高速度精密转台

新华社武汉8月17日电（记者谭元斌）我国3家单位的科研人员合作，找到了一种可同时提高量子操控速度和精度的方案，为量子计算机的研制提供了新的思路。相关研究成果近日发表于国际权威期刊《物理评论快报》。中国科学院精密测量科学与技术创新研究院冯芒研究员课题组与郑州大学、广州中国科学院工业技术研究院合作，利用超冷离子实验平台，设计和完成了两个单比特的非循环非绝热的普适性几何量子逻辑门实验。结果显示，非循环非绝热几何量子操作不仅可以节约操作时间，而且保真度明显高于常规非绝热几何量子操作和常规动力学量子操作，这种快捷且容错的特点在连续多次操作中展现得更为显著。尤为重要的是，非循环非绝热几何量子操作能够直接推广到两个量子比特的逻辑门操作中。这意味着其将来有可能运用于普适的量子计算。据冯芒介绍，在大多数量子操控中，速度与精度相互牵制，速度提高了就会导致精度下降，反之亦然。因此，同时提高量子逻辑门操作的精度和速度一直是量子计算机研制的主攻方向之一。

p　　从苏高新股份集团获悉，近日，该集团旗下的苏州东菱振动试验仪器有限公司研发的八套双轴多功能转台，一次性顺利通过俄罗斯客户验收，这也是我国首次批量出口该类系统。/pp　　在5天的验收过程中，验收组认为，东菱公司研制的转台完全满足其技术要求，工作性能稳定、性能指标优异 其中，动态指标大大超出国内业界相关动态指标的性能要求，在国际上也有很强的竞争力，并对东菱公司的项目执行能力给予高度评价。/pp　　记者了解到，“转台”是一种高端精密设备，具有速率、定位和摇摆等功能，可进行实时信息数据记录与显示，主要为被测负载，提供精密的定位和速率基准，可用于惯性元件和惯导系统的动静态测试与标定，也可用于动态仿真试验。此外，也可根据客户需求配备温控箱进行高低温试验等。/pp　　在此之前，无论是东菱公司还是国内业界其他厂商，都没有对外出口相应设备的经验，而且客户要求的时间很紧迫，动态指标高、难度大。东菱公司项目组成员通力合作，充分利用好企业的创新平台和创新资源，从前期调研、方案沟通、设备优化设计、供应商筛选、生产制造及系统联调，一气呵成，仅用了6个月就完成了八套转台的研制工作。/pp　　“此次八套双轴多功能转台顺利通过验收并获高度评价，提高了东菱公司在国际上的知名度，也充分彰显了东菱公司强大的技术及资源整合能力，进一步提升了股份集团的影响力。”苏高新股份相关负责人表示。/p

超精密高速激光干涉位移测量技术与仪器 杨宏兴 1，2，付海金 1，2，胡鹏程 1，2*，杨睿韬 1，2，邢旭 1，2，于亮 1，2，常笛 1，2，谭久彬 1，2 1 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所，黑龙江 哈尔滨 150080； 2 哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080 摘要 针对微电子光刻机等高端装备中提出的超精密、高速位移测量需求，哈尔滨工业大学深入探索了传统的共 光路外差激光干涉测量方法和新一代的非共光路外差激光干涉测量方法，并在高精度激光稳频、光学非线性误差 精准抑制、高速高分辨力干涉信号处理等多项关键技术方面取得持续突破，研制了系列超精密高速激光干涉仪，激 光真空波长相对准确度最高达 9. 6×10-10，位移分辨力为 0. 077 nm，光学非线性误差最低为 13 pm，最大测量速度 为 5. 37 m/s。目前该系列仪器已成功应用于我国 350 nm 至 28 nm 多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测 试领域，为我国光刻机等高端装备发展提供了关键技术支撑和重要测量手段。 关键词 光学设计与制造；激光干涉；超精密高速位移测量引 言 激光干涉位移测量（DMLI）技术是一种以激光 波长为标尺，通过干涉光斑的频率、相位变化来感知位移信息的测量技术。因具有非接触、高精度、高动 态、测量结果可直接溯源等特点，DMLI 技术和仪器被广泛应用于材料几何特性表征、精密传感器标定、 精密运动测试与高端装备集成等场合。特别是在微电子光刻机等高端装备中嵌入的超精密高速激光干涉仪，已成为支撑装备达成极限工作精度和工作效率的前提条件和重要保障。以目前的主流光刻机为例，其内部通常集成有 6 轴至 22 轴以上的超精密高速激光干涉仪，来实时测量高速运动的掩模工件台、 硅片工件台的 6 自由度位置和姿态信息。根据光刻机套刻精度、产率等不同特性要求，目前对激光干涉的位移测量精度需求从数十纳米至数纳米，并将进一步突破至原子尺度即亚纳米量级；而位移测量速度需求，则从数百毫米每秒到数米每秒。 对 DMLI 技术和仪器而言，影响其测量精度和测量速度提升的主要瓶颈包括激光干涉测量的方法原理、干涉光源/干涉镜组/干涉信号处理卡等仪器关键单元特性以及实际测量环境的稳定性。围绕光刻机等高端装备提出的超精密高速测量需求，以美国 Keysight 公司（原 Agilent 公司）和 Zygo 公司为代表的国际激光干涉仪企业和研发机构，长期在高精度激光稳频、高精度多轴干涉镜组、高速高分辨力干涉信号处理等方面持续攻关并取得不断突破， 已可满足当前主流光刻机的位移测量需求。然而， 一方面，上述超精密高速激光干涉测量技术和仪器 已被列入有关国家的出口管制清单，不能广泛地支撑我国当前的光刻机研发生产需求；另一方面，上述技术和仪器并不能完全满足国内外下一代光刻机研 发所提出的更精准、更高速的位移测量需求。 针对我国光刻机等高端装备研发的迫切需求， 哈尔滨工业大学先后探索了传统的共光路双频激光干涉测量方法和新一代的非共光路双频激光干涉测量方法，并在高精度激光稳频、光学非线性误差精 准抑制、高速高分辨力干涉信号处理等关键技术方 面取得持续突破，研制了系列超精密高速激光干涉 仪，可在数米每秒的高测速下实现亚纳米级的高分辨力高精度位移测量，已成功应用于我国 350 nm 至 28 nm 多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测试领域。该技术和仪器不仅直接为我国当前微电子光刻机研发生产提供了关键技术支撑和核心 测量手段，而且还可为我国 7 nm 及以下节点光刻机研发提供重要的共性技术储备。高精度干涉镜组设计与研制 高精度干涉镜组的 3 个核心指标包括光学非线性、热稳定性和光轴平行性，本课题组围绕这 3 个核心指标（特别是光学非线性）设计并研制了前后两代镜组。 共光路多轴干涉镜组共光路多轴干涉镜组由双频激光共轴输入，具备抗环境干扰能力强的优点，是空间约束前提下用于被测目标位置/姿态同步精准测量不可或缺的技术途径，并且是光刻机定位系统精度的保证。该类干涉镜组设计难点在于，通过复杂光路中测量臂和参考臂的光路平衡设计保证干涉镜组的热稳定性，并通过无偏分光技术和自主设计的光束平行性测量系统，保证偏振正交的双频激光在入射分光及多次反射/折射后的高度平行性［19- 20］。目前本课题组研制的 5 轴干涉镜组（图 11） 可实现热稳定性小于 10 nm/K、光学非线性误差小于 1 nm 以及任意两束光的平行性小于 8″，与国 际主流商品安捷伦 Agilent、Zygo 两束光的平行性 5″~10″相当。 图 11. 自主研制的共光路多轴干涉镜组。（a）典型镜组的3D设计图；（b）实物图非共光路干涉镜组 非共光路干涉镜组在传统共光路镜组的基础上， 通过双频激光非共轴传输避免了双频激光的频率混叠，优化了纳米量级的光学非线性误差。2014 年，本课题组提出了一种非共光路干涉镜组结构［2，21］，具体结构如图 12 所示，测试可得该干涉镜组的光学非 线性误差为 33 pm。并进一步发现基于多阶多普勒 虚反射的光学非线性误差源，建立了基于虚反射光迹精准规划的干涉镜组光学非线性优化算法，改进并设计了光学非线性误差小于 13 pm 的非共光路干涉镜组［2-3］，并通过双层干涉光路结构对称设计保证热稳定性小于 2 nm/K［22- 25］。同时，本课题组也采用多光纤高精度平行分光，突破了共光路多轴干涉镜组棱镜组逐级多轴平行分光，致使光轴之间的平行度误差 逐级累加的固有问题，保证多光纤准直器输出光任意 两个光束之间的平行度均小于 5″。 图 12. 自主设计的非共光路多轴干涉镜组。（a）典型镜组的3D设计图；（b）实物图基于上述高精度激光稳频、光学非线性误差精准抑制、高速高分辨力干涉信号处理等多项关键技 术，本课题组研制了系列超精密高速激光干涉仪 （图 17），其激光真空波长准确度最高达 9. 6×10-10 （k=3），位移分辨力为 0. 077 nm，最低光学非线性误差为 13 pm，最大测量速度为 5. 37 m/s（表 2）。并成功应用于上海微电子装备（集团）股份有限公司 （SMEE）、中国计量科学研究院（NIM）、德国联邦物理技术研究院（PTB）等十余家单位 ，在国产光刻机、国家级计量基准装置等高端装备的研制中发挥了关键作用。 图 17. 自主研制的系列超精密高速激光干涉仪实物图。（a）20轴以上超精密高速激光干涉仪；（b）单轴亚纳米级激光干涉仪；（c）三轴亚纳米级激光干涉仪超精密激光干涉仪在精密工程中的实际测量， 不仅考验仪器的研制水平，更考验仪器的应用水 平，如复杂系统中的多轴同步测量，亚纳米乃至皮 米量级新误差源的发现与处理，高水平的温控与隔 振环境等。下面主要介绍超精密激光干涉仪的几 个典型应用。 国产光刻机研制：多轴高速超精密激光干涉仪 在国产光刻机研制方面，多轴高速超精密激光 干涉仪是嵌入光刻机并决定其光刻精度的核心单元之一。但是，一方面欧美国家在瓦森纳协定中明确规定了该类干涉仪产品对我国严格禁运；另一方面该类仪器技术复杂、难度极大，我国一直未能完整掌握，这严重制约了国产光刻机的研制和生产。 为此，本课题组研制了系列超精密高速激光干涉测量系统，已成功应用于我国 350 nm 至 28 nm 多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测试领域，典型应用如图 18 所示，其各项关键指标均满足国产先进光刻机研发需求，打破了国外相关产品对我国 的禁运封锁，在国产光刻机研制中发挥了重要作用。在所应用的光刻机中，干涉仪的测量轴数可达 22 轴以上，最大测量速度可达 5. 37 m/s，激光真空 波 长/频 率 准 确 度 最 高 可 达 9. 6×10−10（k=3），位 移 分 辨 力 可 达 0. 077 nm，光 学 非 线 性 误 差 最 低 为 13 pm。 配 合 超 稳 定 的 恒 温 气 浴（3~5 mK@ 10 min）和隔振环境，可以对光刻机中双工件台的多维运动进行线位移、角位移同步测量与解耦，以满足掩模工件台、硅片工件台和投影物镜之间日益复杂的相对位置/姿态测量需求，进而保证光刻机整体套刻精度。图 18. 超精密高速激光干涉测量系统在光刻机中的应用原理及现场照片国家级计量基准装置研制：亚纳米精度激光干涉仪 在国家级计量基准装置研制方面，如何利用基本物理常数对质量单位千克进行重新定义，被国际知名学术期刊《Nature》评为近年来世界六大科学难题之一。在中国计量科学研究院张钟华院士提出的“能量天平”方案中，关键点之一便是利用超精密激光干涉仪实现高准确度的长度测量，其要求绝对测量精度达到 1 nm 以内。为此，本课题组研制了国内首套亚纳米激光干涉仪，并成功应用于我国首套量子化质量基准装置（图 19），在量子化质量基准中 国方案的实施中起到了关键作用，并推动我国成为首批成功参加千克复现国际比对的六个国家之一［30- 32］。为达到亚纳米级测量精度，除了精密的隔振与温控环境以外，该激光干涉仪必须在真空环境 下进行测量以排除空气折射率对激光波长的影响， 其测量不确定度可达 0. 54 nm @100 mm。此外，为了实现对被测对象的姿态监测，该干涉仪的测量轴 数达到了 9 轴。图 19. 国家量子化质量基准及其中集成的亚纳米激光干涉仪 结论 近年来，随着高端装备制造、精密计量和大科学装置等精密工程领域技术的迅猛发展，光刻机等高端制造装备、能量天平等量子化计量基准装置、 空间引力波探测等重大科学工程对激光干涉测量技术提出了从纳米到亚纳米甚至皮米量级精度的 重大挑战。对此，本课题组在超精密激光干涉测量方法、关键技术和仪器工程方面取得了系列突破性进展，下一步的研究重点主要包括以下 3 个方面： 1）围绕下一代极紫外光刻机的超精密高速激光干涉仪的研制与应用。在下一代极紫外光刻机中，其移动工件台运动范围、运动精度和运动速度将进一步提升，将要求在大量程、6 自由度复杂耦合、高速运动条件下实现 0. 1 nm 及以下的位移测量精度，对激光干涉仪的研发提出严峻挑战；极紫外光刻机采用真空工作环境，可减小空气气流波动和空气折射率引入的测量误差，同时也使整个测量系统结构针对空气- 真空适应性设计的复杂性大幅度增加。2）皮米激光干涉仪的研制与国际比对。2021年， 国家自然科学基金委员会（NSFC）联合德国科学基 金会（DFG）共同批准了中德合作项目“皮米级多轴 超精密激光测量方法、关键技术与比对测试”（2021 至 2023 年）。该项目由本课题组与德国联邦物理技术研究院（PTB）合作完成，预计将分别研制下一代皮米级精度激光干涉仪，并进行国际范围内的直接 比对。3）空间引力波探测。继 2017 年美国 LIGO 地面引力波探测获诺贝尔物理学奖后，各国纷纷开展了空间引力波探测计划，这些引力波探测器实质上就是巨型的超精密激光干涉仪。其中，中国的空间引力波探测计划，将借助激光干涉仪在数百万公里距离尺度上，实现皮米精度的超精密测量，本课题组在引力波国家重点研发技术项目的支持下，将陆 续开展卫星- 卫星之间和卫星- 平台质量块之间皮米级激光干涉仪的设计和研究，特别是皮米级非线性实现和皮米干涉仪测试比对的工作，预期可对空间引力波探测起到积极的支撑作用。本课题组在超精密激光干涉测量技术与仪器领域有超过 20 年的研究基础，建成了一支能够完全自主开发全部激光干涉仪核心部件、拥有完整自主知识产权的研究团队，并且在研究过程中得到了 12 项国家自然科学基金、2 项国家科技重大专项、2 项 国家重点研发计划等项目的支持，建成了超精密激光测量仪器技术研发平台和产业化平台，开发了系列超精密激光干涉测量仪，在国产先进光刻机研发、我国量子化质量基准装置等场合成功应用，推动了我国微电子光刻机等高端装备领域的发展，并将通过进一步研发，为我国下一代极紫外光刻机研 发、空间引力波探测、皮米激光干涉仪国际比对提供支撑。全文详见：超精密高速激光干涉位移测量技术与仪器.pdf

近期，中国科学院沈阳自动化研究所智能检测与装备研究室IDE团队在国家重点研发计划项目的支持下，经过艰苦攻关，创新性提出了高负载大可变量程的大型圆柱度测量新方法，并依此方法研发了大型圆柱度测量仪。　　圆柱度是精密回转类零件重要的精度指标之一。目前，圆柱度测量仪大多通过接触式传感器获取被测目标信息，采用精密转台回转的方式实现测量，如英国Talyrond公司研制的最大测量直径达1.6米的1600型圆柱度测量仪。接触式传感器的可形变量极小，在圆柱度测前定心调整过程中，大偏心距累积的运动定位误差极易超出传感器的极限行程而造成传感器损坏。受被测对象的尺寸、重量及高精密转台的制造技术等因素的影响，过大的载荷将严重影响精密轴系的回转精度，所产生的随机误差难以通过算法有效补偿，无法满足大型工件的高精度测量需求。对于直径超过2米的大型轴承套圈，由于零件尺寸巨大、圆柱度测量精度要求高以及测量环境的局限性，现有的接触式传感器与转台回转的测量方式难以满足其测量要求。因此，亟需研究针对大型回转类零件圆柱度的现场快速精密测量方法及相应的评定技术。　　沈阳自动化所智能检测与装备研究室IDE团队提出的高负载大可变量程的大型圆柱度测量新方法采用具有精密、隔震等特性的气浮驱动技术，配合精密耦件，通过测前快速自适应偏置调整技术实现工件测前自动定心，采用精密测头回转的方式快速获取有效测量信息。在测量原理方面，提出了更完善的圆柱度测量模型及误差分离算法，测前定心与实际测量采用分立的运动控制系统，既解决了大型工件的载荷问题，又能够通过模型参数拟合的方式实现偏心、测量线偏置、被测圆柱轴倾斜等误差的精准分离；测量系统采用对称式双测头测量方案，综合了非接触式位移传感器安全、柔性的特点与接触式位移传感器精密、可靠的特性。本方法的提出突破了传统测量方法在大型圆柱度测量过程中的局限性，实现了大型回转类零件圆柱度测前自适应偏置调整和现场快速精密测量。大型零件圆柱度测量仪样机　　目前，该研发团队已完成大型圆柱度测量仪原理样机的研发工作，并在《光学精密工程》《中国激光》等高质量期刊发表相关论文2篇，申请发明专利4项。经过国家权威计量专家及天津计量院的检定，大型圆柱度测量仪样机的回转精度为42.6nm，Z向导轨精度139nm/100mm，最大测量直径为2500mm，且其测量范围可根据使用需求进一步拓展。这意味着该原理样机的核心技术指标已达到国内领先、国际先进水平。本项目的实施将进一步夯实我国大型轴承及以大型轴承为核心基础部件的高端装备的制造技术基础，填补直径大于2米的大型轴承圆柱度测量仪的国内空白，掌握大型圆柱度测量仪的核心技术，提高轴承及相关行业的自主创新能力，为我国高铁、风电和高档数控机床等高端装备制造业的进一步发展提供保障能力，对我国从制造大国迈向制造强国，具有重要的现实意义和巨大的社会经济效益。

