要么立即回中國。謝家麟義無反顧地選擇了后者。就這樣,謝家麟終于回到了闊別已久的祖國。那時,謝家麟在學(xué)術(shù)上已有一定的成就,繼續(xù)留在美國能取得更多成果,為什么要放棄國外優(yōu)裕的生活與工作條件,回到百廢待興的新中國呢?他在一篇當(dāng)年登載在《人民日報》的文章上表示,在美國取得科研新成果只是錦上添花,而回國工作才是雪中送炭。的確,謝家麟回國后,先后在中國科學(xué)院高能物理研究所(前原子能研究所)任室主任、加速器部副主任,“八七”工程加速器總設(shè)計師,高能物理所副所長,“北京正負(fù)電子對撞機”工程經(jīng)理,北京自由電子激光課題負(fù)責(zé)人,中國加速器學(xué)會名譽理事長等職。他前后承擔(dān)了三項規(guī)模較大的科研工程。

第一項大型科研工程是在20世紀(jì)60年代初,他領(lǐng)導(dǎo)研制成功了我國脈沖功率最大的速調(diào)管和可向高能發(fā)展的電子直線的加速器,均獲全國科學(xué)大會的重大貢獻獎。在研制過程中,他考慮到這個工作包括多種復(fù)雜的尖端技術(shù),而當(dāng)時國內(nèi)的情況則是在舊中國極端落后的基礎(chǔ)上現(xiàn)代工業(yè)剛剛起步,西方對我禁運,蘇聯(lián)對我保密,要用的許許多多的器材無法獲得。任務(wù)十分艱巨,他形象地比作如要吃饅頭,得先種麥子。要做加速器還要做世界上脈沖功率最大的速調(diào)管來產(chǎn)生微波;還要做性能指標(biāo)超過工業(yè)部產(chǎn)品幾十倍的調(diào)制器來做速調(diào)管的電源;還要做調(diào)制器的關(guān)鍵部件脈沖變壓器;還要做脈沖變壓器鐵心的繞制、鍍膜機;如此等等。不但工作量巨大,更重要的是它們有許多我們還未掌握的關(guān)鍵技術(shù)。大功率速調(diào)管在幾十萬伏高壓下工作,最初是高壓擊穿關(guān);解決之后產(chǎn)生了微波,又出現(xiàn)了微波輸出窗擊穿關(guān),每次擊穿,管子都會暴露大氣,在分析原因、改進設(shè)計之后,要經(jīng)過幾個月的辛勤勞動才能恢復(fù)試驗。他由衷感謝那時剛由大學(xué)畢業(yè)與他合作的青年同志們,他們的無私奉獻、百折不回的精神和對他的信任與支持,終于使這臺加速器在1964年建成出束,當(dāng)即投入國防使用。

這臺加速器建成的意義是重大的,它體現(xiàn)了自力更生、科學(xué)促進工業(yè)的思想。事實上,它也是我國高能加速器的預(yù)研,為后來的北京正負(fù)電子對撞機的順利建成奠定了人才和技術(shù)的基礎(chǔ)。謝家麟認(rèn)為,推動加速器事業(yè)在我國的發(fā)展,人才培養(yǎng)是根本的問題。所以在這個時期,他還在清華大學(xué)任兼職教授,講加速器課程;并在中國科學(xué)院電子所講授速調(diào)管課。后來他與合作者趙永翔出版了《速調(diào)管群聚理論》一書。

第二項大型科研工程是高能加速器的建造。在“文化大革命”末期,我國開始了一個以建造50GeV質(zhì)子同步加速器為中心任務(wù)的“八七”工程,他被任命為加速器總設(shè)計師,領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計工作。后因多種原因改建“北京正負(fù)電子對撞機”。從1981到1986年,他擔(dān)任對撞機技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)(后任工程經(jīng)理)。這是中美科技合作協(xié)定中的第一個重大項目。他在這個崗位上完成的主要任務(wù)是:在設(shè)計工作中對決定對撞機性能的一些物理參數(shù)做出決策,如儲存環(huán)磁鐵的孔徑,高頻加速系統(tǒng)的頻率,電子的注入能量,正電子的產(chǎn)生能量等等;在幾個大系統(tǒng)中確定少數(shù)必須進行預(yù)先研究的項目;調(diào)整各大系統(tǒng)在總經(jīng)費預(yù)算中的合理份額和提出保證工程進度的技術(shù)措施。

在領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和工作人員的奮力拼搏下,對撞機終于在1988年順利建成。它的亮度是美國同類機器的4倍,證明了設(shè)計決策的正確性?,F(xiàn)已用它完成了幾個重要的高能物理研究課題,其中陶質(zhì)量測定是1993年世界上最重要的高能物理成果之一。從此,我們在國際高能物理界占據(jù)了一席之地,與其他國家享有平等的伙伴關(guān)系了。另外,在建器之初,設(shè)計中就強調(diào)了“一機兩用”的考慮,結(jié)果它產(chǎn)生的同步輻射,為多種科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域所使用,促進了我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。該項科研工程獲國家科技進步獎特等獎,謝家麟在獲獎人員中排名第一。

