静电探测仪

p style="text-indent: 2em text-align: justify "从中国研制第一颗科学卫星——双星计划开始，中国科学院国家空间科学中心的科学家就和瑞典空间物理研究所的科学家有了首度合作。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "时隔十数年，在嫦娥四号国际载荷工作中，两位老朋友再度联手，研制出国际上首个可以在月表直接探测中性原子的仪器——中性原子探测仪。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“月球是一个天然的实验室，太阳风和月表的相互作用，可以类比到其他的行星体上，对未来的科学研究提供重要的科学数据。”中方首席专家、中科院空间中心研究员张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "太阳风吹呀吹 中性原子飞呀飞/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "太阳风是一种跟空气流动很相似的“风”，只不过它吹的不是气体分子，而是太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "由于太阳风中的粒子会干扰通讯系统，它一直让人类倍感恐慌。2006年12月13日，一次太阳风暴曾经对我国短波无线电通信造成严重影响，使得广州、海南、重庆通信中断达3小时之久。好莱坞大片《2012》《末日预言》等也曾展现过人类对于太阳风袭击地球的恐惧。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这种恐惧同时也演化成了科学家的研究方向，在没有磁场、大气保护层的“月球实验室”里，他们决定近距离且直观地看一看太阳风与月球表面的作用机制。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“最早，人们以为太阳风里的离子和电子是被月表吸收了，但是，经过一段时间的研究后，科研人员发现，太阳风离子打到月表后，会反射回来，反射回来的粒子里，有一部分仍然是离子状态，还有一部分则获得了电子，从离子状态变成了原子状态，成为中性原子。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "与此同时，就好比“一石激起千层浪”，太阳风里的高速粒子打到月球表面后，也会将月球表面物质溅射起来。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“最终，溅射出的中性原子也会因为拥有一定的速度和能量，出现‘逃逸’，形成月球的外逸层。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "除此之外，太阳风和月表作用会对月球环境产生什么样的影响，也是科学家希望探索的内容。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“有科学家猜测，太阳风里的氢离子和月表的氧相击，可能会产生水，月球上的水可能与太阳风打到月球表面有一些关系，虽然这还不是一个定论，这也是我们想要搞清楚的内容。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "创造探月新历史 首次月表直接探测/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这次，嫦娥四号上搭载的中性原子探测仪，主要目标就是在月表上测量太阳风和月表相互作用之后产生的中性原子，包括太阳风本身的离子获得电子后产生的中性原子，和月球表面被溅射出的中性原子。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "印度的首颗绕月人造卫星“月神一号”曾经搭载过中性原子成像仪，但和其他探月卫星一样，都是在环月轨道上对中性原子进行探测。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“我们这次要做的是在月表巡视区直接测量中性原子，可以说是人类探月史上首次在月表开展中性原子探测。以往的探测就好像是用肉眼看中性原子，这次，我们是拿着放大镜近距离、仔细地看。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "过去人类在环月轨道对中性原子的探测，曾发现了一些超出预期的现象，留下了一些未解之谜，例如，人们发现中性原子和太阳风在密度、速度比率上没有直接关系等，而这些谜题也为此次探测指出了方向。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“这次我们在月表可以进行实地观测，随着月球车在月表移动到不同位置，可以观测到月表不同的地形地貌，进而观测到太阳风与月表相互作用的不同过程，有望解决过去遗留的类似科学问题。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "碰撞与交流中 航天文化再度对接/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "作为搭载在嫦娥四号巡视器上的国际载荷，中性原子探测仪由瑞典空间物理所负责研制，中国科学家参与设备的性能测试及交付后的相关工作。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "张爱兵介绍，中国与瑞典在科学卫星载荷上，已经有了很长的合作历史。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "最开始的合作是在中欧合作研制的我国第一颗空间科学卫星——双星计划时。双星计划中有一台测量地球轨道环境下中性原子情况的中性原子探测仪，就是由中国科学家和瑞典科学家合作完成。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "2009年，中国发起的“萤火一号”火星探测计划中，中国科学家与瑞典科学家再度合作，双方分别研制其中一个载荷的一部分，然后集中在一起形成了一个载荷包，用于测量火星离子和电子的情况。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "此外，在中科院空间科学先导专项中，中国科学家和瑞典科学家也曾联手完成一些预先研究项目。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“由于双方合作次数比较多，所以在嫦娥四号的合作上非常顺利。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "当然，尽管顺利，但合作中难免会有碰撞和交流，“新的合作加深了两国航天文化的交流。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "按照中方的相关规范，中方在国际载荷接管复查过程中要确保接口安全，包括接口设计和元器件等的安全，不能影响其他载荷的工作，更不能影响嫦娥四号整体任务。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“一开始对方不能理解，但是通过交流，他们还是按照我们的要求做了相关工作，并把相关资料提供给中方。此次合作再一次体现了我国航天精益求精的作风，而这样的工作作风也让瑞典科学家十分认可中国科学家的工作。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "未来，中国和瑞典将共同利用科学数据开展科学研究，为此，中方已经组织了专门的科学家团队。“双方将会协同工作，共同利用好这台仪器的科研数据。”张爱兵说。/p