模具生产是制造业的上游环节，模具的精度直接影响后续产品的生产及装配。由于模具形状各异，且大部分存在异形曲面，使用人工测量误差大，使用三坐标检测门槛高、效率低。目前，一些精密模具生产厂商，特别是在生产中大型精密模具的过程中，由于缺少良好的检测手段，工件精度全靠机床精度和工人经验，无法量化把控产品的品质。高精度三维扫描技术的出现打破了这一困境。天远FreeScan UE Pro创造了一种高效、准确、便携、直观的精密模具三维检测方式，为中大型精密模具的检测提供了一种可行性方案，大幅提升了精密模具的检测效率和质控标准。高效0.5小时完成精密模具（长1米）三维检测以高精度三维扫描的方式进行精密模具的尺寸检测，整体检测过程（包括预处理、摄影测量、三维扫描、三维检测等流程），只需耗时半小时。1）摄影测量——2分钟因该模具为中大型模具，且对精度要求较高，故采用FreeScan UE Pro集成的新一代双目摄影测量系统进行摄影测量，以获取工件的空间框架位置，为后续扫描数据的拼接提供一个参照系，实现全局尺寸精度控制。-摄影测量过程-2）高速扫描——5分钟使用FreeScan UE Pro高速扫描模具，26条交叉蓝色激光线能够快速获取模具的完整三维数据，反光材质也可轻松应对。-三维扫描数据-3）数据处理，三维检测——10分钟FreeScan UE Pro的三维扫描控制软件设计人性化，数据后续处理高效便捷。同时，扫描控制软件无缝对接检测软件，一键导入，快速进行模具的全尺寸三维检测。-三维检测色谱图-准确结合摄影测量精度可达0.02+0.015mm/mFreeScan UE Pro的新一代双目摄影测量系统采用连续全角度拍摄的方式，获取的照片角度更加全面，能够确保全局精度的控制。同时，通过算法优化，FreeScan UE Pro三维扫描的重复性精度稳定：多次扫描同一工件，结果偏差很小。通过多个环节的精度控制，FreeScan UE Pro结合摄影测量精度可达0.02+0.015mm/m，保证了检测结果的可信度。-点击图片查看更多-FreeScan UE Pro结合摄影测量三维扫描精度报告便携设备环境适应性强、通用性强相比传统三坐标检测方式，需要将模具搬运至专用测量室，静置后方可检测。FreeScan UE Pro环境适应性强，使用灵活，在产线上即可完成三维检测。高精度三维扫描检测的方式，符合高效生产节奏的需求，实现了即产即检。同时，使用FreeScan UE Pro进行模具的三维检测时，不同模具均可使用同一台三维扫描设备进行检测，通用性强，不受模具的形状限制。直观色谱图直观显示，检测结果一目了然通过色谱图可直观显示检测结果。颜色偏红则表示工件过厚，颜色偏蓝则表示工件偏薄，对比复杂的数字报表，结果一目了然。-对企业内部工作人员而言，可直观看到加工偏差，进行快速调整；-对企业客户而言，可以快速掌握精密模具的整体尺寸偏差情况，进行产品的验收。❖FreeScan UE Pro为中大型精密模具制造商提供了一种高效、准确、便携、直观的检测方式，并可提供完整的三维检测报告，与模具共同交付，从而规范交付流程。高精度三维扫描技术的普及，为中大型精密模具的高效质量检测提供了可靠的途径，大幅提升了精密模具的检测效率和质控标准。

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近日，世界光子大会公布首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜获奖名单，哈尔滨工业大学仪器学院胡鹏程教授团队研制的“高速超精密激光干涉仪”荣获金奖（排名第一）。在学校青年科学家工作室支持下，谭久彬院士指导的胡鹏程教授团队专注于高速超精密激光干涉仪研发，以解决制约我国高端装备发展和量子化计量基准等前沿研究的“卡脖子”问题。团队突破系列核心测量方法和工程化关键技术，解决了该领域存在的测不准、测不精、测不快的核心难题，共获授权发明专利113项（其中国际专利6项），制定相关标准2项，出版学术著作2部。在此基础上，团队研制了HUE-D/S/X系列高速超精密激光干涉仪并进行小批量生产，经3位院士等专家鉴定，仪器整体技术达到国际先进水平，3项关键技术处于国际领先。团队研究成果先后获得2020年中国计量测试学会科技进步一等奖、2021年中国产学研合作创新奖等。据了解，中国光学工程学会主办的首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜评选活动，旨在面向国家重大战略需求，突出创新主体地位，促进关键核心技术攻关，突破“卡脖子”技术难题，重点评选出我国自主研发、制造、生产的高端光电仪器，为助力我国自主研发的科学仪器抢占科技制高点、树立民族品牌自信、展现自主核心竞争力、开拓国内外应用市场创造新的机遇。首届“金燧奖”评审活动共征集申报项目223个，经过形式审查、交叉评审和线上答辩终评、线上公示等环节，最终遴选出金奖10项、银奖16项、铜奖28项、优秀奖17项。世界光子大会公布首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜获奖名单

这两年，拉曼光谱仪一直吸引着业内人士的眼球，各大仪器厂商不断在新产品、新技术、新应用等方面推陈出新，精心布局，不仅如此，新迈入此领域的仪器厂商也层出不穷，可谓热闹非凡。　　拉曼光谱如此的蓬勃发展给广大用户提供了更多可选择的空间，那么，当前有哪些主流企业/主流产品?有哪些最新的技术/应用?哪款仪器更适合用户自己的研究工作?　　仪器信息网：贵公司拉曼光谱仪的定位?　　雷尼绍：雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪为性能优异的研究级显微拉曼光谱仪。其运用雷尼绍在精密机械制造和创新工程方面的丰富经验设计而成，经久耐用，可升级、重新配置或定制，是市场上最可信赖的拉曼仪器。　　一般说来，衡量一台拉曼光谱仪的优异性能包括三大指标，高灵敏度、高重复性和高分辨率。inVia独特的分立光路、透镜设计、新型共焦系统结合超低噪音、超高灵敏度的CCD等使其成为同类产品中灵敏度最高的拉曼谱仪 独家采用光栅尺反馈控制技术(源于雷尼绍其他优质产线)，并将此技术用于自动样品台及光栅转台的设计中，使得inVia定位和采谱具有非常高的准确率和重复性 光路中的扩束技术及共焦技术更是使得仪器具有高的光谱分辨率和空间分辨率 雷尼绍在全球的精密测控领域具有非常高的地位，使得inVia具有极高的自动化程度，操作简单，性能稳定。　　仪器信息网：请回顾贵公司拉曼光谱仪的研发及技术进展历史，贵公司在拉曼光谱仪器方面有哪些优势/专利技术?　　雷尼绍：　　雷尼绍拉曼光谱仪的研发及技术进展　　1992年，全球首台新型拉曼光谱仪—RM系列 　　2008年，商业化Raman-AFM联用技术(TERS) 　　2009年，全球首台全自动拉曼光谱仪—inVia Reflex 　　2010年，商业化Raman-SEM联用技术—SCA 　　2015年，增添透射拉曼、光镊等技术 　　2016年，全新inVia Qontor显微拉曼光谱仪—增添LiveTrack实时聚焦技术 　　RA802 Pharmaceutical Analyser—药物专用分析仪器 　　雷尼绍扫描成像技术的发展　　1994年：点扫描成像—最基本的成像技术；　　2006年：快速线聚焦成像； 　　特点：扫描速度快　　2008年：StreamLine快速大面积扫描成像(独有Slalom模式)—专利技术 　　特点：大面积、无接缝、无遗漏　　2011年：StreamHR快速高分辨扫描成像 　　特点：高空间分辨率　　2013年：1. 3D快速扫描成像 　　 特点：真正的三维空间成像 　　2. Surface成像 　　特点：曲面、斜面表面成像—预定位　　2014年：1. StreamHR Rapide快速大面积高分辨成像—英国女王奖 　　特点：大面积高清成像 　　2. TERS成像 　　特点：Raman-AFM联用仪器生成纳米量级拉曼成像　　2015年：透射成像 　　特点：包括z轴综合信息的拉曼成像　　2016年：LiveTrack实时聚焦成像 　　特点：表面凹凸不平、粗糙、弯曲及动态变化的样品自动聚焦成像　　仪器信息网：贵公司当前拉曼光谱仪的主流产品和主流技术?贵公司有什么样的产品发展计划?　　雷尼绍：　　主流产品InVia Reflex显微拉曼光谱仪　　主流技术及优势：　　inVia系列显微拉曼光谱仪是雷尼绍分析仪器产线的主流产品。inVia独特的设计使其具有高灵敏度、高重复性、高分辨率等衡量一台拉曼光谱仪的几大指标。其操作简单，性能出众，结果可靠，赢得了世界范围内科学家和工程师的信赖。　　inVia具有非常值得信赖的性能，从分析材料的微痕量到大量，高效的光学设计为您带来最佳的拉曼数据。应用这种能力，您除了可以采集单谱数据外，还可进行下列测试，如，时间序列、温度渐变、线扫描、面逐点扫描、立体扫描、透射逐点扫描、直接成像等。　　inVia可以实现完全自动化。所有重要的移动组件均为马达驱动并配有位置和角度传感器，无需手动干预。可以实现操作简单化、实验排列、远程诊断和支持等等。　　inVia还具有非常高的灵活性。您可以随时根据研究和实验需求，调整其配置。并且非常容易升级配备光路、包括各种激光器、光学组件和附件。　　新产品inVia Qontor显微拉曼光谱仪　　主流技术及优势：全新inVia Qontor是雷尼绍最先进的显微拉曼光谱仪。它以市场领先的inVia Reflex为基础，在inVia公认的性能和易用性方面又有了新的突破。　　inVia Qontor加入了雷尼绍的最新创新成果 — LiveTrack™ 实时聚焦追踪技术，使用户能够分析表面凸凹不平、弯曲、粗糙或动态变化的样品。在数据采集和白光视频观察过程中实时保持最佳聚焦，消除了耗时的手动聚焦、预扫描和样品制备过程。　　RA802药物分析仪　　RA802药物分析仪是雷尼绍最新推出的专用于药物领域的仪器。应用范围：　　1. 制剂开发　　2. 制剂稳定性测试　　3. 制剂问题排除　　4. 制剂的理解和对比测试——专利保护/诉讼和逆向工程　　仪器信息网：目前贵公司拉曼光谱仪重点关注的应用领域有哪些?最看好哪个领域?主推的解决方案?　　雷尼绍：目前雷尼绍重点关注生命科学领域和药物分析领域。　　生命科学领域解决方案：　　拉曼或将是未来生物医学的主要检测手段。拉曼在此领域中应用的一个优势是无标记检测，需要拉曼谱仪具有非常高的灵敏度还有非常快速准确的成像功能，雷尼绍inVia拉曼光谱仪拥有一套综合的扫描成像和整体成像技术，无论是成像面积还是成像速度均可根据实际样品进行选择。拉曼在此领域中应用的热点是SERS技术，然而SERS的发展还处于应用开发的阶段，各界的科学家将理论和实验结合起来，相信在不远的将来一定会在生命科学领域发挥巨大的作用，雷尼绍拉曼光谱仪独特的设计，使其本身具有非常高的灵敏度，非常适用于弱信号测量。生命科学领域里的样品均具有复杂的拉曼信号，信号的分析是一大问题，雷尼绍的WiRE软件将化学计量法轻松融入其中，对信号进行直接的分析 化学计量法是一门复杂的学科，牵涉到很多的计量方法，雷尼绍软件采集的光谱信息可以直接导入常用的计量法分析软件，直接进行分析。　　例如，采用inVia检测细胞自噬过程的案例。细胞自吞噬对其维持自身的稳态发挥着至关重要的作用，从拉曼光谱及成像得到的化学信息可见：　　1. 采用StreamHR快速高分辨成像，扫描速度快速，细胞扫描过程中保持稳定 高分辨使得结果准确清晰。　　2. 正常细胞结构非常清晰 对于发生自噬作用的细胞，结论如下：更多的囊泡存在于自噬细胞中，特别是在膜的区域(箭) 细胞C展现一个内包的核，而细胞D中DNA是分散的一个包含DNA的自噬体在细胞E中观察到(箭头) 其他推定的自噬体包含脂类和蛋白质。　　3. 这里采用了PCA和K-均值聚类分析(KMC)两种方法，其中，PCA为WiRE软件自带，处理快速 雷尼绍inVia拉曼光谱仪采集数据的格式可以直接导入matlab等数据处理软件进行处理，方便各种方法的比较，使得结果更加准确。　　药物分析领域解决方案：　　国内药物分析领域的一大研究热点就是仿制药，而拉曼在仿制药研究中的作用除了鉴定、区分外，一个非常重要的作用就是利用成像技术对药品制剂进行分析、比较。研究级的inVia系列的显微拉曼光谱仪拥有非常多的成像技术，可满足不同形貌、大小样品的成像 最新研究级inVia Qontor显微拉曼光谱仪加入雷尼绍最新创新成果LiveTrack实时聚焦追踪技术，使得各种表面形貌的样品均可直接测量 而RA802药物分析仪更是雷尼绍最新推出的专用于药物领域的成像仪器，从快速、准确成像角度专门用于解决制剂开发和分析的各种问题。　　例如，采用inVia Qontor和RA802的LiveTrack功能，轻松得到药片表面及内部的组分分布及颗粒统计分析，使得仿制药的研发及比较更加简便。　　药片本身包括扑热息痛、咖啡因(红色)和阿司匹林(绿色)，采用LiveTrack直接得到弯曲的药片表面、切开的凹凸不平的中间面及掰开的截面中三种成分的分布及颗粒分析结果。　　仪器信息网：从整个行业分析来看，目前拉曼光谱仪都有哪些先进的技术值得大家期待?同时有哪些问题亟待解决?未来拉曼光谱仪的技术发展趋势?　　雷尼绍：拉曼光谱仪技术的发展主要分为三个方面：拉曼技术、联用技术和拉曼成像扫描技术。　　拉曼技术的发展主要在于扩展性方面，现如今inVia除了反射式拉曼采集，还开发了透射拉曼、空间偏移拉曼、光镊和LiveTrack实时聚焦技术等功能。　　拉曼成像技术的发展主要在于各种不同的扫描方法。实际测试过程中样品形貌各种各样，有的样品面积大，有的样品需要极高的空间分辨率，有的样品表面形貌各种各样，有的样品随着时间会发生变化，这就需要发展不同的扫描方法。而雷尼绍多年来一直致力创新新技术，开发了各种各样的扫描技术来完成各种样品的测试，如StreamLine大面积快速成像、StreamHR快速高分辨成像、StreamHR Rapide超快速成像。全新的Centrus探测器在暗噪音和采集时间方面做了极大的改进，大大提高了灵敏度，缩短了采集时间，也大大提高了扫描成像的水平。　　每种分析手段均有其局限性，要全面分析不同种类样品的特征，联用技术仍然是拉曼光谱仪发展的一大方向。雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪运用雷尼绍在精密机械制造和创新工程方面的丰富经验设计而成。inVia机器灵活、可升级、修改和定制，不影响性能。雷尼绍提供灵活普适的接口，与检测常用的AFM、SEM、CLSM等成功联用，并能够提供一些列其他分析仪器联用的方案。　　仪器信息网：预测未来拉曼光谱仪的市场发展潜力(包括应用方向、方法标准、政策法规等)?　　雷尼绍：多方信息显示，拉曼光谱已经成为分子光谱领域发展最快的一类仪器，BCC Research最新的一项研究报告显示，2016年全球拉曼光谱市场达11亿美元，预计2021年该市场将达到18亿美元，2016-2021年之年复合年增长率为9.9%。拉曼的发展已成为不争的事实。[—摘自仪器信息网]　　近三年来，有关拉曼校准规范、拉曼检测方法标准(如碳纳米管、石墨烯等)等的标准陆续在指定过程中，2015年的《中国药典》也将拉曼光谱法列入其中，可见拉曼光谱的蓬勃发展已然成为大家目光的焦点。　　从SCI收录的文章来说，有关拉曼光谱表征的文章也是层出不穷，影响因子越来越高，说明拉曼光谱在科研中起到了举足轻重的作用。（内容来源：雷尼绍）

