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“超级神针”的缔造者

来源:信息发布     作者:信息发布人员     发布时间:2017年12月07日     浏览次数:         

  某大型医院的X光检查室外,一大群病人正在焦急地排队等候,他们急切地想完成检查,尽早找到病因。但即便是当前国际最先进的医用X光检测设备,也对身体某些重大病症束手无策……

  某大型科技企业的封装检测室里,一位技术人员正在小心翼翼地操作X射线成像仪,仔细对微小的芯片进行扫描检测,以判断芯片是否存在缺陷,是否满足应用要求……

  如何改变这种情况?

  据悉,上面两个场景中,都需要依靠一种核心部件才能发挥作用,这个核心部件就是这些高端设备的“心脏”——电子源发射装置。

  令人遗憾的是,该项技术和装备一直被国外少数国家垄断,如何用中国技术实现自主可控?

  中国电科38所超级针技术研发团队应时而生。

  本期,让我们共同走近超级针技术研发团队,感知他们创新图强、为国报效的故事。

  “有了‘超级针’技术就有了梦想前进的助力”

  “科技兴则民族兴,科技强则国家强”。

  党的十九大报告提出,创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。

  创新是38所的灵魂。作为军工电子国家队,一直以来,38所坚定不移地实施创新驱动发展战略,先后引进了一批海外高层次科技创新团队,旨在瞄准世界前沿科技,努力打造世界引领性产业。

  超级针技术研发团队正是其中之一。

  团队带头人刘华荣博士于2010年学成归国,十余年的科研经历,让他对科研事业产生了深深的眷恋。

  作为超级针技术发明人,刘华荣一直心怀一个自己的中国梦,那就是利用超级针技术创造出中国人自己的世界领先的高端仪器装备!

  “‘超级针’是世界上亮度最高的电子源,性能远超其它各种商用电子源。而电子源又是微纳表征加工设备的最核心部件,如医用X光成像仪、微焦点X射线成像仪、光刻机、电子显微镜等,这些都是具有重大战略意义的高端核心装备,代表了精密仪器装备的最高水平。超级针技术的应用和实现,可望大幅提升上述装备的性能水平(如分辨率、对比度、加工精度和速度等),也必将对提升我国科技水平、推动产业发展做出贡献。”刘华荣深知“超级针”对国内技术的重要性,一心将在国外所学运用到设备研制上来。

  “一流的技术必须有一流的团队”

  要打造一流的技术,一流的装备,必须要有一流的团队。刘华荣首先开始组建起一支全国仅有的超级针技术及其应用开发团队,从全国重点高校招聘了一批优秀的博士硕士,专业涵盖了精仪、软件、电路、物理、化学、金属、材料、机械、工艺、市场等十几个专业。

  同时,为了弥补经验不足,还常年聘请资深老专家作为顾问,带领大家攻坚克难。由于专业跨度大,交叉度高,团队成员各取所长,相互学习,不断磨合与包容,逐渐形成了一股“以团队为家、攻坚克难、共创事业”的创业精神。

  刘华荣经常骄傲地说:“我们的团队成员,既有远大的理想,又有坚忍不拔和虚怀若谷的优良品质,这是我们打造‘超级针’技术的根本!”

  在刘华荣的带领下,这支平均年龄不到30岁的团队,开始了一段长期艰苦的科研探索之路。

  38所坚持“人才引领、创新引领”发展思路,实施技术创新、体制机制创新双轮驱动,出台了一系列科技创新人才创新活动管理办法等,超级针技术及其应用开发团队也获评为高科技创新团队,为团队的科研道路提供了有力支持。

  “‘锱铢必较、吹毛求疵’是我们的必备技能”

  团队最初经过调研发现,国内在粒子源领域尚处于完全空白,一切都必须从零开始。

  实现“超级针”技术的应用开发,注定是一条孤独又艰辛的路。

  要造出“超级针”,首先得有一只孵化超级针的“鸡”,即“超级针”制备平台,这也是团队要攻克的第一个重大难关。

  “超级针”制备是一项极为精密的技术活,其控制精度需要在原子级别,还需要极低温、高压、高真空等一系列极端物理条件。为此,团队成员长期坚守在外场一线,从图纸设计到工艺改进,不断进行技术摸底,不放过任何一点提升空间。

  他们经常自嘲说:“锱铢必较”、“吹毛求疵”是我们的必备技能。

  经过历时三年的攻坚克难,终于实现了全国唯一一套超级针制备平台,全面超越了设计指标。刘华荣骄傲的说,别看我们这样一个“土枪土炮”,但它绝对是世界领先!

