本研究方向依托上海电子束离子阱(EBIT)装置和高电荷态离子碰撞平台，深入开展国防、能源发展中亟需的聚变等离子体原子物理过程关键参数研究、新型诊断技术研究，以及原子动力学过程研究；积极探索新的研究领域，在基于高电荷态离子的高精度测量方面开展具有前瞻性的研究工作。

高电荷态离子，由于其极强的内部电磁场，通过对它们的能级结构和跃迁的精密研究，验证基础理论诸如量子电动力学等在极端条件下的适用性。高电荷态离子也用于研究各类奇异能级跃迁包括宇称破缺跃迁和核内核外能量转移跃迁等交叉学科物理问题。高电荷态离子、高激发态的精密光谱学研究，还对高温等离子体的诊断有非常重要的意义。本方向主要开展的研究包括：

一、深入挖掘自主研发的高能和极低能EBIT装置的研究潜力，完善测量手段，开展聚变等离子体原子物理过程分解研究，为聚变等离子体温度与密度诊断、辐射特性研究等提供关键原子参数。在今后几年内，重点开展Ar离子K壳层X射线，Xe离子L壳层X射线测量研究，为当前ICF研究能达到的能量区域建立标准谱；开展钨离子电子结构研究，为ITER边界等离子体光谱诊断提供依据。探索使用原子光谱诊断等离子体磁场分布的新方法，今后几年内将重点研究使用Fe⁹⁺离子诊断太阳磁场的方法。

二、复旦大学于2016年建立150 kV高电荷态离子物理碰撞平台。平台由永磁体电子回旋共振离子源提供高电荷态离子束流，离子源微波频率为14.5 GHz。离子源置于125kV的高压平台上，由此对引出高电荷态离子束进行二次加速，最终实现离子的总加速电压为5-150 kV。目前可以提供H、C、N、O及惰性气体等元素的高电荷态离子束。依托于该平台，利用复旦大学反冲离子动量谱仪，正在开展高电荷态离子作用下分子离子碎裂机制的研究；利用气室和散射粒子分析器，开展高电荷态离子与原子分子作用过程中的电子俘获绝对截面测量工作。通过上述研究，理解带电粒子与原子分子碰撞过程中的多体动力学问题，为等离子体研究提供基础的原子分子过程参数。

三、建设基于高电荷态离子精密测量的高精度离子阱实验室，在今后几年的建设期内，我们将研制Be等碱土金属离子源，研究这些离子的再约束和冷却，并实现与高电荷态离子间的协同冷却，这一步是实现利用高电荷态离子做精密测量的关键。长远的规划是发展高电荷态离子相关精密测量物理研究，包括超高精度单粒子质量研究、激光与高电荷态离子的相互作用研究。为中微子物理研究提供Q值参数，为基本物理常数研究特别是精细结构常数的提供新的路径。