高端精密装备精度测量基础理论与方法谭久彬1 蒋庄德2 雒建斌3 叶 鑫4** 邾继贵5 刘小康6 刘 巍7 李宏伟4 谈宜东8 胡鹏程1 胡春光5 杨凌5 赖一楠4 苗鸿雁4 王岐东41. 哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院，哈尔滨 2. 西安交通大学 机械工程学院，西安3. 清华大学 机械工程系，北京4. 国家自然科学基金委员会 工程与材料科学部，北京 5. 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 6. 重庆理工大学 机械工程学院，重庆 7. 大连理工大学 机械工程学院，大连8. 清华大学 精密仪器系，北京 摘要完整而精确的测量信息获取是装备设计优化、制造过程调控和服役状态保持的基础，是实现重大装备“上水平”“高性能”的内在要素。本文分析了我国高端精密装备精度测量基础理论发展所面临的重大需求挑战，总结了当前高端精密装备制造精度测量理论、方法与技术领域的主要进展，凝炼了该领域未来5~10年的重大关键科学问题，探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。关键词：精密测量；高端精密装备；可溯源；极限测量；多场耦合测量；半导体测量；大尺寸测量在以超精密光刻机、高端飞机舰船为代表的复杂战略性装备制造领域，多源、多维、多尺度的测量信息及其融合实现装备性能优化设计、部件精度检验匹配、制造过程精细调控、服役状态长期保持的核心技术，是实现重大装备“上水平”“高性能”的内在要素支撑。 高端装备性能指标逼近理论极限，结构极其复杂，尺寸更加极端，材料物化特性更加特殊，多物理场耦合效应更加显著，传统基于产品几何精度逐级分解单向传递的制造精度测量理论体系难以保证超高性能指标要求。一方面，几何制造精度对最终性能的影响非线性效应显著，在零件—部件—组件—整机高度相关的序列制造过程中，单个环节的精度失调失配都会耦合发散传递；为避免装备整体性能失控，必须具备大量程、高精度、高动态、全流程实时监控的测量能力，在整体系统层面进行精度协调优化，保障最终制造质量与性能；另一方面，为保证超高性能的稳定实现，必须最大限度消除内在应力，全面分析材料物性、几何结构、环境工况等要素变化及其相互影响，急需突破现有技术条件，通过多源、多维、多尺度测量信息获取，对制造过程进行全面控制，使整机装备运行于设计最优状态，从而保证最高性能表现[1-5]。在当前全球制造面临智能化升级，我国以超高精度光刻机、先进飞机船舶为代表的诸多核心装备普遍存在“卡脖子”现象的背景下，召集相关领域同行专家，为我国高端精密装备制造精度测量技术发展把脉选向、凝聚共识，研讨面向高端精密装备制造的高精度测量发展路线，尤为迫切重要。1 高端精密装备精度测量研究现状与挑战 当前高端装备制造已从传统机械、电子、光学等单一制造领域主导，发展为创新聚集、信息集成、智慧赋能的多领域综合复杂产业体系，涵盖从芯片等核心元件到高端飞机船舶等重大装备各个方面。高端装备最终能够实现的性能源于对每个环节精度的精细调控，源于对整体状态信息的充分获取，源于测量理论方法及技术设备的不断完善。探索建立面向复杂装备制造的测量理论、方法与技术，支撑多环节、多层次、高精度的精度匹配调控已经成为精密复杂装备制造中的重要基础问题，并聚焦于：极端条件下可直接溯源几何量超精密测量；多物理场耦合多约束精度调控；多源、多维、多尺度测量信息高性能传感；智能制造大场景精密测量方法等四个重要方面(图1)。图1 高端精密装备精度测量研究聚焦领域1.1 极端条件下可直接溯源几何量超精密测量 在高端精密装备制造领域，极端条件下的可直接溯源几何量超精密测量，贯穿了装备核心零部件制造、整机集成、在役工作、制品质量表征和工艺提升整个过程，是装备自身精度和装备线工艺质量调控不可或缺的核心技术基础。可溯源能力将超精密测量结果直接参考到国际计量基准，可为极限测量精度的稳定实现提供根本保证，最大限度提升装备性能和运行品质，是超精密测量技术的公认发展方向。 传统计量溯源体系建立在严格控制、环境稳定的实验室条件下，而高端精密装备制造及运行过程伴随高速运行、严苛环境等极端条件，对实现可直接溯源的几何量超精密测量提出严峻挑战。如在光刻机制造领域，基于干涉原理的超精密多轴测量可将测量结果溯源至光波长基准[6,7]，对提高装备精度性能意义重大。下一代EUV光刻机线宽将达到1 nm，其核心部件——双工件台的运动速度超过1 m/s。为在高速运行条件下保证优于1 nm的超高定位精度，需要对工件台和曝光镜头进行高达22轴的冗余测量（图2a）。能满足ASML光刻机测量要求的高端超精密双频激光干涉仪只有美国Keysight、ZYGO等公司生产，“卡脖子”问题严重。尤其在下一代光刻机开发中，针对更高速、更多轴数的纳米精度测量问题，国内相关技术与装备尚需从光源系统、信号处理系统、光学元件和集成式干涉系统等方面展开全面深入研究[3, 9]，追赶国际先进水平。 在航空航天特种装备领域，其高温、高压、高速、高真空等特殊使用环境也对超精密测量技术提出极高要求。如航空超高音速飞行器的新型复材的工作温度超过1600 ℃，准确测量复材热膨胀系数可为飞行器气动外形设计和全周期寿命评估提供重要依据（图2b）[10]；对地观测用相机的地面装调和在轨工作环境条件完全不同，迫切需要适应真空、超低温且失重环境的在线原位超精密测量技术支持等[11,12]。我国在极端条件下精密测量方面的研究总体处于起步阶段，相关测量理论、技术装备和实验条件仍不完备，面对国内相关需求的急迫性和普遍性，开展可溯源的极限测量技术攻关，将具有重要战略意义和社会效益。图2 可溯源的极限测量典型应用场景1.2 多物理场耦合多约束精度调控 高端装备制造与服役环境更加恶劣，性能要求更加苛刻，智能化要求更加迫切。复杂恶劣环境下多物理场高精度感知技术、智能在线动态监测技术、测量可靠性与可溯源性已成为实现高端重大装备智能制造与高可靠服役的核心驱动技术和本领域前沿热点、难点问题。 国内外学者在多物理场智能感知方面的研究，聚焦于智能制造过程中的多物理场在位测量与重构方法[13]、多物理场动态监测与预测方法[14, 15]、典型构件制造工艺参数调控方法[16]等方向。在工业应用层面，波音、空客等航空公司已应用数字孪生技术初步实现了零构件制造中全局力位状态监测，但当前仍处于系统工程技术探索与优化阶段。我国在装备构件制造及服役过程中的多物理场感知领域亦开展了较深入研究，如在飞机机翼、发动机压缩盘等薄壁件制造中位移/应变/温度场动态监测与重构[17-19]、复材构件加工中多物理场多参量监测[20]、装备服役过程温度场、磁场全场感知与动态重构等方面[21]，已形成了系列静/动态多物理场全场在线感知与重构方法，但尚未形成完备的理论与技术体系。面向高端装备制造及服役工况高温、强磁场、狭小空间等极端复杂化的发展新趋势，多参量测量及精度溯源、多物理量强耦合动态演变机制、多物理场全场状态与边界约束映射关系、工艺参数实时调控，以及航空高端装备制造及服役维护性能的高性能动态测量等方面的研究需求将更加迫切，未来需要重点关注复杂物理场耦合原位高精测试、智能制造中的多物理量测量与解耦等相关原理与技术（图3）。图3 复杂制造工况下多物理场智能感知测量需求1.3 多源、多维、多尺度测量信息高性能传感 半导体芯片产业是国民经济的关键基础，芯片制造已经上升为国家最紧急和最重要的战略任务之一。半导体芯片的制造是一项极其复杂的系统性工程，其制造质量高度依赖于高精度检测技术及设备的支持，检测技术呈现出多源、多维、多尺度、高性能感测等突出特点，研发难度大、综合要求高，相关高端仪器装备已成为我国重点“卡脖子”问题[22]。 在半导体芯片制造领域，台积电和三星已实现了5 nm制程大规模量产并正在开展3 nm制程试产，而国内目前14 nm以下制程尚未量产。同时，半导体芯片制程已经从二维向三维发展[23, 24]，现有技术难以对具有高深宽比纳米结构的三维芯片进行准确测量，新型测量方法和相关设备的技术革新迫在眉睫[25-29]。从半导体芯片的发展趋势看，未来在工艺制程中，测量精度必然要求达到亚纳米量级。由于界面效应和尺度效应的影响，在加工过程中材料除了发生几何尺寸变化，还时常伴随着理化属性变化，使得在高功率、高频以及高速运行状态下，芯片热态参数的获取成为技术挑战[30,31]。半导体芯片测量技术及装备除了要求具备传统几何量测量能力，还需要具备热、磁、电等多物理场表征能力，亟需开展微观尺度下超越散粒噪声极限的多维/多物理场芯片原位测试技术及仪器研究，形成具有自主知识产权的半导体芯片核心测量方法和技术，解决三维半导体芯片中纳米结构多维多尺度测量难题（图4），推动新一代半导体芯片制造技术的发展，为我国在芯片领域实现“并跑”甚至“领跑”提供支持。图4 半导体芯片制造过程多源、多维、多尺度测量信息高性能传感需求1.4 智能制造大场景精密测量方法 航空航天大型复杂装备的超高性能必须依靠精确外形控制来实现，外形尺寸信息是控制制造过程、保证制造质量、提升产品性能的关键条件。目前，以激光跟踪仪为代表的球坐标单站测量仪器仍是该领域主流测量设备。以大飞机机身制造为例，通过一台或多台跟踪仪对大部件关键控制点坐标进行精准测量，为姿态分析、工装协同定位提供基础数据和决策依据，已成为机身数字化对接、总装等核心环节的标准工艺要求[32,33]。 作为数字化制造的发展进阶，智能制造将进一步由针对少量工艺控制点的坐标测量定位拓展为对人员、设备、物料、环境等多元实体外形、位姿及相互关系的全面、全程测量感知，测量需求表现出全局、并发、多源、动态、可重构、共融等全新特点[34,35]。大规模、多层次、实时持续的物理空间数据获取，特别是高精度空间几何量获取是实现复杂装备智能制造的前提和国内外相关研究的关注重点。虽然新型跟踪仪、激光雷达等通过绝对测距技术创新部分克服了传统跟踪仪遮挡导致断光的问题，提升了测量效率，但单站球坐标测量模式原理上只能实现单点空间坐标顺序测量，视角受限、功能单一，无法满足智能制造现场多目标、多自由度、快节拍的自动化测量需求[36,37]。以室内GPS、激光跟踪干涉仪为代表的多站整体测量设备采用空间角度、长度交会约束原理实现大尺度空间坐标测量，具有时间和空间基准统一的突出优势，但系统组成较为复杂，误差因素多，精度控制难度大，简化结构、控制成本、提升动态测量性能是其未来面临的技术挑战[38-42]。目前，上述高端仪器大部分处于欧、美、日少数厂商垄断生产状态，针对“工业4.0”等智能制造场景的预研布局也已启动。国内高校及研究机构虽已开展相关仪器研制，还需紧密把握全球智能制造升级机遇，面向下一代智能制造大场景新需求新特点，持续探索精密测量新体制、新方法、新技术，实现原理、技术、器件、装备系统性突破（图5），为我国制造业升级转型提供强有力的测量感知技术支撑。图5 智能制造大场景精密测量需求2 高端精密装备精度测量未来发展趋势预测2.1 极端条件下可直接溯源几何量超精密测量发展趋势 (1) 几何量超精密测量精度极限即将进入皮米尺度。当前主流光刻机中平面反射镜面型测量精度优于1 nm，下一代面型检测重复精度将达到10 pm，光刻机集成和长期在役工作中超精密运动部件的测量精度正从1 nm量级突破至0.1 nm量级；硅片光刻过程特征线宽测量精度也已进入原子尺度；空间引力波探测装备中镜片面型检测精度达到0.1 nm，相对位移测量精度达10 pm。面向高端装备核心零部件制造的皮米级超精密测量已成为下一阶段发展必然要求和重点攻关方向。 (2) 从静态/准静态测量向高速高效动态测量发展。超精密机床、光刻机等加工装备中，超精密运动目标的速度从0.1 m/s量级逐步提升到3 m/s以上；引力波探测中超精密位移测量对象，也将从地面的静止目标转变为4 m/s的准静态目标。随着上述动态测量技术和仪器的发展，相应的仪器计量校准装置也需从目前的完全静态计量测试升级到高速率动态计量测试。 (3) 从一维单参量离线测量转向多维复杂参量在线、在役测量。光刻机、超精密数控机床等先进装备多参量耦合、多轴运动加工的工作特性对传统机床基于单维多步测量的定期校准方式提出巨大挑战，迫切需要嵌入可直接溯源的7~22轴精密仪器进行在线在役测量。航空发动机叶片测量中，传统离线条件下测量低速转动叶片形状精度已无法满足研制需求，实际高速转动工作状态下对叶片形状进行在线在役的超精密测量成为亟待解决的问题。 (4) 从传统物理量/场精密测试到基于量子传感的超精密测试。先进制造技术与装备在制造过程中需要开展位置、姿态、压力等多维力学量的超精密感知，磁、温、电等多物理场的精确测量，即高性能高质量信息传感能力。未来亟需突破超高精度、超高分辨传感与溯源等关键技术，不仅需要通过技术和工艺创新，实现传统传感技术的微型化、精密化和智能化，更要开展基于量子信息调控的多场解耦方法与信息解算关键技术研究，研制核心传感器件与测试仪器，实现传感技术的跨越式发展。2.2 多物理场耦合测量与精度调控发展趋势 (1) 面向重大装备的复杂物理场耦合原位高精度测试。重大装备制造、服役过程伴随高温、高压、高转速、高冲击等复杂物理场强耦合作用，常规方法“测不了”“测不准”“难存活”。聚焦极端环境下感知机理与信号传输、多场环境因子耦合作用机制与抑制、多场耦合环境标定与量值溯源等科学问题，重点研究复杂物理场强耦合环境下传感测试新方法、环境因子作用模型及抑制/衰减方法、封装防护、可溯源测试与标校方法等，发展面向精密复杂测量体系的人工智能技术，通过智慧赋能解决复杂物理场耦合环境下超/跨量程、大动态范围、高精度测试难题，为原位高精测试开辟新思路。 (2) 面向高端装备制造的多物理量测量与解耦。高端装备关键部件制造过程待测参量呈多元、高动态、强耦合、表里兼顾等发展新趋势，传统测量方法难以满足。聚焦多物理场敏感机制与一体化传感解耦、多物理场全场状态与边界约束间映射、复杂多因素强耦合测量精度调控等科学问题，强调多源数据的有效集成，重点研究高端装备多参数测量多敏感功能柔性传感器、复杂环境下多物理场全场状态信息智能感知与估算、多参量关联演变下的工艺参数调控等，为保障高端装备制造性能提供理论支撑与技术基础。 (3) 微纳尺度形态性能多参数测量。微纳制造过程中材料形态、性能参数变化过程相互关联耦合，多参数同时观测是准确揭示制造过程内在规律机理的前提条件。聚焦高空间分辨力激光共焦显微成像、近场光学显微成像和原子力显微成像等原理，重点研究上述显微成像技术与散射光谱、LIBS光谱和质谱的高效、高分辨率联合测量方法，研究新型光谱/质谱信息高灵敏度探测机理与方法，实现微纳米制造中微纳尺度下力学、热学、光学等性能的多参数高分辨、高灵敏、高准确探测。2.3 多源、多维、多尺度测量信息高性能传感发展趋势 (1) 纳米/亚纳米量级高分辨率检测。随着半导体工艺结点的不断缩小，高分辨率检测技术面临空前挑战。比如：EUV掩模版检测分辨率需要达到原子级，等效检测分辨率达到10 nm以下。目前仅有德国Zeiss和日本LaserTech有商业化产品，我国在这方面尚无技术储备；前道晶圆检测方面，世界范围内10 nm以下节点的CD和缺陷在线检测技术仍未成熟。 (2) 三维复杂微纳结构精确检测。芯片制程正在从二维向三维发展。具有三维结构FinFET已经成为14 nm以下乃至5 nm工艺节点的主要结构，存储芯片也向具有大深宽比（80∶1）三维垂直结构的3D NAND发展，工艺难度随层数呈指数上升，必须对芯片三维结构进行精确测量，才能指导工艺优化并保证芯片功能。但现有检测设备仍难以对上述结构进行无损定量检测，极限特征尺度下的大深宽比芯片结构检测已经上升为世界性难题。 (3) 满足量产速度的高性能在线检测。量产速度决定生产成本。根据英特尔发布的需求数据，更大晶圆尺寸和更小工艺结点已成发展趋势，裸晶圆的量产速度需达到2～3分钟/片，这对检测设备的速度提出了更高的要求，极大地增加了研制难度。目前满足量产速度的在线检测方法在全球范围内仍处于研究探索阶段，高性能在线检测技术与设备将在半导体产业发挥至关重要的作用。2.4 智能制造大场景精密测量的现状与发展趋势 (1) 新型智能制造综合测量系统构建理论。面向智能制造过程超高精度、高动态、多模态、多尺度、多维度测量需求的全局信息测量感知是当前研究重点和难点。需要从底层理念创新入手，探索覆盖复杂智能制造大场景需求的综合测量新理论，解决统一空间、时间基准构建，多物理场耦合约束条件下的精度调控，面向生产场景的测量系统设计重构等基础原理问题，突破具备多目标绝对测距能力的新型可溯源光学定位、制造场景多模型精度分析及优化设计、制造环境因素实时监测与修正等关键技术，最终构建可服务智能制造大场景、全流程的多维、多层次、多任务可溯源高精度综合测量体系。 (2) 广域全局空间、时间基准统一测试方法。基于“测量场”概念构建全域整体测量系统可实现大场景空间基准统一，具有多任务、高精度、可扩展等独特优势，进一步完善多体、多自由度动态测量能力是相关技术能否融入智能制造的关键和重点。需要突破现有静态测量理论框架，探索融合时间—空间信息的高精度、可溯源动态测量新原理方法，研究整体网络精确时统、多观测量高速同步获取、时间—运动—空间信息联合建模表达及精度控制、溯源与补偿等系列关键技术，有效提升测量网络动态测量能力。 (3) 物理信息融合测量新原理。通过测量完成物理状态到信息数据的高质量转换，是建立物理信息融合，实现智能生产和精准服务的基础前提。还可预见，在全新物理信息融合环境下，高性能算力大为丰富、多元要素交互更为广泛、大数据记录更加完备，将为机械测试学科发展更高性能的新型感知测量理论提供前所未有的基础条件。面向未来物理信息融合制造环境的测量新原理将改变以往从“物理”到“信息”的单向传感模式，引入有限元分析模型、人工智能、大数据挖掘等先进信息手段与AR、VR新型交互模式，和现有物理传感方法形成映射联动，实现多源时空信息处理与物理实测手段相互补充，构建面向“人—机—环”共融的测量新模式，为进一步突破现有测量方法物理分辨率，拓展机械测试学科研究领域提供新的基础手段。3 未来5～10年高端精密装备精度测量发展目标及若干建议 针对以超精密光刻机、高端飞机舰船为代表的复杂战略性装备制造的“卡脖子”测量难题以及未来发展战略，通过顶层设计、集中力量、先期布局和协同攻关，在未来5～10年时间应实现以下突破： (1) 微纳特征结构(深)亚纳米级在位/动态测量方法及微环境误差传递与微环境超精密调控基础理论，多维高速高动态超精密测量方法与动态计量校准基础理论，量子精密测量与溯源方法； (2) 面向高端制造的微区形态性能多物理场多参数耦合机理、不确定度评估与量值溯源，光子—声子/自旋量子调控及其高精度传感与测量方法，以及传感器件与测试仪器； (3) 面向半导体制造的电磁波与物质相互作用的纳米量测新机理，泛薄膜体系跨尺度光学精密测量新原理，接触—非接触复合测量新模式，以及测量装备的校准与可溯源问题； (4) 面向智能制造的新型可溯源光学定位原理方法，融合惯性、时间信息的高性能全局测量网络动态测量方法，现场环境因素实时监测与修正方法，以及物理—信息融合测量新原理与方法。 建议着重围绕以下4个领域，通过关键技术攻关、前沿探索及多学科交叉深入开展原创性研究。 (1) 面向高端精密装备的核心零部件加工、集成及服役中的精密测量基础理论与复杂物理场耦合原位高精测试理论； (2) 面向高端制造与微纳精密制造的多物理量、多参数的形性测量基础理论； (3) 面向半导体制造的测量新原理，特别是超光学衍射分辨极限、高性能非破坏、智能质量检测等方面的测量基础理论； (4) 面向智能制造的测量基础理论，特别是综合测量系统构建方法，现场广域全局空间、时间基准统一测试新方法，物理信息融合测量新原理等。4 结 语 在当前国际形势深刻复杂变化的时代背景下，发展自主可控的高端精密装备精度测量技术及仪器，满足我国以超高精度光刻机、先进飞机船舶为代表的诸多核心装备制造急需，为中国制造在智能化升级中提供强有力支持，是历史赋予的重要使命。精密测量技术研究必须坚决贯彻“四个面向”的科研思想，深入高端装备一线，持续跟踪、预判高端精密装备精度测量基础理论最新动向，抽取真科学问题，深度解决挑战性问题；必须快速推进基础研究、技术突破及成果转化，与国家重点领域发展规划无缝衔接，实现对国家重大产业亟需的快速响应。同时，建议今后对高端精密装备精度测量基础理论持续高强度支持，推动重点突破，设立重大项目、重点项目群、或重大研究计划，资助“极端条件下可直接溯源几何量超精密测量方法”、“多物理场耦合测量与精度调控”、“多源、多维、多尺度测量信息高性能传感”、“智能制造大场景精密测量方法”等前沿领域，引领机械测试研究新方向，推动全国优势研究资源的协同攻关，实现“并跑”，甚至“领跑”，为全面支撑我国高端装备制造能力跨越式发展提供精密测量理论与技术保障。参 考 文 献（略）