  有了这个“土枪土炮”,团队紧接着又开始摸索超级针制备工艺。“超级针”的理论模型自上世纪60年代提出以来,一直未能提出其制备办法,因此根本没有成功经验可以借鉴。

  “最初我们制备超级针的成功率极低,还不到10%,而且性能极不稳定,根本无法使用。”此时的团队就像陷入了一片黑暗绝望的牢笼,看不到一丝光亮。

  就在这时,刘华荣毅然提出:“要绝地逢生,咱们必须推翻重来,一切重头开始。”于是团队从原理分析入手,对原材料制作、平台改进、工艺设计、测试流程设计等各方面进行逐一优化。为早日获得突破,团队成员放弃了节假日休息,以实验室为家,采取轮班倒的模式,白天测试,晚上分析总结、修改方案。四年里设计制作了约1500多根针,才终于摸索出了一套稳定的超级针制备工艺,生产良率达80%以上,工作寿命达1000小时,远远超出了项目的设计预期。

  为实现超级针技术的早日应用,团队首先瞄准了超级针微焦点X光源及成像系统的开发。这是一项需要攻克多项技术难点的系统开发项目。由于微焦点X光源的开发难度极大,国内目前基本没有从事此项工作的科研团队,我国X光源也完全依赖于国外进口。项目团队又一次开始了从零到一、从无到有的艰难攻关之路,硬是自制了一套微焦点X射线源动态实验平台。

  为了实现超级针式X光源的出光,团队成员无论是博士还是硕士,各个都身兼多职,他们既是设计师,也是装配工,又是实验员。在测试过程中,为了找出系统出现打火的原因,他们一次次地将整个台子拆了又装,装了又拆,而每一次的拆装都要经过制针、烘烤、装配、校准、测试等一系列步骤,整个过程下来就得整整耗费1周的时间。

  每一次的拆装对大家的身体和精神产生了巨大的考验。

  作为团队带头人,刘华荣以身作则,每一次试验总也少不了他的身影,实验失败的时候也总是不忘鼓励大家:失败代表我们离真相又近了一步,X光就在前方!抱着不达目的誓不罢休的信念,团队终于在2016年6月成功实现了超级针X光源的出光;同年又首次实现了超级针式微焦点X射线成像仪原理型样机,系统分辨率优于3微米,对比度为国外同类产品的3倍,在高亮度、高对比、多材料成像方面达国际领先水平,这无疑标志着团队已经走在了微焦点X光源技术的世界前列。

  “未来,我们将不忘初心”

  为了让超级针技术屹立于中国,牢牢紧握该项技术的知识产权,也为超级针技术能够进一步走向世界,团队一开始就进行了系统专利布局。围绕独创的超级针技术,团队已申请了国内外发明专利14项,其中获得欧、美、日8项及中国3项发明专利授权,在世界范围内建立了知识产权保护群。为此,团队还荣获了2015年中国电子科技集团公司技术发明奖一等奖,团队成员也多次获评立功集体及先进个人。

  宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。

  虽然取得了一系列阶段性的成果,然而,他们却不曾懈怠。当前团队正致力于超级针式X光源及X射线成像系统的工程化产业化开发,立志打造出中国首款具有完全自主知识产权的新一代超级针式微焦点X射线成像仪,全面赶超国外同类产品,成为引领世界高端精密装备的制造商和技术研发中心。

  “未来,我们‘超级针’技术研发团队将不忘初心,牢记使命,努力做科技创新的引领者、成果转化的实践者、科学知识的传播者,让这根填补国际空白、打破国外垄断的‘超级神针’发出更加炫目的光芒,向世界递上一张中国创造、中国智造的闪亮名片,为实现2035年我国跻身创新型国家前列的目标奋勇前进!”

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