第三項大型科研工程是在紅外區(qū)工作的“北京自由電子激光裝置”。自由電子激光出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代末期,與常規(guī)激光完全不同,它是利用加速器產(chǎn)生的電子的康普頓散射的原理工作,具有波長連續(xù)可調(diào)、短脈沖、高功率等特點,有十分重要的科研和生產(chǎn)應(yīng)用的潛力,被稱為第四代的同步輻射。因此,世界上科技先進國家紛起研制。但它對電子束品質(zhì)的要求遠遠超過了一般加速器所能達到的水平,國際上建成的裝置中只有大致半數(shù)可以出光。而波長愈短,難度也就愈大。北京自由電子激光經(jīng)過六七年的研制,克服了一系列的技術(shù)難關(guān),終于在1993年建成,出光達到飽和,成為繼美歐之后亞洲的第一臺紅外自由電子激光裝置,說明我國在這個領(lǐng)域已進入國際先進行列。開展應(yīng)用之后,必然會對多種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起重要的推動作用。“北京自由電子激光裝置”獲1994年中國科學(xué)院科技進步獎特等獎和國家科技進步獎二等獎,謝家麟院士是第一獲獎?wù)摺?/p>

40多年來,謝家麟通過加速器有關(guān)領(lǐng)域的研究,設(shè)備建造和人才培養(yǎng),對我國實驗物理、加速器物理和技術(shù)的發(fā)展起了重要的推進作用。

謝家麟院士是一位德高望重的前輩、知識淵博的學(xué)者和平易近人的領(lǐng)導(dǎo)。現(xiàn)在,他雖已步入高齡,但他仍在積極地進行科研工作。他的信念是:生命的意義在于不斷地學(xué)習(xí)、探索和進取。他說:“在研究工作中每一點滴的奉獻,都使我得到莫大的快慰,‘老驥伏櫪,志在千里’就是我用以自勉的座右銘。”

2012年2月,謝家麟榮獲2011年度國家最高科技獎。

主要論著

1謝家麟,負(fù)阻Transitron振蕩器研究,全國工程師學(xué)會年會論文集, 1943。

2Xie Jialin,45-MeV Medical Linear Electron Accelerator,AIEE/EE,1955.

3Xie Jialin,Experimental Evaluation of the Physicl Characteristic of a 45 MeV Medical Linear Electron Accelerateor,Radiology,1956,67.

4謝家麟、顧孟平、秦玖等,10cm 波段三腔大功率速調(diào)管,第二屆全國真空電子 學(xué)年會會議錄,1965。

5謝家麟等,30 MeV 電子直線加速器,高能物理參考資料,高能物理研究所,196 5。

6謝家麟、周立農(nóng),一種雙周期加速結(jié)構(gòu),高能物理與核物理,1979,3。

7謝家麟等,北京正負(fù)電子對撞機初步設(shè)計提要,內(nèi)部資料,1982。

8Xie Jialin,On the Choice o PositronProducing Energy in Linacinjected e ± Collider,IEEE Trans.,Nuclear Science,1982,32.

9Xie Jialin,BEPC Project and Its Main Technical Featurse,The Second China Jap an Joint Sposium on Accelerator for Nuclear Science and Their Application,1983 .

10Xie Jialin,etal,Design Considerations of the Beijing Free Electron Laser Project,Nuc lInstand Meth,1988,A 272.

11Xie Jialin,Renshan Zhang,A Scheme to Compensate the Transient Beam Loading in TW Electron Linac,1990 Linear Accelerator Conf.,1990.

12Xie Jialin,J.Gao,RF Gun Development at IHEP for BFELP,NuclInstrand Meth,1991,A 304 .

13Xie Jialin,etal,The Undulator for the Beijing Free Electron Laser Project,NuclInstr and Meth,1991,A 304.

14Xie Jialin,YZHuang,Measures to Alleviate the Back Bombardment Effect of Thermionic Electron Gun,IEEE Particle Accelerator Conf.,1991.

15Xie Jialin,Renshan Zhang,An Selfadaptive RF Feed forward Control System for ATF,Center for Accelerator Physics,BNL CAPATFTech.,1991,(12).

16Xie Jialin etal,The Saturaation of the Beijing FEL,NuclInstrMeth ,1995,A358.

17謝家麟,微團物理與技術(shù)及其應(yīng)用,粒子加速器學(xué)會第六次學(xué)術(shù)報告會論 文,1996。

18謝家麟,自由電子輻謝與北京自由電子激光,物理,1996,25。

19Xie Jialin,CXTang,Beam Loading Effect of RF Linac Based FEL with Thermionic Cathode Mi crowave Gun Injector,Procof Intemational FELConf,1996.

20謝家麟,一種新型、簡易、高效加速器,加速器學(xué)會成立20周年學(xué)術(shù)報告會, 2000。