p style="text-align: justify text-indent: 2em "7月30日，布鲁克重磅推出高速AFM系统NanoRacer。以每秒50帧的成像速度，为高速扫描功能树立了新的里程碑，使原子力显微镜（AFM）能够实时显示动态生物过程。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/aed16fa4-2e86-4bde-b257-f773a5d6a48e.jpg" title="csm_bruker-jpk-nanoracer-200x133mm-2_72cd749e8c.jpg" alt="csm_bruker-jpk-nanoracer-200x133mm-2_72cd749e8c.jpg"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "与该领域专家紧密合作开发的NanoRacer还提供了原子分辨率和无与伦比的用户友好性，并且有望提供对单分子行为的关键见解，以及对生物化学、分子生物学和生物医学动态过程的深入了解。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "日本金泽大学纳米生命科学研究所(WPI-NanoLSI)教授Toshio Ando表示：“生物分子中仍然隐藏着许多东西，要揭开这些未被探索的领域，就需要在它们进行功能活动时直接观察单个分子。作为商业的高速AFM，NanoRacer可以实时进行这种直接观察。为了方便操作和高性能，NanoRacer融入了很多创新的思想，我希望研究人员可以使用NanoRacer做出令人兴奋的发现。” /pp style="text-align: justify text-indent: 2em "布鲁克BioAFM主管Torsten Jahnke补充到：“NanoRacer系统是布鲁克在高速AFM中进行一系列创新的结果。从性能和可用性的角度来看，我们相信NanoRacer将彻底改变单分子应用高端原子力显微镜。现在，来自生物化学、分子生物学和分子医学的研究人员第一次有了一种AFM工具，使他们能够观察工作中的分子并深入了解结构和功能关系。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong关于JPK NanoRacer高速AFM/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "NanoRacer系统是用于小型悬臂而设计的，可以在100nm x 100nm的扫描范围内，在流体中达到50帧/秒的速度，并具有10K像素。配备了光热悬臂激发、新型XYZ弯曲扫描仪架构以及在每个轴上的低噪声定位传感器，为高端研究AFM功能树立了新的标杆。低能量和高分辨率，再加上高稳定性，使NanoRace成为分子级先进应用和发现的强大工具。新系统还集成了JPK的高性能Vortis™ 2控制器和直观的软件用户界面，可实现卓越的易用性操作。 全自动设置功能使研究人员可以专注于他们的实验，从而使NanoRacer系统非常适合多用户环境或成像设施。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong关于JPK BioAFM业务/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "JPK于2018年7月加入布鲁克，为布鲁克的全球基础架构带来了丰富的专业知识，包括活细胞成像、细胞力学、粘附力和分子力测量、光阱和生物刺激响应等方面，并建立了仪器开发与支持。JPK BioAFM业务充分利用了两种历史中的优势，为生物分子和细胞成像以及单个分子、细胞和组织的力测量提供了显微镜仪器。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong关于布鲁克/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "布鲁克使科学家们能够取得突破性发现，并开发可改善人类生活质量的新应用。布鲁克的高性能科学仪器以及高价值的分析和诊断解决方案使科学家能够在分子、细胞和微观水平上探索生命和材料。通过与客户紧密合作，布鲁克正在推动生命科学分子研究、应用和制药应用、显微镜和纳米分析、工业应用以及细胞生物学、临床前成像、临床物质体学、蛋白质组学和临床微生物学等领域的创新、生产力的提高和客户的成功率。/ppbr//p

海顿科克直线传动是世界领先的直线运动产品制造商，公司最近发布了一个驱动精密显微镜窄片平台的应用，该工作平台移动的最小步长为15微米，最大推力为13N，在这个非常紧凑空间里的实现传动要求，无疑这是一个完美的机械结构，在精密的微流体或者光学仪器中经常会有这种需求。这个结构大约有22MM宽，25.2MM高，其行程最大可以达到64MM。 一个轻型的经过阳极氧化的铝合金型材做成的底座，底座两端分别安装有螺杆衬套和电机安装支架，整个结构的核心是海顿15000系列的永磁式直线步进电机，该电机已经成功应用在几千种结构应用中，该电机不需要复杂的控制设备，只需要简单的速度脉冲和方向信号。 整个结构的移动滑块是用带有自润滑效果的聚缩醛材料做成，滑块本身带有张紧弹簧，这能使滑块在运动过程中保证运动的精确性，滑块由2根涂有TFE涂层的直线滑轨做导向。滑块由KERK的螺杆驱动，螺杆由303不锈钢制成，并且由5种导程可选，分别是0.3MM,0.4MM,0.5MM,1.0MM,2.0MM,该螺杆一端固定在底座的螺杆衬套中，由于螺杆精密，所以当电机工作时，自然可以实现高精度的运动控制。 该电动载片平台结构还可以客户化定制，比如客户特定的底座，不同的行程（最高可达64MM）,传感器安装，客户化的布线等等，都可以根据客户要求定制。 更多信息请访问海顿直线电机（常州）有限公司网站http://www.haydonkerk.com.cn

“中国制造 2025”发展战略对高端装备制造业的质量提出了更高要求。超精密测量对提升高端装备制造质量具有基础支撑作用，并在制造全过程中的质量控制发挥决定性作用；只有解决整体测量能力问题，才能从根本上解决高端装备制造质量问题。激光因其高方向性、高单色性、高相干性等特点，具有高准确度、非接触、稳定性好等独特优点，在超精密加工和测量领域应用广泛。目前，越来越多的激光精密测量系统已作为产品检测的重要环节融入高端装备制造生产线，并已成为大型装备制造业中质量保证的重要手段，包括激光干涉仪、激光跟踪仪等。激光干涉仪以光波为载体，利用激光作为长度基准，是迄今公认的高精度、高灵敏度的测量仪器，广泛应用于材料几何特性表征、精密传感器标定、精密运动测试与高端装备集成等场合；特别是基于激光外差干涉技术的超精密位移测量系统同时具备亚纳米级分辨率、纳米级精度、米级量程和数米每秒的测量速度等优点，是目前唯一能满足光刻机要求的位移测量系统。激光跟踪仪是一种大尺寸空间几何量精密测量仪器，具有测量功能多（三维坐标、尺寸、形状、位置、姿态、动态运动参数等）、测量精度高、测量速度快、量程大、可现场测量等特点，是大型高端装备制造的核心检测仪器。激光跟踪仪基于球坐标测量系进行测量，主要用于大尺寸坐标测量以及大型构件尺寸及形位误差测量，亦可对运动部件进行动态跟踪测量。为帮助用户更好地了解激光精密测量技术及其在高端制造中的应用，仪器信息网将于2022年10月20-21日举办首届“精密测量与先进制造”主题网络研讨会，特邀中国科学院微电子研究所主任周维虎、清华大学教授张书练、哈尔滨工业大学长聘教授胡鹏程、中国计量科学研究院副研究员崔建军分享主题报告。 点击图片直达报名页面中国科学院微电子研究所主任/研究员 周维虎《激光跟踪仪精密测量技术与应用》（点击报名）周维虎研究员长期从事精密光电测量技术与仪器研究，主持科技部重大仪器专项、国家重点研发计划、自然基金重大仪器专项、国防科工局重点预研、装备发展部军用测试仪器、中科院仪器装备项目等50余项精密测量与仪器类课题，获得中国机械工业科学技术发明特等奖、中国计量测试学会技术发明一等奖等7项省部级奖励，发表论文近200篇，申请专利近50项，编写教材1部，起草国家计量检定规程和规范4部，获得国务院特殊津贴、中科院朱李月华优秀教师奖、江苏省双创领军人才、青岛市创新领军人才等称号。成功研发国际上首台飞秒激光跟踪仪、国内首台三自由度激光跟踪仪和六自由度激光跟踪仪，打破了国外在激光跟踪测量领域的技术垄断。担任中国科学院大学岗位教授、博士生导师，北京航空航天大学、华中科技大学、大连理工大学、吉林大学、合肥工业大学等十余所高校兼职教授和博士生导师，南京航空航天大学特聘教授，湖北工业大学楚天学者教授。担任《计测技术》、《测控技术》、《中国测试》和《光电子》期刊编委，《Optical Engineering》、《中国航空学报（中、英文）》等十余份国内外期刊审稿人。报告摘要：激光跟踪仪用于超大尺寸空间几何量测量，具有测量速度快、精度高、范围大，可现场测量等特点。在航空航天、船舶、雷达、高铁、能源设备、汽车、大科学装置等大型装备制造领域具有广泛应用，本报告重点介绍激光跟踪仪研发技术及相关领域中应用。清华大学教授 张书练《激光回馈精密测量技术新进展》（点击报名）张书练，清华大学教授，博士生导师。激光和精密测量专家，偏振正交激光器纳米测量技术的国内创建人和国际主要创建人。曾任清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任，现任广东省计量院重点实验室学术委员会主任。作为第一完成人，获国家技术发明二等奖两项，教育部自然科学一等奖两项，电子学会发明一等奖一项等十余次奖项。在ISMTII-2017国际学术会议上被授终身贡献奖。出版专著：唯一作者3部，第一作者1部，主编国际会议专题文集2部，计测技术“教授论精密测量”一期，发表论文360余篇，发明专利权80余项。发明的双折射-双频激光器及干涉仪等纳米测量仪器已经批产。哈尔滨工业大学长聘教授 胡鹏程《超精密激光干涉位移测量技术进展与挑战》（点击报名）胡鹏程，哈工大长聘教授、博导，精密仪器工程研究院副院长，2019年入选国家高层次青年人才计划。校内兼职：第二届校学术委员会，委员；超精密仪器技术及智能化工信部重点实验室，副主任；超精密光电仪器工程研究所，常务副所长。校外兼职：中国计量测试学会，第八届计量仪器专业委员会，副主任委员；IEEE Senior Member；中国电子学会、中国光学工程学会，高级会员；中国仪器仪表学会传感器分会，理事；教育部学位与研究生教育发展中心，中国高校创新创业教育研究中心，评审专家；《光学精密工程》编委，《哈尔滨工业大学学报》青年编委，《红外与激光工程》青年编委；国家重点研发计划引力波探测重点项目，咨询专家组，成员；ISPEMI 2018, Secretary General；IFMI&ISPEMI 2020，Cochair of organizing committee，IFMI&ISPEMI 2022，Cochair of organizing committee 学术研究：围绕超精密激光测量与光电仪器方向，从事基础研究、关键技术突破和仪器研制测试。承担国家科技重大专项课题、技术基础项目、国家重大工程项目、国家自然科学基金国际合作研究项目、国家自然科学基金重大研究计划课题、国家自然科学基金面上项目等，项目经费1.2亿余元；发表SCI检索论文60篇，出版编著1部，申请/授权国内外发明专利152项。 科研成果奖励：中国计量测试学会科学技术进步奖，一等奖(第1完成人，基础类，2021年)；国家技术发明奖，二等奖（第5完成人，2013年）等。报告摘要：甚多轴高速超精密激光干涉测量技术与仪器是高端装备发展与前沿研究的重大核心基础技术，作为光刻机等高端装备中不可替代的核心单元，其直接决定了装备所能达到的极限运动精度与整体性能；作为溯源精度最高的长度计量测试仪器，其准确统一全国相关量值，支撑国际单位制量子化变革等前沿研究。随着高端装备发展与前沿研究的迅猛发展，其甚多轴、高速、超精密测量需求越加显著，使激光干涉测量技术发展不断面临新的挑战。为此，开展了甚多轴高速超精密激光干涉测量技术研究，突破了激光稳频、多轴干涉镜组、干涉信号处理等多项关键技术，研制成功系列超精密激光干涉测量仪器，测量速度优于5m/s，动态测量分辨力0.077nm，光学非线性误差优于0.02nm，并在微电子光刻机、国家基准装置、德国PTB超测量装备等成功应用，为我国高端装备发展与前沿研究奠定重大共性技术基础。中国计量科学研究院课题组长/副研究员 崔建军《差分珐珀激光干涉微位移计量及应用研究》（点击报名）崔建军副研究员长期从事精密几何量测量技术及计量标准研究，主持和参加科技部重大仪器专项、国家重点研发计划、国家及北京市自然科学基金项目、国家市场监管总局项目等30余项精密测量与几何量计量研究项目，获得浙江省科学技术进步二等奖、国家质检总局科技兴检二等奖、中国计量测试学会科学技术进步三等奖等多项省部级奖励，发表论文近40余篇，申请专利近30项，软件著作权20余项，正在负责及参加起草的国家计量检定规程规范10余项。主持建立新一代双频激光干涉仪计量标准装置、激光测微仪、光栅式测微仪校准装置、纳米薄膜厚度计量标准装置等多项国家量值最高的计量标准装置。提出了双频差分法布里珀罗激光干涉技术原理，研制了准确度达到数十皮米的微位移及干涉仪非线性计量装置。担任担任全国半导体器件、全国光学和光子学光纤传感、全国试验机等3个标准化技术委员会委员，担任中国机器人检测认证联盟技术委员会分工作专家组专家，国家计量标准的一级考评员和一级注册计量师，中国计量科学研究院研究生导师，南方科技大学、河南理工大学等多所高校兼职研究生导师，担任《计量学报》、《计量科学与技术》、《中国计量》、《中国激光》，《光学学报》、《sensor review》《measurement》、等十余份国内外期刊审稿人。报告摘要：微位移测量是高端装备核心零部件设计和先进制造急需的应用基础技术，也是几何量计量、微纳制造和光刻技术等发展所急需的关键技术。报告针对当前急需的纳米及亚纳米精度的激光干涉仪、亚纳米电容测微仪和纳米位移传感器等难以计量的现状，创造性提出采用固定频差双频激光建立差分珐珀干涉系统的光学理论，并研究基于该理论构建精度达到数十皮米甚至更高量级的位移测量技术实现方法，研制实现皮米级分辨力的高精度位移测量装置，推动国家精密测量、先进制造等领域的高质量发展，也为建立皮米级国家最高微位移计量标准装置提供技术方法。扫码报名抢位指导单位：中国计量测试学会主办单位：仪器信息网协办单位：上海大学会议日程报告时间报告主题报告人单位职务10月20日上午09:30-10:00工业视觉技术进展及装备应用邾继贵天津大学精密仪器及光电子工程学院院长10:00-10:30激光跟踪仪精密测量技术与应用周维虎中国科学院微电子研究所主任/研究员10:30-11:00激光回馈精密测量技术新进展张书练清华大学教授11:00-11:30待定胡鹏程哈尔滨工业大学长聘教授10月20日下午14:00-14:3020年来齿轮测量技术的发展石照耀北京工业大学长江学者特聘教授14:30-15:00基于波长移相技术的光学平行平板轮廓和厚度信息测量技术于瀛洁上海大学机电工程与自动化学院院长15:00-15:30视觉在线测量与检测技术卢荣胜合肥工业大学教授15:30-16:00面向智能制造的全过程、全样本、全场景测量李明上海大学教授10月21日上午09:00-09:30工业摄影测量技术研究及应用郑顺义武汉大学教授09:30-10:00装备空间运动误差被动跟踪测量方法与仪器娄志峰大连理工大学副教授10:00-10:30差分珐珀激光干涉微位移计量及应用研究崔建军中国计量科学研究院课题组长/副研究员10:30-11:00面向先进制造过程的在线计量技术研究赵子越中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所高级工程师

【科学背景】随着电子设备和系统在现代社会中的广泛应用，电介质材料的重要性日益凸显。电介质材料是从变压器、输电线路到卫星关键组件的基础材料，其稳定性和可靠性直接关系到通信、国防和商业系统的正常运行。然而，电介质击穿是导致这些系统失效的主要原因之一，但科学界对这一过程的理解还不完全。电介质击穿（ESD）是指电介质材料在受到足够高的电场时突然变得导电，导致破坏性的静电放电事件。ESD会在材料中留下类似闪电的树状损伤模式，这些永久性损伤痕迹被称为莱顿图（LFs）。尽管科学家已经对玻璃、环氧树脂、聚酰亚胺和聚乙烯等材料中的分支型LF进行了识别和研究，但对某些材料中常春藤型LF的存在和形成机制知之甚少。此外，虽然电气放电在纳秒尺度上发生已被广泛认可，但在较厚电介质材料中ESD的实际速度和通道形成机制仍未得到充分研究。有鉴于此，马里兰大学Timothy W. Koeth教授团队在“Science”期刊上发表了题为“Dynamics of high-speed electrical tree growth in electron-irradiated polymethyl methacrylate”的最新论文。他们通过对两种不同类型的电气树的电介质击穿通道传播动态进行分析，进一步揭示了电介质击穿过程中的关键机制。研究发现，常春藤型放电模式的传播速度接近材料中光速的5%，这是固态材料中直接视觉观察到的最快物理现象之一。这一发现不仅揭示了电介质击穿理论中的空白，还为材料工程师提供了新的思路，以设计和制造更不易受静电放电影响的电介质材料，从而提高现代电子、通信和国防系统的可靠性。【科学亮点】1. 实验首次发现并揭示新型ESD模式本实验通过对空间电荷加载的PMMA进行高精度高速成像，首次揭示了全新的静电放电（ESD）模式——常春藤型放电模式。该模式的发现填补了现有电介质击穿理论中的空白。2. 新型放电模式及其区别常春藤型放电模式与传统的分支型放电模式存在显著差异。通过实验观察，发现常春藤型放电的通道形成速度超过107米/秒，而分支型放电通道的形成速度为106米/秒。这一发现表明了电介质击穿过程中的不同机制及其复杂性。3. 空间电荷引起的ESD及其影响航天器充电导致的ESD可造成严重损害，占所有卫星故障的一半以上。研究表明，这类ESD事件可由太阳耀斑、地磁暴以及长期暴露于太阳能粒子引起。理解这些机制对于保障作者日常依赖的通信、国防和商业系统的持续功能至关重要。4. 高速成像技术在电介质研究中的应用通过使用千兆赫的帧率的高速成像技术，本实验不仅精确测量了电气树通道的形成速度，还证实了现有LF通道形成理论中的重大缺陷。该技术的应用为进一步探索电介质击穿现象提供了强有力的工具。5. 未来研究方向鉴于常春藤型放电模式的发现，本实验提出了新假设，即如果该击穿模式纯粹由电磁驱动，那么在任何具有足够高空间电荷密度的聚合物中都应能观察到。未来的研究将进一步探讨材料的物理和化学结构对电介质击穿过程的影响，为更好地预测和设计抗冲击材料奠定基础。【科学图文】图1：两个LF最终形式的图像。图2. 分支型LF引发状态的高速图像。图3. 常春藤型LF引发状态的高速图像。图4：随时间变化的平均通道长度。【科学启迪】本文的研究成果为电介质材料的电击穿现象提供了新的视角，揭示了电介质击穿过程中存在的常春藤型电气树这一新模式。这一发现不仅填补了现有理论中的重要空白，还对电介质材料的设计和应用具有深远的影响。通过高速度成像技术，作者首次观察到常春藤型电气树的传播速度超过107米/秒，几乎达到材料中光速的5%。这一现象的发现挑战了传统的分支型电气树理论，表明电介质击穿的机制可能更加复杂，需要新的理论框架来解释。在以前，作者对电介质材料的击穿行为的理解仍然存在很大的未知领域。常春藤型电气树的存在表明，电介质击穿不仅仅是由电场强度决定的，还可能受到材料内部空间电荷、电磁效应以及材料的电化学结构等多种因素的影响。因此，未来的研究需要更全面地考虑这些因素的交互作用，以构建更加精确的理论模型。文献信息：Kathryn M. Sturge et al. , Dynamics of high-speed electrical tree growth in electron-irradiated polymethyl methacrylate.Science 385,300-304 (2024).https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado5943声明：因作者学识有限，难免有所疏漏和错误，如有不科学之处，恳请读者在下方批评指正！

新闻摘要 Waters Xevo™ MRT质谱仪采用新一代多反射四极杆飞行时间技术，在不影响分析性能的前提下，实现了高分辨率和高速度的完美结合。i 与其他品牌的同类产品相比，该系统在上限运行时可提升高达6倍分辨率以及2倍的质量精度ii，有助于科学家用更短的时间处理更多的样品，更好地开展大型队列生物医学研究和流行病学研究。 提供完整的代谢组学、脂质组学和代谢物鉴定工作流程，用户可以方便灵活地使用沃特世软件、色谱柱和仪器开展高通量分离，并与第三方软件应用程序共享通用数据。 美国加利福尼亚州安纳海姆和马萨诸塞州米尔福德 – 第72届美国质谱年会(ASMS) - 近日，沃特世公司(纽约证券交易所代码：WAT)隆重推出新款Xevo™ MRT台式质谱仪(MS)，其拥有在同类仪器中出类拔萃的性能，为高分辨率和高速度的质谱分析树立了新标杆，可在大规模群体研究和流行病学研究中发挥关键作用。在先前推出的Waters SELECT SERIES™ MRT 质谱仪的创新技术基础之上，新型Xevo MRT质谱仪将多反射飞行时间(MRT)技术和混合四极杆飞行时间(QTof)技术的特性以及分辨率、速度的优势整合到了这款灵活的台式仪器中。 图1.全新Waters Xevo MRT台式质谱仪在100 Hz下可提供100K FWHM的分辨率和亚ppm级质量精度，可实现可靠的鉴定并提高实验室生产率。 Udit Batra 沃特世公司总裁兼首席执行官Udit Batra博士表示： 为了了解复杂疾病，科学家们需要分析来自大规模人类队列的数以千计的样本，才能得出有统计学意义的结果。这使得药物发现科学家压力倍增，他们必须设法在更短的运行时间内获得高质量数据。Xevo MRT是沃特世专为解决这一需求而打造的新一代QTof质谱仪，在提供高分辨率和高速度的同时不影响分析性能。它的多反射飞行时间质谱技术可在小型体积下实现出色的灵敏度和分辨率，加快获得结果的时间，并确保高质量的实验结果。 在100 Hz的MS/MS扫描速度下，Xevo MRT系统的半峰全宽(FWHM)分辨率可达到100,000，属业内前列iii，质量精度 500 ppb。得益于此，它能以高质量精度更深入地检测生物相关分析物的浓度，而不受采集速率影响。 Perdita Barran 曼彻斯特生物技术研究所化学系质谱学主任兼Michael Barber质谱协作中心负责人Perdita Barran教授表示： 目前有一系列质谱方法可以应用于代谢组学、脂质组学和代谢物鉴定研究，但这些方法都需要在数据质量或分析效率方面做出妥协。Xevo MRT质谱仪的这项技术令人眼前一亮，它不仅能提高样品通量，精确度也十分出众，有望大幅推进靶向验证和表型分型研究。扫描速度和数据质量的提升至关重要，因为这能让我们在更短的时间内分析更多样品，而不影响数据可信度。我们对这一技术帮助加快帕金森病诊断检测的开发十分看好。 得益于Xevo MRT 质谱仪创新的多反射飞行时间设计，科学家们能以高分辨率、高灵敏度和快速的数据采集速率开展研究。这能确保他们可靠地鉴定各种样品和复杂基质中的分析物，生成全面、高准确度的质谱数据供科学解析之用。 沃特世针对Xevo MRT 质谱仪提供完整的代谢组学、脂质组学和代谢物鉴定工作流程，还提供沃特世高通量ACQUITY™ UPLC™系统和UPLC色谱柱填料，以及用于数据采集、处理和报告的waters_connect™软件。该系统支持使用mzML文件格式与第三方信息学软件共享通用数据，包括Mass Analytica™的常用应用程序，例如MARS、Lipostar2和MassMetaSite软件产品。 Waters Xevo MRT 质谱仪即日起开放预订，预计发货时间为2024年下半年。 6月26日，沃特世将于北京举行 “逐极而质|沃特世代谢组学与脂质组学研讨会 — 暨Xevo MRT新产品发布会”，并同时开启线上直播。扫描下方二维码即可报名参加，届时可近距离深度了解这款集高分辨率、高灵敏度和快速的数据采集速率于一体的新品高分辨质谱，期待与您在云端相见！ △扫码立即报名 *更多活动详情将于近期在沃特世公众号公布，敬请关注。 其他参考资料 点击了解更多产品详情Waters Xevo MRT MS 欢迎查看2024 ASMS沃特世在线新闻资料包，可下载新品图片/视频、产品规格、信息图表等。 欢迎阅读产品解决方案：“使用Waters Xevo MRT 质谱仪的高通量脂质组学工作流程” 关于沃特世公司 沃特世公司（网址：www.waters.com；纽约证券交易所代码：WAT）是居于全球前列的分析仪器和软件供应商，作为色谱、质谱和热分析创新技术先驱，沃特世服务生命科学、材料科学和食品科学等领域已有逾65年历史。沃特世公司在35个国家和地区直接运营，下设15个生产基地，拥有约7,700名员工，旗下产品销往100多个国家和地区。 关于沃特世中国 自上世纪80年代进入中国以来，沃特世的规模与实力与日俱增，在大陆及香港、台湾均设有运营中心，并在上海、北京、广州设立实验中心和培训中心。今天的中国已成为沃特世全球营收仅次于美国的第二大市场。作为分析科学家的合作伙伴，沃特世致力于通过攻克关键难题释放科学潜力，始终坚持提高本地技术能力、支持本地技术人才培育，并推动制药、食品安全、健康科学、环境保护等相关行业标准和法规的建立和完善。凭借出众的人才与全球布局，沃特世与合作伙伴一起，在世界各地的实验室中，为增进人类健康福祉提供科学见解，助力让世界变得更美好。 i 评估依据是Xevo MRT MS与其他品牌同类仪器的性能比较：在100 Hz的扫描速度下，Xevo MRT MS在m/z 956处的分辨率= 100,000 FWHM，质量精度 500 ppb。 ii 在100 Hz的扫描速度下，Xevo MRT MS在m/z 956处的分辨率达100,000 FWHM，是其他品牌同类仪器分辨率的1.5~6倍；Xevo MRT的质量精度 500 ppb，是其他品牌同类系统质量精度(1 ppm)的2倍。 iii 在100 Hz的扫描速度下，Xevo MRT MS在m/z 956处的分辨率达100,000 FWHM，是其他品牌同类仪器分辨率的1.5~6倍；Xevo MRT的质量精度 500 ppb，是其他品牌同类系统质量精度(1 ppm)的2倍。

导语： 制造业是国家生命的命脉，精密制造是未来制造业发展的一种趋势。2018年，全球精密机加工市场规模达到2160亿美元，同比增长1.9%。精密制造业覆盖航空、医疗、汽车、消费电子、通信等各个领域。现阶段，中国精密制造业总体呈现区域发展不均衡、企业规模较小、实力较弱、产值增长较快等特点，且难以协调厂商需求的批量生产、成本可控与客户需求的产品质量稳定性、一致性之间的矛盾。高精密3D打印作为先进制造业的重要组成部分，解决了传统加工工艺过程复杂、成本高、难度大的痛点，成为现代精密制造业不可缺少的“产业新力量”精密制造业现状：需求大，难度高，投入大 精密制造业主要包括精密和超精密加工技术、制造自动化两大领域，前者追求加工上的精度和表面质量极限，后者包括了产品设计、制造和管理的自动化，两者是密切合作、相辅相成的关系，皆具有全局的、决定性的作用，是先进制造技术的支柱。精密和超精密机加工行业一直是劳动密集、资金密集和技术密集型行业，行业门槛较高，企业需达到一定规模才能产生利润。自动化精密模具包括结构工艺复杂的成型模具和高精度成型模具。结构工艺复杂的模具是在较小的模具体积上需要做出很多功能的实现；高精度模具主要是指成型的产品尺寸变化微小，一致性非常高，模具往往体积不大，但造价高昂。 根据罗兰贝格数据统计，2011-2018年，全球精密机加工市场规模复合年增长率为0.2%；到2018年，全球精密机加工市场规模达到2160亿美元，同比增长1.9%。其中，全球精密机加工外包市场规模达1480亿美元，占全球总规模的69%。资料来源：罗兰贝格 前瞻产业研究院整理 精密制造业提供的是制造业的关键零部件，是制造业的最顶端，利润最丰厚的核心部分。从规模上来看，精密制造业可以覆盖整个制造业的大约三分之一。精密制造主要用于生产复杂的零件及制成品的完整组建，具体领域包括航空、医疗、汽车、消费电子、通信等等。得益于这些下游领域的需求支撑，全球精密制造业市场保持稳定。 精密制造业技术永恒的主题就是高效率与高精度。目前，中国的制造业与世界制造业强国相比仍有较大差距，其中最突出的表现之一是精密零部件的加工能力滞后，主要因其在质量、一致性、耐用性等方面的要求非常高。虽然中国精密零部件加工厂商数量众多，但技术水平和加工能力参差不齐。即使部分的国内配套加工厂商通过购进先进的生产设备等方式可以达到精密零部件的加工质量要求，但却常常难以在批量生产、成本可控的条件下保持产品质量的稳定性和一致性。摩方批量打印齿轮 一般来说，高质量精密零部件加工制造不仅需要先进的生产设备等硬件配备，更需要根据部件的产品特点和客户需求，设计和实施科学合理的生产工艺，平衡加工质量、产品交期和成本控制等多个相互影响的制约因素，同时，还要实现设备、工具和人员等生产资源的优化组合。总体而言，这是一个需要多项投入、多方考量、环环把控的行业。 那么，面对精密制造业市场的巨大刚性需求，以及国家振兴精密制造业的发展趋势，是否可以实现既满足较高的精密产品质量与技术需求、又能实现可控的时间和成本投入？高精密3D打印——现代精密制造的“产业新力量” 在传统加工工艺无法满足高质量精密零部件快速交付需求的现状下，市场需求将目光逐步引导至近些年高速发展的增材制造工艺。增材制造是先进制造业的重要组成部分，随着全球范围内新一轮科技与产业革命的蓬勃兴起，世界各国纷纷将其作为未来产业发展的新增长点。中国《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，《中国制造2025》等均把增材制造列入重点领域。 增材制造又称3D打印技术，它完全解决了传统加工工艺过程复杂、成本高、难度大等痛点，能够准确、快速、灵活设计各种复杂结构。而高精密3D打印更是成为现代精密制造业不可缺少的“产业新力量”，虽目前仍处于发展早期，但其突破复杂三维微纳结构器件的精密快速成型与直接生产制造，在微小精密部件的开发与小批量阶段，以“成型效率高、加工成本低”的突出优势受到高质量精密零部件加工市场的倍加青睐，而这种高效率的“时间差”带来的收益已经成为一些公司的利润来源。 目前在全球范围内，PμSL面投影立体光刻技术(Projection Micro Stereolithography) 是已经成熟商业化的能够实现高精密 3D 打印的的微纳光固化3D打印技术之一。PμSL在实验室阶段可实现几百纳米精度，已经商业化的产品可达几微米的打印精度，多见于深圳摩方科技的nanoArch系列微纳3D打印设备——全球首款商业化的 PμSL面投影微立体光刻技术微尺度3D打印设备产品，涵盖多款型号机型，可以提供2μm超高精度3D打印系统。PμSL 加工速度快、打印幅面大、加工成本低以及宽松的环境要求等特点，使其在工业应用领域已实现了内窥镜、导流钉、连接器、封装测试材料等部件的批量加工和应用，为国内外多个大型公司提供高精密加工方案。 在此列举2个高精密3D打印应用较为广泛的案例：连接器与内窥镜。连接器尺寸5.65mm*2mm*2.8mm，最小pin间距0.14mm，最小壁厚0.1mm；内窥镜端部座中的圆管壁厚为70μm，管径1mm，高度4mm。精度要求皆为±10-25μm。CNC和开模注塑很难加工这种逼近极限的结构，深圳摩方公司可以在约1-2小时内就加工出来，最快一天内交付。同时，也极大的降低了制造成本。深圳摩方——助力振兴中国精密制造业 振兴精密制造业是中国经济跨越发展的重要一环。着眼未来，借助高精密3D打印设备和技术来提升零部件制造的精度，将成为精密零部件制造的一大趋势。 从工业市场出发，效率和成本是决定盈利与否的关键因素。深圳摩方的高精密3D打印设备与技术，在缩短制造周期、降低制造成本、提升产品性能等方面，很好的契合了精密制造业创新发展的技术精度需求与市场盈利需求。中国精密制造实现振兴将如虎添翼，未来可期。

导语： 制造业是国家生命的命脉，精密制造是未来制造业发展的一种趋势。2018年，全球精密机加工市场规模达到2160亿美元，同比增长1.9%。精密制造业覆盖航空、医疗、汽车、消费电子、通信等各个领域。现阶段，中国精密制造业总体呈现区域发展不均衡、企业规模较小、实力较弱、产值增长较快等特点，且难以协调厂商需求的批量生产、成本可控与客户需求的产品质量稳定性、一致性之间的矛盾。高精密3D打印作为先进制造业的重要组成部分，解决了传统加工工艺过程复杂、成本高、难度大的痛点，成为现代精密制造业不可缺少的“产业新力量”精密制造业现状：需求大，难度高，投入大 精密制造业主要包括精密和超精密加工技术、制造自动化两大领域，前者追求加工上的精度和表面质量极限，后者包括了产品设计、制造和管理的自动化，两者是密切合作、相辅相成的关系，皆具有全局的、决定性的作用，是先进制造技术的支柱。精密和超精密机加工行业一直是劳动密集、资金密集和技术密集型行业，行业门槛较高，企业需达到一定规模才能产生利润。自动化精密模具包括结构工艺复杂的成型模具和高精度成型模具。结构工艺复杂的模具是在较小的模具体积上需要做出很多功能的实现；高精度模具主要是指成型的产品尺寸变化微小，一致性非常高，模具往往体积不大，但造价高昂。 根据罗兰贝格数据统计，2011-2018年，全球精密机加工市场规模复合年增长率为0.2%；到2018年，全球精密机加工市场规模达到2160亿美元，同比增长1.9%。其中，全球精密机加工外包市场规模达1480亿美元，占全球总规模的69%。资料来源：罗兰贝格 前瞻产业研究院整理 精密制造业提供的是制造业的关键零部件，是制造业的最顶端，利润最丰厚的核心部分。从规模上来看，精密制造业可以覆盖整个制造业的大约三分之一。精密制造主要用于生产复杂的零件及制成品的完整组建，具体领域包括航空、医疗、汽车、消费电子、通信等等。得益于这些下游领域的需求支撑，全球精密制造业市场保持稳定。 精密制造业技术永恒的主题就是高效率与高精度。目前，中国的制造业与世界制造业强国相比仍有较大差距，其中最突出的表现之一是精密零部件的加工能力滞后，主要因其在质量、一致性、耐用性等方面的要求非常高。虽然中国精密零部件加工厂商数量众多，但技术水平和加工能力参差不齐。即使部分的国内配套加工厂商通过购进先进的生产设备等方式可以达到精密零部件的加工质量要求，但却常常难以在批量生产、成本可控的条件下保持产品质量的稳定性和一致性。摩方批量打印齿轮 一般来说，高质量精密零部件加工制造不仅需要先进的生产设备等硬件配备，更需要根据部件的产品特点和客户需求，设计和实施科学合理的生产工艺，平衡加工质量、产品交期和成本控制等多个相互影响的制约因素，同时，还要实现设备、工具和人员等生产资源的优化组合。总体而言，这是一个需要多项投入、多方考量、环环把控的行业。 那么，面对精密制造业市场的巨大刚性需求，以及国家振兴精密制造业的发展趋势，是否可以实现既满足较高的精密产品质量与技术需求、又能实现可控的时间和成本投入？高精密3D打印——现代精密制造的“产业新力量” 在传统加工工艺无法满足高质量精密零部件快速交付需求的现状下，市场需求将目光逐步引导至近些年高速发展的增材制造工艺。增材制造是先进制造业的重要组成部分，随着全球范围内新一轮科技与产业革命的蓬勃兴起，世界各国纷纷将其作为未来产业发展的新增长点。中国《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，《中国制造2025》等均把增材制造列入重点领域。 增材制造又称3D打印技术，它完全解决了传统加工工艺过程复杂、成本高、难度大等痛点，能够准确、快速、灵活设计各种复杂结构。而高精密3D打印更是成为现代精密制造业不可缺少的“产业新力量”，虽目前仍处于发展早期，但其突破复杂三维微纳结构器件的精密快速成型与直接生产制造，在微小精密部件的开发与小批量阶段，以“成型效率高、加工成本低”的突出优势受到高质量精密零部件加工市场的倍加青睐，而这种高效率的“时间差”带来的收益已经成为一些公司的利润来源。 目前在全球范围内，PμSL面投影立体光刻技术(Projection Micro Stereolithography) 是已经成熟商业化的能够实现高精密 3D 打印的的微纳光固化3D打印技术之一。PμSL在实验室阶段可实现几百纳米精度，已经商业化的产品可达几微米的打印精度，多见于深圳摩方科技的nanoArch系列微纳3D打印设备——全球首款商业化的 PμSL面投影微立体光刻技术微尺度3D打印设备产品，涵盖多款型号机型，可以提供2μm超高精度3D打印系统。PμSL 加工速度快、打印幅面大、加工成本低以及宽松的环境要求等特点，使其在工业应用领域已实现了内窥镜、导流钉、连接器、封装测试材料等部件的批量加工和应用，为国内外多个大型公司提供高精密加工方案。 在此列举2个高精密3D打印应用较为广泛的案例：连接器与内窥镜。连接器尺寸5.65mm*2mm*2.8mm，最小pin间距0.14mm，最小壁厚0.1mm；内窥镜端部座中的圆管壁厚为70μm，管径1mm，高度4mm。精度要求皆为±10-25μm。CNC和开模注塑很难加工这种逼近极限的结构，深圳摩方公司可以在约1-2小时内就加工出来，最快一天内交付。同时，也极大的降低了制造成本。深圳摩方——助力振兴中国精密制造业 振兴精密制造业是中国经济跨越发展的重要一环。着眼未来，借助高精密3D打印设备和技术来提升零部件制造的精度，将成为精密零部件制造的一大趋势。 从工业市场出发，效率和成本是决定盈利与否的关键因素。深圳摩方的高精密3D打印设备与技术，在缩短制造周期、降低制造成本、提升产品性能等方面，很好的契合了精密制造业创新发展的技术精度需求与市场盈利需求。中国精密制造实现振兴将如虎添翼，未来可期。

4月15日讯　AGC(旭硝子株式会社)日前在北京举办了世界上最快的塑料光纤“FONTEX”的技术论坛。AGC宣布，将从今年7月起，开始在中国地区销售“FONTEX”。“FONTEX”是世界首创的可以进行10千兆比特每秒(Gbps)大容量数据通信的塑料光纤，与现有的石英光纤相比，具有能在弯折、卷曲状态下保持通信的特点。未来有望在“全高清电视”、“3D电视”等民用信息家电布线等领域得到进一步的推广和应用。　　AGC与北京邮电大学还宣布，成立旨在进行“FONTEX”应用研究的“BUPT-AGC超高速氟素塑料光纤技术联合实验室”。该实验室将在“FONTEX”涉及中国市场的电视线路、电视机内布线、室内网络线路、通信线路、电力行业等领域，从事标准规格的应用开发和调查研究等工作。　　此外，日本庆应大学小池康博教授的“世界上最快的塑料光纤”研究课题，在今年3月被日本政府最尖端研究开发援助项目列为扶持对象。作为这项研究课题的核心企业，AGC公司为了实现“以来自日本的光纤技术开创新市场”的目标，正在积极进行着40Gbps以上超高速产品以及缆线、接头等各类应用产品批量生产的技术开发工作。　　“全高清电视”、“3D电视”最近受到了社会的广泛关注，预计不久的将来，这些产品的新一代显示屏布线、个人电脑周边机器的接续等都将促使大容量数据的高速传输成为市场需求的热点。另外，数据中心和医疗领域为了实现高速度、低耗电的数据通信，也已经开始在服务器、存储器等机器间使用光纤布线。今后，民用光纤布线市场也将迅速扩大，预计2015年，将在全球范围内开创超过1500亿日元(约合人民币115亿元)的新市场。

阿美特克是精密运动控制系统的全球制造商，旗下品牌海顿科克宣布推出全新EGS04精密微型导轨。EGS,全称“高效导轨系统efficient guided system”非常适用于实验室自动化系统和电子组装领域，满足其对于高速、高效点对点运动的需要。EGS底座采用RGS的螺杆支撑结构，结合低高度托架（16mm）的滚珠导轨，相较于竞品可实现更高的速度能力和更高效、更稳定的负载支撑能力。而且，相比较传统的皮带加齿轮箱设计，EGS更易于使用且体积可减小约50%。EGS提供了“栓传动 ”的设计，非常有利于系统整合，减少了多部件结合设计的许多工作，例如：额外的工程设计、多个供应商的管理以及如何集成并保证组件的精密性。EGS的其他优点：✔ 最大行程1米（40英寸），且运行速度不受影响✔ NEMA标准 Size11或 17 尺寸混合式步进电机✔ 采用螺杆驱动的机械优势✔ IDEA驱动与电机一体系列✔ 可采用的配置选项✔ 无刷伺服42mm电机✔ 不配置电机✔ 标准或长托架✔ 多种导程螺杆组件✔ 旋转编码器

p　　“治玉石者，及琢之而复磨之 治者已精，而益求其精也”。/pp　　“匠心”并非传统工艺的专属名词，在“工业4.0”和“中国制造2025”的大潮下，它可以被理解为传统工匠精湛技艺的延伸。新浪潮下的“匠心”是充分利用信息技术和网络空间虚拟技术相结合的手段打造各类适用于智造行业的先进解决方案，将制造业向智能化转型，以顺应智能制造的趋势 新浪潮下的“匠心”依然代表那执着于将事物做到极致的纯粹精神/pp style="text-align: center "strong　　数据联通工业生产/strong/pp　　工业4.0应该被看作是一个智能化和网络化的世界，通过来自不同源头的测量数据汇聚在一起，在企业和生产车间系统之间进行报告、分析和沟通，合理规避信息孤岛的发生，从而将大量的数据转化为制造系统真正重要的信息，驱动品质和生产力的提升。海克斯康先进的信息通讯技术和资源管理系统将工厂从业务部门到生产部门形成了一个有机的整体，通过各个系统间的数据串联，让生产过程变得更加智能。同时在整个软性制造过程，将增加企业产品附加价值。/pp style="text-align: center "　strong　打造数字化能源智造/strong/pp　　数字化工厂涉及的单位数量众多，如业主方、建设承包方、设计方、建设监理方、设备供应商等 建设期和运营期的应用系统种类繁多，所采用的数据标准各异。由此可见，数字化工厂的实施与应用，是一个长期的过程，需要工厂业主与相关各方共同分析梳理核心业务，形成工厂信息标准，在工厂基建期和运营期应用合适的信息系统。除此之外，在每个流程型行业的建设中，包含了海克斯康多个产业单元的不同技术，为用户提供该行业完整的全生命周期的解决方案。海克斯康的数字化工厂贯穿了电力、海事以及石油化工等高能耗工厂。为了更加系统、科学、高效地管理核心业务，提高工厂运营决策水平，可通过统一数据信息软件平台对核心业务的规划、设计、采购、建设、运维、延寿/退役等阶段进行统一管理，打造的工厂全生命周期信息管理平台。/pp style="text-align: center "　　strong“匠心”与1000迈陆上极速同行/strong/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/83ad2326-db86-4ca8-8f60-7c30207998a0.jpg" title="image002(8).jpg"//pp　　世界上最快的超音速汽车是英国Bloodhound 团队所研发的Bloodhound SSC 超音速汽车，其时速可达到1000每小时英里。为了实现这一工程上的壮举，Bloodhound团队使用顶尖技术来设计和制造汽车。其中关键因素之一就是计量，需要精确的数据来确保汽车可以达到想要的结果，并能创造新的世界记录。海克斯康Leica AT402绝对激光跟踪仪为Bloodhound SSC 超音速汽车的急速前进保驾护航。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/1506f4ad-e8d3-4ef4-b69a-cb3048c8db27.jpg" title="image004(8).jpg"//pp　　当达到最高速度时，汽车结构就会受影响，想要对汽车质量有信心，最重要的就是汽车必须要保持笔直和对称。长达12.8米的汽车由许多零件组成，其制造过程被分成了几个模块，工作可以在多个元素间同时进行。团队通过夹具，来确保这些模块间的连接准确的。这是第一个需要使用Leica AT402绝对激光跟踪仪的位置。利用激光跟踪仪，团队可以在每个模块和夹具上挑选出关键的基准点，从而在加工制造中，用于检查所有零件是否都在正确的位置上。Leica B-Probe测头专为Leica AT402绝对跟踪仪而设计。Leica B-Probe可以在20米的工作范围内，有效的测量3D隐藏点。对于那些需要高精度测量的大型结构件来说，激光跟踪仪通过转站，测量空间甚至可以扩展到320米，但触测精度却几乎没有损失。由于Leica AT402有IP54的防护等级，这就像专为Leica订制的工作，Bloodhound团队选择将SMR反射球直接嵌入尾翼，高温和尘土下的恶劣环境将不会成为问题。/pp　　在生产过程中，既要求“智”，也要保“质”。从产品研发、检测到生产制造，注入大量财力及人力，追求极致，以严格的质量监控，追求赋予每一项产品和解决方案以生命与灵魂。新浪潮下的“匠心”是完整的面向工业智造和能源制造的各类产品及系统以质量为核心，为制造行业的智慧企业保驾护航。3月14至 16日，慕尼黑电子展，海克斯康分享最全面的解决方案，全面覆盖不同电子产品的测量需求，带您走近电子产品计量前沿，感受速度与精度的王者荣耀!/p

电光火石之间，三思纵横电子万能试验机生产事业部正在上演一场激烈的装机速度竞赛。近几年来，随着我国市场需求的增长，三思纵横力学试验机的订单数量也在逐年攀升。为了提升全员的装配速度，激发工作热情，三思纵横电子万能试验机生产事业部近日特别举办了一场装机速度PK赛。（装机赛PK中）经过激烈的角逐，10月25日，在三思纵横电子万能试验机生产车间，装配员易基亮以6小时30分最短用时获得了比赛第一名。此外，邱久久、郑士雄、李文周等人也都取得不错的成绩，紧咬第一名。易基亮他们的成功并非偶然，而是长期努力和不断进步的结果。他们在比赛中展现了高速度、高质量、高效率的装配技能，彰显了三思纵横团队拼搏进取的精神风貌。（装机PK赛第一名获得者装配员易基亮）这场装机速度PK赛不仅提高了大家的装机速度，还增强了团队之间的协作和交流。员工们在比赛中互相支持、互相帮助，充分展现了团队精神的力量。（副总经理管军仔细检验装机品质是否合格）作为监督人的组长武振华、检验人的生产经理胡冠军和总检人的副总经理管军，他们认真负责地组织了这场装机速度PK赛，为团队提供了宝贵的成长机会。本次装机速度比赛增加了工作的趣味性，活跃工作氛围，让员工在轻松愉快的氛围中工作，提高工作效率。这场比赛也让我们看到了三思纵横团队的高效协作和拼搏精神。我们一起为他们点赞，期待他们未来更多精彩表现！

2024年4月8-12日，第十三届中国数控机床展览会（CCMT2024）在上海新国际博览中心举办，吸引来自28个国家和地区的近2000家机床工具企业同台竞技。随着工业制造对精度和效率要求的不断提高，精密测量仪器在工业生产中扮演着越来越重要的角色。本次展会，各大厂商纷纷带来其最新测量仪器解决方案。近日，工信部等七部门联合印发《推动工业领域设备更新实施方案》。文件强调，在钢铁、石化、化工、医药、机械、航空、船舶、电子等重点行业，围绕设计验证、测试验证、工艺验证等中试验证和检验检测环节，更新一批先进设备，提升工程化和产业化能力。在这样的政策背景下，CCMT2024展会成为了工业领域设备更新和技术改造的重要展示平台。仪器信息网特别对本次展会上展示的精密测量设备品牌及部分产品进行了梳理，以期为工业领域设备更新提供有益的参考。展会上，众多知名测量仪器品牌齐聚一堂。其中，不乏海克斯康、蔡司、雷尼绍、温泽等国际知名品牌的身影；同时，国内企业也展现出了强大的实力。一些国产厂商通过自主研发和技术创新，积极推动了三坐标测量机的国产化进程，为我国制造业发展注入了新的活力。中图仪器中图仪器展出的Mizar Silver系列全新三坐标测量机、VX8000系列闪测仪、激光干涉仪、激光跟踪仪等一系列产品，测量范围从纳米到百米，展示了从核心部件到整机检测的完整测量解决方案，覆盖零部件轮廓尺寸测量以及机床装备调校与精度检测，助力机床装备产业高质量发展。Mizar Silver系列三坐标测量机支持触发、扫描和非接触式探测系统，能够对各种零部件的尺寸、形状及相互位置关系进行检测，也可以对软材质或复杂零件进行光学扫描测量，可用于机械制造、汽车工业、电子工业、航空航天工业、国防工业以及计量检测等领域。VX8000系列闪测仪具备一键闪测、批量更快、操作简单、自动报表等特点，可应用于机械、电子、模具、印刷电路板、医疗器械、钟表、刀具等领域。中图仪器展区中图仪器产品掠影天准科技展会期间，天准科技在其展台隆重举办三坐标测量机新品发布会。据介绍，新品CM系列三坐标测量机是天准"0.3μm国家重大科学仪器专项"成果转化坐标测量机商业化量产设备，拥有CMZ/CMU/CME三大系列，集Vispec Pro软件系统、HSP测头/TR50旋转测座探测系统、驱控一体TCC电控、直线电机驱控技术四大自研技术为一体，可广泛应用于汽车、模具、机械加工、精密制造、计量院所、航空航天等领域。天准科技新品发布会思看科技作为面向全球的三维视觉数字化综合解决方案提供商，思看科技展出KSCAN-Magic系列复合式三维激光扫描仪、SIMSCAN便携式蓝光三维扫描仪、TrackScan-Sharp系列跟踪式三维扫描系统、AM-CELL标准型自动化光学3D检测系统等全系三维扫描仪。AM-CELL是专为中型零件量身定制的全新三坐标测量系统，采用灵活柔性的模块化设计，轻松部署多种测量方案；配备主动安全防护系统，无需特殊安全防护外框。在生产车间、科研实验室、教学中心等复杂的交互场景中都能游刃有余；为企业精益化、自动化、智能化的业务演变与升级，提供产品全生命周期的质量管控解决方案。思看科技展区思看科技产品掠影先临三维先临三维携丰富多样的高精度3D数字化解决方案亮相，从自动到手持，从固定到便携，看点颇丰。 现场展品包括FreeScan Trak Pro2跟踪式激光扫描系统、FreeScan Trio 三目激光手持三维扫描仪、FreeScan Combo 计量级双光源手持三维扫描仪、FreeScan UE Pro 多功能激光手持三维扫描仪等。立足工业自动化和制造业痛点，先临三维展出了搭载FreeScan Trak Pro2跟踪式激光扫描仪的RobotScan机器人智能3D检测系统，为用户展现了以“机器”代替“人工”的全自动、标准化全尺寸三维检测。先临三维展区先临三维产品掠影海克斯康本次展会，海克斯康全面展示其工业领域测量解决方案，展出超高精度三坐标测量机PMM-C、国产超高精度测量机Xpert、eTALON激光跟踪测量系统、复合式影像测量仪、工业CT等先进技术。其中，海克斯康全新推出的智能蓝光扫描系统SmartScan VR800重磅亮相，该新品是首款配备自动变焦镜头的结构光3D扫描仪。用户通过简单的软件设置，即可完成扫描分辨率和测量范围的快速调整。期间，海克斯康还发布了OCTAV HP高精度复合式影像测量机新品，该品精度高达0.4μ+，是一款为满足用户对于高精度、高性能、高稳定性测量需求而设计的高端复合式影像测量专机，兼具高精度与高效率。海克斯康展区海克斯康产品掠影基恩士基恩士携3D数码显微镜、3D轮廓测量仪、高精度三维扫描测量仪、图像尺寸测量仪等显微镜、测量仪两大产品线隆重亮相，吸引众多观众驻足。其手持式探针三坐标测量机最大测量范围达2m，也可进行在机测量，只需使用探头即可轻松进行三坐标测量，满足车间现场各种测量需求。基恩士展区基恩士产品掠影APIAPI盛装亮相国际测量板块，带来最先进的精密测量科技产品及解决方案，包括激光跟踪仪及功能拓展附件、9D激光雷达、关节臂、水平臂三坐标测量机等精密测量系列产品，激光干涉仪、角摆检查仪、球杆仪、主轴分析仪等机床校准系列产品，SFIS智能工厂、mScan扫描系统、iScan3D扫描系统、激光雷达立柱转台系统等集成&自动化测量系列产品。API展区API产品掠影此外，本次展会还展示了众多其他品牌的精密测量仪器。这些仪器不仅在精度和稳定性上有所提升，还在智能化、自动化方面取得了显著进展，为制造业向高端化、智能化、自动化转型提供了有力支撑。国际测量展区品牌一览卡尔蔡司雷尼绍温泽Bruker Alicona形创COORD3微尺视觉瑞士丹青国内测量展区品牌一览爱德华德普赛科力德测量PMT北京航锐斯维集萃华科思瑞测量徕司仪器英示新天光电雷顿上海林源玉沛精密麦科三维威尔

近日，据媒体报道，台积电首批300名骨干员工的家属登上美国客机，直飞凤凰城芯片工厂的配套住宅区。两周后12月初，再有大批精密设备将运过去，目前台岛工程师正在拆卸设备进行打包。美方随后还会安排大量客机把剩余的过千名芯片骨干接到凤凰城。台湾“中央社”、联合新闻网消息称，台积电创办人张忠谋21日证实，台积电将在美国亚利桑那州设立3纳米先进制程的晶圆厂。美国《华尔街日报》9日援引匿名知情人士的话透露，台积电计划在未来几个月内宣布将在美国亚利桑那州凤凰城北部再建造一座尖端的半导体工厂，投资规模约120亿美元，接近2020年拍板的5纳米工厂。新厂将采用最先进的3纳米制程，可用于制造目前最小、速度最快的芯片。报道称，台积电的这一决定是在华盛顿同意向半导体制造商提供补助金，以使先进的制造业回到美国本土后，该公司对在美国制造芯片所下的大赌注。

5月25日，青岛市生物医药及医疗器械和精密仪器仪表产业园发布会暨2023高新技术产业发展论坛在北京举行。近300位来自京津冀地区的优秀企业家代表、知名高校、专家学者等参加论坛。论坛以“聚焦新兴产业，打造专业园区，推动实体经济高质量发展”为主题，从生物医药及医疗器械和精密仪器仪表产业为切入口，聚焦生物医药及医疗器械、智能制造、仪器仪表行业领军企业、专精特新小巨人等企业共话产业赋能，深入探讨解决新兴产业培育难题，促进产业领域项目对接合作，加快战略性新兴产业高质量发展。10位合伙人授牌，12家企业签约活动中，青岛市生物医药及医疗器械产业园和精密仪器仪表产业园正式发布。通过两大专业园区的建设，将加强产业链合作和交流，不断强链、补链和延链，激发产业集聚效应，赋能企业高质量发展，打造青岛产业发展新名片。　　同时，现场对青岛高新区及专业园区政策进行推介，介绍近年来青岛高新区一系列的成绩与成果，并从发展机遇、政策红利、要素禀赋三个方面，向与会的企业家们发出了邀请，表达了青岛高新区愿与企业谋求合作、共同发展的美好愿景。10名企业家和专家受聘成为两大专业园区聘请全球产业合伙人，共同为产业园区发展赋能。作为本次大会重要内容之一，活动现场举行了落地青岛中关村信息谷产业链项目签约仪式。12家企业与青岛中关村信息谷签约，共同助力青岛中关村信息谷打造装备制造产业园加速发展。　　“我国高端医疗器械、仪器仪表的瓶颈在哪里以及国产高端仪器如何突围？”“数字技术赋能医疗领域、数字医疗行业发展前景如何？”现场行业专家与企业代表开展圆桌对话，就目前青岛高新区两大产业“发展”“破局”等问题展开深入讨论，一对一提出“解决方案”，一产业一策略，找问题，开方子，对产业的发展起到了极大地促进作用。以“两园”为媒，相邀共创　　作为两大产业园区的承载地，青岛高新区将最大化发挥区位优势，做好服务工作，吸引更多优质企业前来投资建设。　　作为青岛高新区“核心”和“主导”的医疗医药产业及智能制造产业获得了长足的发展。在企业招引方面，采取了积极主动的招商策略，引进了阿斯利康、威高集团、海克斯康等一大批龙头、链主企业，极大地补强了产业链。　　当前，两园的建设已经成为青岛高新区战略性工作，坚持“一园一业”，落实“5个1”机制，即1个行动计划、1张图谱、1份招商名录、1组项目清单、1组支撑平台，加快集聚产业资源，营造良好产业生态，打造一流营商环境，推动产业集群化发展。　　随着青岛高新区推介会的举行以及两大产业园的启用和相关政策的发布，青岛高新区的政策优势、区位优势、配套优势等会更得到加全面的展现，将吸引更多优秀的企业进入青岛高新区，从而加快产业集聚效应的形成，为全产业链的发展提供适宜的“温床”。　　此次活动，青岛高新区不仅仅与众多产业链上的“佼佼者”企业达成了合作，更是向全国乃至全球释放了青岛高新区谋求合作，愿与企业共同发展的积极信号。

近期，由中国光学工程学会、辽宁省科学技术协会主办的全国光电测量测试技术及产业发展大会暨辽宁省第十七届学术年会在大连成功召开。会议同期举办首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜颁奖典礼。仪器信息网作为大会独家合作媒体参与了本次会议，并有幸采访了金燧奖金奖获得者哈尔滨工业大学胡鹏程教授。胡鹏程教授团队的获奖项目为“高速超精密激光干涉仪”。该成果作为一种典型的高精密仪器，主要用于精密测量以及精密装备内部检测。该项目旨在解决制约我国高端装备发展和量子化计量基准等前沿研究的“卡脖子”问题。团队突破系列核心测量方法和工程化关键技术，解决了该领域存在的测不准、测不精、测不快的核心难题，共获授权发明专利113项（其中国际专利6项），制定相关标准2项，出版学术著作2部。在此基础上，团队研制了HUE-D/S/X系列高速超精密激光干涉仪并进行小批量生产，经3位院士等专家鉴定，仪器整体技术达到国际先进水平，3项关键技术处于国际领先。该成果经历了怎样的研制过程，取得了哪些里程碑式的进展，有哪些令人难忘的事件值得分享？该成果当前的产业化情况如何，取得了怎样的经济效益或社会效益，未来的市场前景如何？随着技术的进步和产业的发展，未来还将对相关技术提出哪些技术需求和挑战？更多内容请观看视频： 首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜由中国光学工程学会联合多家单位于2022年发起，旨在积极面向国家重大战略需求，进一步突出企业的创新主体地位，促进关键核心技术攻关，突破卡脖子技术。本届“金燧奖”重点围绕分析仪器、计量仪器、测量仪器、物理性能测试仪器、环境测试仪器、医学诊断仪器、工业自动化仪器等7个类别进行广泛征集，得到了社会各界积极的参与和热情的响应。经过严格评审，71个优秀仪器产品脱颖而出，遴选出金奖10项、银奖16项、铜奖28项、优秀奖17项。这些产品都是我国自主研发、制造、生产的专精特新的高端光学仪器，较好地展现了我国在高端科学仪器中的自主核心竞争力，提升了民族品牌在激励市场竞争中的自信心，鼓舞了国产厂商的攻关热情。

注塑是现代制造的重要工艺之一，为汽车制造、消费电子等众多行业提供各种复杂的注塑结构件、功能件及其特殊用途的精密件等。注塑具有生产效率高、原料浪费少、所需劳动力相对较少等优势，但是随着其结构逐渐复杂化，精度要求逐渐提高等，精密注塑件的测量环节也遇到了难题。传统测量难点：大部分精密注塑工件结构复杂→使用传统的手工测量手段，基本上很难获取准确的结果；→若使用三坐标方式，需要众多夹具，且在测量过程中，容易造成工件变形等。如何快速、准确、完整地完成结构复杂的注塑工件测量？高精度三维扫描是良好方式——通用性强、速度快、结果准确。#1高精度三维检测过程我们以这个注塑件为例☟工件特征：注塑件，为某一智能产品的内部组成部分，要求尺寸严格控制在误差范围内，否则将造成产品后续组装困难。检测过程：1）通过OKIO 5M高精度蓝光三维检测系统进行三维扫描，将工件放置在转台上，转动转台，进行三维扫描。（该工件结构较为复杂，在扫描时，每次转动幅度可以相对较小，获取完整数据。）OKIO 5M采用稳定可靠的高分辨率高速工业相机，有效改善镜头畸变带来的数据误差，准确获取工件边缘高质量数据。OKIO 5M最高精度可达0.005mm，且重复性精度稳定，同时获取的数据细节完整丰富，为后续的三维检测提供高质量的数据基础。2）导入Geomagic Control X检测软件，与原始设计数据相拟合，快速得到可视化偏差报告。材料厚度分析：绿色表示厚度正常，偏红色则表示材料太厚，偏蓝则表示材料不足。截面分析：准确把握工件变形趋势，颜色偏红则表示偏大，颜色偏蓝则表示偏小。宽度、长度、孔直径、孔间距等测量：在软件中快速得到测量数值，检测是否符合装配需求。#2高精度三维扫描核心优势1）通用性强，无论何种形状的工件，均可使用同一台设备进行检测，解决了检测工具繁多的困扰。2）速度快，体积范围在10*10*10cm的工件，扫描时间在3分钟以内，检测时间在2分钟以内（在完成软件首次路径编程后）。3）无损检测、结果准确，非接触式测量，测量过程中不会触碰工件，不会因工件受力形变产生测量偏差，同时，OKIO 5M精度水平达到计量级（最高0.005mm）且精度水平稳定，检测结果准确性得以保障。#3高精度三维扫描带来益处1）提升试模环节效率众所周知，注塑的设计、制造和试模的周期很长。特别是在试模环节，需要一次次调试，来找到最佳的生产工艺。高精度三维扫描可实现样品的快速三维检测，通过色谱图直观展示注塑工件的变形趋势及具体尺寸，助力工艺参数的快速修正，从而加快试模环节的进程。2）高效进行成品检测单个工件检测时间控制在几分钟之内，在小批量试产之后，可以实现全检，并可以在大批量生产时进行抽检。使用OKIO系列三维扫描仪配合自动转台，或者使用RobotScan（选用结构光扫描测头），均可高效完成生产过程中的三维尺寸检测。除此之外，还可以助力注塑工件的新品开发及进行生产模具的三维检测。❖随着高精度三维扫描技术的发展，其通过准确的非接触式测量方式解决了众多细分制造业领域的测量难题，除了注塑行业，天远也将不断为其他行业提供高质量的三维扫描服务，助力其产品尺寸的高效检测、非标零件的快速修复以及新产品的开发等。

2022年5月12日，全球领先的一站式泛射频相关电子元器件及模组（如天线及模组、无线充电模组、EMC/EMI射频隔离器件、精密连接器、高速连接器及线缆、无源器件等）解决方案提供商信维通信（美国）（Sunway Communication）与重庆摩方精密科技有限公司（美国）全资子公司（BMF, Boston Micro Fabrication）达成战略合作，共同研发下一代天线产品，两家公司在美国加利福尼亚州圣地亚哥开设了联合研发实验室。对于5G和未来的天线来说，先进的制造技术已经逐渐发展至可以满足精密微小尺寸器件的需求。射频行业正更全面地进入毫米波应用领域，因此，天线和波导需要变得越来越小，导致传统制造技术变得越来越具有挑战性。“为了满足零部件越来越小的需求，我们一直在寻求不同的解决方案，摩方精密的迅速发展，其技术已经应用于众多行业，这次的联合开发合作加速了我们的研发速度，同时也提升了我们的领导地位。”美国信维通信执行副总裁兼总经理Wilson Wu博士表示。 “我们很高兴能与信维合作，帮助了我们将3D打印技术引入通信这一应用领域，”摩方精密欧美区首席执行官John Kawola表示。“摩方精密提供了精密加工方面的专业解决方案，而信维则带来了他们在高价值通信组件方面的宝贵经验”。 此次合作由信维首席科学家/副总裁、信维天线研究所所长Howard Liu博士和摩方精密联合创始人兼首席技术官夏春光博士领导。关于信维通信深圳市信维通信股份有限公司于2006年4月27日成立，是首批国家级高新技术企业之一。2010年11月5日，公司在深圳证券交易所创业板上市，股票代码：300136.SZ。公司主要生产与射频相关的各类电子元器件及模组，如：天线及模组、无线充电模组、EMC/EMI射频隔离器件、精密连接器、高速连接器及线缆、无源器件等。产品应用涉及消费电子（智能手机、个人电脑、智能穿戴设备等）、汽车、物联网/智能家居、通信、数据中心等领域，是国家支持和鼓励的新一代信息产业技术范畴。有关信维通信的更多信息，请访问www.sz-sunway.com网站。关于摩方精密重庆摩方精密科技有限公司(BMF，Boston Micro Fabrication)成立于2016年，专注于高精密3D打印领域，是全球高精密3D打印技术及精密加工能力解决方案提供商。摩方精密采用面投影微立体光刻（PμSL: Projection Micro Stereolithography）技术，该技术具有成型效率高、加工成本低等突出优势。目前，摩方精密总部位于中国重庆，在中国深圳、美国波士顿、英国伦敦、德国法兰克福、日本东京均设有分支机构，拥有来自全球32个国家1000多家合作客户。有关BMF的更多信息，请访问www.bmftec.cn网站。

11月17日，中国科大中科院微观磁共振重点实验室彭新华研究组和德国亥姆霍兹研究所Dmitry Budker教授合作，利用本团队近期发展的量子精密测量技术，实现了对一类超越标准模型的新相互作用的超灵敏检验，实验界限比先前的国际最好水平提升至少2个数量级。相关研究成果以“Search for exotic spin-dependent interactions with a spin-based amplifier”为题在线发表于国际知名学术期刊《Science Advances》上[Sci. Adv. 7, eabi9535 (2021)]。研究粒子及其相互作用是基础科学的核心，而标准模型则是目前公认最成功的理论。在其框架内，电磁相互作用由光子传递，弱相互作用由W及Z玻色子传递。然而，标准模型依旧无法解释当前宇宙天文学的一些重要观测事实，譬如暗物质和暗能量。因此物理学家普遍认为存在超越标准模型的新粒子，譬如弱相互作用大质量粒子（Weakly Interacting Massive Particle， WIMP）、轴子（axion）、暗光子（dark photon）等。这些新粒子可以作为传播子，传递标准模型粒子之间的新相互作用。诺贝尔物理学奖得主Wilczek在1984年提出轴子可以作为传播子诱导出新的自旋相互作用，并在2004年进一步提出自旋体系可以用来搜寻这种新自旋相互作用。随后，在2006年物理学家Dobrescu 和 Mocioiu 考虑传播子为一般玻色子的情形，引入15种新奇自旋相互作用，这为新粒子及其新相互作用的实验搜寻提供了更广阔的研究思路。一旦这些新粒子及新相互作用被实验发现，必将是诺贝尔奖级别的工作。但因新自旋相互作用的效应十分微弱，目前实验搜寻极具挑战性，亟需探索新方法来提升实验灵敏度。图1 检验新相互作用的实验装置和相应的磁探测灵敏度。针对以上难题，彭新华研究组利用近期发展的量子自旋放大器技术[Nat. Phys. 2021]，实现了对待测磁信号2个数量级的放大（如图1所示），并进一步用于一类速度依赖的新相互作用的实验检验。物理学家Dobrescu等人预测，存在一种超越标准模型的自旋为1的Z’玻色子，在运动的质量源与核自旋之间传递新相互作用，其作用强度正比于质量源的相对速度及质量大小。因此，本研究采用一块高密度BGO晶体，并将其高速转动，从而诱导出BGO晶体和自旋放大器中氙核自旋的相互作用。更近一步研究发现，这种新相互作用等效于在原子核上产生一个交流震荡磁场，因此可以将新相互作用的测量转化为磁场测量。量子自旋放大器技术能够以超低噪声水平放大待测磁场，因此可以大大提高新相互作用的搜寻灵敏度。针对可能的技术噪声的干扰，研究人员巧妙地利用新相互作用速度依赖的特性，对震动和经典磁场等干扰信号进行的有效排除。本工作的实验结果表明，在搜寻范围未发现新粒子存在的证据，并由此给出一类新波色子与原子核耦合界限，其优于以前国际最佳界限至少2个数量级[如图2(a)和(b)所示]。图2 新奇相互作用实验界限（a）提升至少4个数量级。（b）提升至少2个数量级。审稿人对这一工作高度评价“I therefore recommend publication of this work for its scientific impact, application of a new experimental method in this field, and strong potential for future improvements.（考虑到这个工作在新奇相互作用探索领域应用了一种新的实验技术和未来广泛的应用前景，我因此极力推荐发表工作）”。这一成果展示了量子精密测量技术与基础物理检验的有机结合，说明利用核自旋量子放大器来研究各种超越标准模型的新物理具有独特优势，有望激发宇宙天文学、粒子物理学和原子分子物理学等多个基础科学的广泛兴趣。彭新华研究组长期瞄准量子精密测量领域，利用量子精密测量技术来解决世界前沿科学问题。包括于2018年自主研发出超灵敏原子磁力计，并且利用该技术实现了无需磁场的新型核磁共振技术，“零磁场核磁共振” [Sci. Adv. 4(6), eaar6327 (2018)]；于2019年至2020年发展新型原子磁力仪技术[Adv. Quantum Technol. 3, 2000078 (2020)，Phys. Rev. Applied 11, 024005 (2019)]，达到了国际领先水平的磁场探测灵敏度；通过进一步研究，于2021年实现了新型的自旋微波激射器，在低频段创造了国际最佳的磁探测灵敏度[Sci. Adv. 7(8), eabe0719 (2021)]。之后，彭新华研究组将已发展的平台型量子精密测量技术用于寻找新粒子，取得了一系列对推动学科领域发展有实质性贡献的研究成果。包括于2021年利用新型量子自旋放大器搜寻暗物质候选粒子，首次突破国际公认最强的宇宙天文学界限[Nat.Phys. (2021)，DOI：10.1038/s41567-021-01392-z]。中国科学院微观磁共振重点实验室博士研究生苏昊文和王元泓为该文共同第一作者，彭新华教授和江敏副研究员为共同通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和安徽省的资助。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi9535量子自旋放大技术论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-021-01392-z

作者：肖林雾水收集对解决水资源短缺具有重要的意义，如何提升雾水收集效率一直是研究热点。高效的雾水收集需要同时满足高效捕捉和快速传输两个严苛的条件。受大自然启发，制备合适的仿生系统被认为是实现这两个严苛条件的有效方法。然而，目前制备的仿生系统结构单一，精度较低，无法实现高效的雾水收集。近日，西南科技大学李国强教授领导的仿生微纳精密制造团队，受小麦麦芒启发，利用PμSL3D打印技术（深圳摩方材料科技有限公司，nanoArch S130）构造了仿生麦芒分级系统，实现了高效的雾水收集。经过优化设计的仿生麦芒雾水收集系统，表面分布有众多微型刺状取向收集器，扩大了收集的有效面积，增强了雾滴捕捉效率，并突破传统结构下滴状传输的限制，实现了高速的膜状传输，极大地提高传输速度和收集效率。该系统的水雾收集效率可达5.9g/cm2h，有望应用于液滴传输、药物运输、细胞牵引、海水淡化等科学技术领域。图1 自然麦芒结构特征、雾水收集过程及仿生麦芒系统的制备过程。a.小麦麦芒捕捉潮湿空气中的小水滴。b.麦芒逆重力超快雾滴输运过程。c-e. 自然麦芒的分级结构SEM表征。f. PμSL 3D打印系统制备仿生麦芒分级系统的示意图。图2 自然麦芒与仿生麦芒的结构特征及演变规律。a-c.自然麦芒表面微刺、凹槽的结构特征统计曲线图。d-e.5种不同结构形式仿生系统示意图。f-g. 不同结构形式仿生系统的表征。h.仿生麦芒随微刺数目增加的结构演变示意图。要点：小麦麦芒可从潮湿空气中捕捉微小雾滴作为水分供给。这种高效的雾水收集能力主要是源于表面的锥形脊柱、梯度凹槽、方向性刺集成的分级微纳系统。通过对结构特征的分析，借助PμSL打印技术的高精度性、自由性对结构进行拆解、重新整合，并根据结构的演变过程优化构建模型，编程调控制备了不同结构形式的仿生系统，包括仿生脊柱系统（A-spine）、仿生凹槽系统(A-grooves)、仿生麦芒系统体系(A-awn-2、A-awn-3、A-awn-4）。图3 不同结构形式仿生麦芒的雾水收集过程。a-e. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）在水雾环境下逆重力的雾滴捕捉输运过程。图4 仿生麦芒的水雾收集作用机理。a-c. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）逆重力下的雾滴运输距离、速度、体积的统计曲线图。d-f. 仿生脊柱、仿生凹槽、仿生麦芒体系的雾水收集机理分析。要点：通过在水雾环境下观察，在仿生脊柱与仿生凹槽结构表面，雾滴以大液滴的形式进行定向地输运——滴状传输。但在仿生麦芒系统体系表面，无明显大液滴出现，相反雾滴是以一层薄水膜进行定向输运——膜状传输。液体传输模式的转变主要是受表面微结构所影响。脊柱与凹槽单级仿生结构系统，难以实现对雾滴快速高效的捕捉，无法在表面形成连续稳定的液体薄膜，所捕捉液滴易受周围液滴的吸引合并成大液滴进行传输。当其体积增大到某数值时，结构所产生的拉布拉斯力无法继续驱动液滴运动，最终钉扎在表面。而仿生麦芒分级系统体系，由于表面附加了众多的微型刺状取向收集器，增强了雾滴捕捉能力，实现快速的润湿过程，在表面形成连续稳定的液体薄膜。且与表面其他微滴合并凝结相比，微滴在水膜表面滑动的所需时间更短，因此更倾向于沿水膜表面运动，使得传输速度和收集效率得到显著的提升。实验结果表明，膜状传输的速度要比滴状传输高40倍，可实现3.5 mm/s的传输速度和 5.9 g /cm2h的收集效率。该工作以 “Programmable 3D printed wheatawn-like system for high-performance fogdropcollection” 为题发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上。该项工作得到了国家自然科学基金委、四川省科技厅等基金项目的支持。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720311311.

雾水收集对解决水资源短缺具有重要的意义，如何提升雾水收集效率一直是研究热点。高效的雾水收集需要同时满足高效捕捉和快速传输两个严苛的条件。受大自然启发，制备合适的仿生系统被认为是实现这两个严苛条件的有效方法。然而，目前制备的仿生系统结构单一，精度较低，无法实现高效的雾水收集。近日，西南科技大学李国强教授领导的仿生微纳精密制造团队，受小麦麦芒启发，利用PμSL3D打印技术（深圳摩方材料科技有限公司，nanoArch S130）构造了仿生麦芒分级系统，实现了高效的雾水收集。经过优化设计的仿生麦芒雾水收集系统，表面分布有众多微型刺状取向收集器，扩大了收集的有效面积，增强了雾滴捕捉效率，并突破传统结构下滴状传输的限制，实现了高速的膜状传输，极大地提高传输速度和收集效率。该系统的水雾收集效率可达5.9g/cm2h，有望应用于液滴传输、药物运输、细胞牵引、海水淡化等科学技术领域。图1 自然麦芒结构特征、雾水收集过程及仿生麦芒系统的制备过程。a.小麦麦芒捕捉潮湿空气中的小水滴。b.麦芒逆重力超快雾滴输运过程。c-e. 自然麦芒的分级结构SEM表征。f. PμSL 3D打印系统制备仿生麦芒分级系统的示意图。图2 自然麦芒与仿生麦芒的结构特征及演变规律。a-c.自然麦芒表面微刺、凹槽的结构特征统计曲线图。d-e.5种不同结构形式仿生系统示意图。f-g. 不同结构形式仿生系统的表征。h.仿生麦芒随微刺数目增加的结构演变示意图。要点：小麦麦芒可从潮湿空气中捕捉微小雾滴作为水分供给。这种高效的雾水收集能力主要是源于表面的锥形脊柱、梯度凹槽、方向性刺集成的分级微纳系统。通过对结构特征的分析，借助PμSL打印技术的高精度性、自由性对结构进行拆解、重新整合，并根据结构的演变过程优化构建模型，编程调控制备了不同结构形式的仿生系统，包括仿生脊柱系统（A-spine）、仿生凹槽系统(A-grooves)、仿生麦芒系统体系(A-awn-2、A-awn-3、A-awn-4）。图3 不同结构形式仿生麦芒的雾水收集过程。a-e. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）在水雾环境下逆重力的雾滴捕捉输运过程。图4 仿生麦芒的水雾收集作用机理。a-c. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）逆重力下的雾滴运输距离、速度、体积的统计曲线图。d-f. 仿生脊柱、仿生凹槽、仿生麦芒体系的雾水收集机理分析。要点：通过在水雾环境下观察，在仿生脊柱与仿生凹槽结构表面，雾滴以大液滴的形式进行定向地输运——滴状传输。但在仿生麦芒系统体系表面，无明显大液滴出现，相反雾滴是以一层薄水膜进行定向输运——膜状传输。液体传输模式的转变主要是受表面微结构所影响。脊柱与凹槽单级仿生结构系统，难以实现对雾滴快速高效的捕捉，无法在表面形成连续稳定的液体薄膜，所捕捉液滴易受周围液滴的吸引合并成大液滴进行传输。当其体积增大到某数值时，结构所产生的拉布拉斯力无法继续驱动液滴运动，最终钉扎在表面。而仿生麦芒分级系统体系，由于表面附加了众多的微型刺状取向收集器，增强了雾滴捕捉能力，实现快速的润湿过程，在表面形成连续稳定的液体薄膜。且与表面其他微滴合并凝结相比，微滴在水膜表面滑动的所需时间更短，因此更倾向于沿水膜表面运动，使得传输速度和收集效率得到显著的提升。实验结果表明，膜状传输的速度要比滴状传输高40倍，可实现3.5 mm/s的传输速度和 5.9 g /cm2h的收集效率。该工作以 “Programmable 3D printed wheatawn-like system for high-performance fogdropcollection” 为题发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上。该项工作得到了国家自然科学基金委、四川省科技厅等基金项目的支持。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720311311.官网：https://www.bmftec.cn/links/10

德国劳达科学仪器公司(LAUDA Scientific GmbH)是一家拥有60多年历史的著名科学仪器设备研发制造企业，是德国最早涉及表界面和黏度测量表征技术的专业厂家。从上世纪60年代起，劳达就着手研发包括表面膜天平和液滴体积法、力天平法和最大气泡压力法等测量表面单分子层和表界面张力的仪器，是这一领域的开拓者和先锋，其各类仪器被广泛地应用于科学研究、产品研发和质量控制等领域。目前劳达公司研发生产的视频光学接触角张力测量仪，以其丰富而卓越的功能拓宽了该仪器的应用领域，把接触角测量仪的应用提升到了一个新的高度。 作为LAUDA Scientific GmbH公司中国区指定代理，北京东方德菲仪器有限公司将继续秉承“Leading by professional”的理念，与LAUDA Scientific公司一起为您推荐先进的仪器，提供专业的售前、售后技术服务。 LAUDA Scientific 光学接触角测量仪 LSA200是一款功能齐备、性能卓越的全功能型视频光学接触角张力测量仪，是一款利用液滴形状分析技术探索界面现象的测量仪器，它具有功能多样化的特点，并且能够实现仪器的智能化全自动控制。LSA200不仅可以准确可靠地完成接触角，滚动角、固体表面自由能和界面张力测量等常用的测量任务，而且在高速动态、多功能测量方面显示出了明显的优势。 滞留力测量功能是 LSA200 具有的第二代接触角测量仪器的标志性功能。此外 LSA200 灵活的配置可以完成单一纤维接触角测量，俯视法接触角测量，界面扩张流变测量，全自动临界胶束浓度测量（CMC）等特殊任务。LSA200为材料科学、界面化学与胶体化学、以及液滴流体动力学等相关实验室提供了更加专业，更加高效的解决方案。LAUDA Scientific 光学接触角测量仪 LSA200的测量功能介绍：1. 自动测量接触角软件具有成像清晰度判别功能，测量接触角时能够自动寻找基线、自动拟合轮廓。支持捕获气泡法测量模式。选用程序模板操作时软件显示操作向导，可以完成一键测量。对于材料表面特殊形状或结构形成的弯曲基线，可使用手动模式测量。2. 测量动态接触角可以选用插针法或倾斜台法测量前进角和后退角，使用专用的Truedrop算法能够更加准确的测量不对称液滴的接触角。3. 同步测量滞留力和动态接触角此功能是LSA200在常规接触角测量仪上引入了离心力旋转台和视频同步触发技术，从而实现的。LSA200配置滞留力旋转台时固体材料固定在旋转台之上，在快速旋转状态下置于材料表面上的液滴，受离心力驱动产生横向水平滑动的趋势，迫使液滴形状发生变化。当离心驱动力达到最大滞留力数值的时候，液滴沿材料表面发生横向水平滑动。在这一动态过程中，仪器利用视频同步触发技术准确的抓拍到液滴形状和位置变化的一系列照片并记录相对应的旋转速度，通过软件自动处理得到滞留力数据以及前进接触角和后退接触角的变化曲线和最大值。滞留力能够直接反映液体和固体之间界面上的相互作用力。利用滞留力和动态接触角同步测量功能，可以分析滑动过程中滞留力和液滴形状变化等因素之间的相互关系。最大离心力达到 40 倍重力加速度 最大转速 800 转/分钟滞留力测量功能为材料润湿性的研究提供了一种有力的工具，使得LSA200在动态、多功能测量方面展示出了巨大的潜力，它能够同时使用几何参数和物理参数表征液体和固体材料之间界面上的相互作用，必将在特殊功能材料、液体的传送和过滤过程、表面的自清洁和易清洗等众多领域发挥出关键作用。4. 非接触式注射功能LSA200能够利用注射泵推进时产生的脉冲推射液体，使液滴直接落到材料表面上。这种注液方式避免了液滴在注射针头上的粘附，解决了向超疏水材料表面转移液滴的问题。5. 全自动倾斜台测量滚动角全自动倾斜台和视频系统由软件控制，自动记录倾斜过程中液滴的形状变化，倾斜角度和位置移动，自动测量滚动角、前进角和后退角等相关参数。6. 测量单一纤维的接触角单一纤维润湿接触角的测量经常应用在复合材料和特殊功能材料领域。不同于微升级液滴在平面材料上的接触角测量，单一纤维测量需要特殊的理论计算方法和高放大倍数的显微光学镜头等特殊附件。LSA200可以在同一台仪器上完成普通平面材料和单一纤维材料的润湿接触角测量。7. 记录并分析粉末或多孔材料对液体的吸收过程高速视频系统可以完成粉末或多孔材料对液体吸收过程的连续录像，并自动计算全过程的接触角变化数值。8. 俯视法测量接触角在已知液体表面张力和密度的前提下，LSA200能够准确控制液滴体积并利用俯视模块从正上方向下对液滴成像，能精确测量三相接触线或液滴最大直径处周边线的形状尺寸，利用Laplace-Young模型计算得到接触角数值。俯视法和传统侧视法联用可以同时对同一液滴进行接触角测量。俯视法解决了凹表面接触角和超亲表面极小接触角测量的难题，并在各向异性材料接触角测量和多角度润湿动态行为观察方面具有明显优势。9. 表面能的计算和粘附功的分析固体表面自由能测量软件包括了多种表面自由能数值及其组成计算方法，粘附功分析软件可以进一步分析粘附功。涉及到一般表面、低能表面、高能表面、等离子体处理表面等实际应用。 10. 双液滴接触角测量在测量固体表面能的时候往往需要至少两种不同的标准液体，LSA200具备两种液体同时注射，一键式测量接触角的功能，这明显提高了进行大量固体材料表面能测量实验的工作效率。11.测量表面张力LSA200使用悬滴法对液体的表面张力或界面张力进行测量。测量方法符合国际标准ISO 19403-3/ISO 19403-4和德国工业标准DIN 55660-3。软件使用优化的Young-Laplace算法全自动计算张力，具有更快的动态计算速度，与高速注射单元联用时能对极短寿命的界面进行动态张力测量。12. 振荡滴方式测量界面扩张流变界面扩张流变研究是对表面活性物质界面可溶膜实施规律性的扰动，记录界面张力响应，测量粘弹模量等参数，通过数据处理和理论分析，最终获得界面膜性质的丰富信息。LSA200既可以做液-液界面的振荡又可以做气-液界面的气泡振荡。13. 全自动临界胶束浓度（CMC）测量基于表面界面张力测量CMC的方法是传统测量CMC的方法中常见的一种。传统上，采用DuNoüy环法或Wilhelmy片法来确定表界面张力，但无论是DuNoüy环法或Wilhelmy片法都不适合与含表面活性剂溶液一起使用。Wilhelmy片法遇到表面活性剂分子吸附到探针金属（通常是铂）表面的问题，会导致明显的测量误差，甚至可能影响溶液中表面活性剂的浓度。DuNoüy环法则仅适用于单组分（即纯净）液体， 当涉及表面活性剂时密封圈通常很难彻底清洁，并且对应于特定的动态或平衡状态无法获得表面张力值。与传统测量方法形成鲜明对比，LSA200CMC采用光学悬滴分析法测量临界胶束浓度(CMC)，LSA200配置两个连续注射单元时可使用表面张力法进行全自动临界胶束浓度的测量，其中一个注射单元进行不同浓度溶液的配置，另一个注射单元连续形成液滴，测量全过程在程序自动控制下工作，而且避免使用吊片法测量时活性剂分子在铂金片上吸附时产生的影响，是测量临界胶束浓度的理想方法。与传统测量方法相比，LSA200CMC提供了一种新颖的全自动测量方法，在几乎所有都涉及到准确性，可靠性，便利性和对各种表面活性剂溶液的适用性以及自动化程度方面，都具有明显的优势：- 全自动测量- 适用于各种表面活性剂；- 能够同时测量静态CMC和动态CMC。LSA200的基础功能：- 静态/动态接触角测量 - 粉末或多孔材料的吸收过程分析- 表面自由能测量和粘附功分析- 表面界面张力测量 LSA200的基础配置：- 8.6 倍变焦视频系统 - 三套液体注射单元- X轴精密导轨定位视频调焦太- X/Y/Z三轴精确导轨定位样品台- X/Y/Z三轴精确导轨定位注射平台- SurfaceMeter专业测量软件 LSA200的选配功能：- 8.6 倍变焦高速视频系统 - 全自动样品台 - 全自动注射平台 - 全自动倾斜台 - 滞留力旋转台 - 温度控制单元- 俯视法测量模块 - 振荡滴扩张流变模块- 双液滴注射功能 - 非接触式注射功能- 单一纤维接触角测量模块- 全自动临界胶束浓度测量模块（CMC） 技术参数 型号LSA200接触角测量范围精度分辨率0~180°±0.1°0.01°表面/界面张力测量范围： 分辨率1×10-2 ~ 2×103mN/m0.01 mN/m1）视频图像系统(系统可升级) 镜头 分辨率 相机速度 视野范围8.6倍变焦光学镜头1920×1200 pixel3300 fps2.1×1.3~17.5×11（mm×mm）视频调焦台 调节方式X轴方向精密导轨调节 调焦范围：100 mm样品台 调节方式 尺寸 载重X/Y/Z三轴精密导轨调节；移动行程100/100/50 mm100x100 mm12 Kg加液单元调节台 调节方式X/Y/Z三轴精密导轨调节 移动行程：85/118/60 mm自动倾斜台 角度范围0~360°最大样品尺寸∞×310x76 mm（L×W×H）光源高亮度高均匀LED冷光源，亮度可手动/软件调节软件SurfaceMeter 专业软件接触角计算方法Circle Width-Height Conic TrueDrop Young-Laplace Tangent2)Drop-on-Filament 3)Liquid Bridge/Meniscus张力计算方法Young-Laplace3)Liquid Bridge/Meniscus4)Drop volume电源50/60Hz 110/240V 90 W仪器尺寸（基座）及重量620×200×536mm（L×W×H） 22Kg 1)LSA200 的视频系统可选配 45 倍变焦光学镜头，适合于单一纤维接触角的测量。 2)此计算方法为纤维包覆法，专用于单一纤维接触角测量。 3)此计算方法为液桥法/弯液面法,专用于单一纤维接触角测量和表面张力测量。 4)此计算方法为滴体积法，专用于表面张力测量创新点：1.标配 8.6 倍变焦视频系统，可升级为8.6 倍变焦高速视频系统2.独特的滞留力测量功能：引入了离心力旋转台和视频同步触发技术，可以同时测量滞留力和动态接触角3.同时利用俯视法和侧视法测量同一液滴的接触角4.新颖的CMC测量方法：采用光学悬滴分析法测量临界胶束浓度(CMC）LAUDA Scientific 光学接触角测量仪 LSA200