30日上午，广州市副市长贡儿珍带队视察高考考点，包括市公安局、市监察局、市环保局、市交委、市水务局、市卫生局、市城管局、市保密局、市气象局、市应急办、市招考办、广州供电局等十六部门联合对广州市部分高考考场进行考前准备工作检查。今年广州58个考点首次启用“金属探测仪”，这仪器到底长啥样?30日记者一探究竟。记者获悉，由于该仪器的使用，今年高考，各科均提前30分钟进场。　　入场检查：金属探测仪防带手机入考场　　“嘟嘟嘟……随着仪器在身上轻轻一扫，考生身上的所有金属物件，手机、钥匙包、衣扣、甚至女姓的纹胸扣均一一现形”这是昨日记者在广雅中学考场看到的一幕。　　今年广东省各大高考试室首次启用金属探测仪检查广州市58个考点将全面实施，此举是防止考生作弊，并对误带手机入场的“大头虾”考生起到提醒警示作用。但这个仪器究竟长啥样?探测中会出现什么问题?需要多长时间?考生和家长疑虑重重。昨日记者一探究竟。　　在广雅中学考场，记者看到，所谓“金属探测仪”是类似于机场地铁的安检仪器的“长棒子”。金属探测仪究竟怎样发挥“威力”?市招办负责人现场演示一番。　　只见被检查者需双手张开伸直，让金属探测仪在身上游走，一旦发现金属物品，它就会发出“嘟嘟嘟……”的信号声，即便手机等金属物均无所遁形。　　市招办负责人表示，由于女生的内衣上的金属扣也会有所反映，高考考场检则将尽显人性化，所有考点安排女监考员检查，避免考生因身体接触而发生不必要的尴尬和误会。“有机场安检经验的人就会知道，这其实跟机场的金属探测仪检测差不多。”　　广雅中学负责人向记者证实，该考点已经培训了44名考务人员专门负责金属深测仪检查工作，出于人性化考虑，工作人员都是女士。　　每位考生检查耗时6秒　　记者获悉，金属探测仪检查，每位考生只需花6秒钟就可以搞定，一试室30名考生约需2分钟，绝不会耽误考生的考试。尽管如此，考试部门依然作出规定，今年高考各科，所有科目均提前30分钟进场，这意味着，除语文外，其它各科进场时间均提前了5分钟。　　这种探测行为会不会给原本心情就紧张的考生带来更大压力?市招办负责人就强调，“营造一个公平公正的考试环境是每个考生和家长的愿望，如果考生都能诚信考试，就不会有压力的感觉。所以不但不会给考生增添压力，反而会让他们吃下定心丸，保证公平考试。”

星载成像光谱仪、机载成像光谱仪、无人机(飞艇)成像光谱仪、地面便携式地物波谱仪、地下岩心扫描仪构成了对地立体探测技术手段。相比通用分析仪器，这些名词似乎不是那么熟悉，但是它们却广泛应用于地质、环保、农业、林业和海洋领域，特别是在地质勘察领域发挥重要作用。　　近年来在国家、部门和地调专项支持下，中国地质调查局南京地质调查中心研发了除星载以外的所有仪器，大部分仪器实现了成果转化，为地质科研和找矿提供了有力支撑，产生良好的经济和社会效益。　　什么是高光谱仪器?我国在高光谱探测仪的研发过程中都取得了哪些成果?与国外的技术还有哪些差距?这里，仪器信息网特别邀请南京地质矿产研究所修连存研究员给大家一一解答。南京地质矿产研究所修连存研究员　　从南京地质矿产研究所研究员到南京中地仪器有限公司总经理，修连存研究员一直致力于仪器研制、实验测试方法的开发及地质勘查技术的研究，至今已主持各类调查与研究项目数十项。现主要承担由中国地质调查局《机载成像光谱仪》和国家重大仪器专项《岩心光谱扫描仪研发与产业化》的研究。　　在多年国产仪器开发和推广的过程中，修连存研究员不仅研制成功具有自主知识产权的X射线衍射仪，推动了国产化仪器的发展 而且在国内首次研制成功并推广便携式近红外矿物分析仪，其中部分产品已出口，为我国地质勘查技术提供了新的方法，提高了经济效益。　　“国产高光谱探测仪约占20%市场份额“　　仪器信息网：什么是高光谱技术?　　修连存：通常在可见光-短波近红外(400nm-2500nm)范围内，低于100波段称为多光谱，大于100波段称为高光谱，大于1000波段称为超光谱。随着技术发展，目前已经能够做到上千波段。波段越多，被测物质信息含量越多，但数据质量越下降，因此，根据需求来确定波段数非常必要，可以尽量提高信噪比。　　目前，我国高光谱仪与国外相比，主要差距还是数据质量，但经过多年来的努力，这种差距逐渐缩小，有的仪器数据质量已经超过国外同类产品。　　仪器信息网：目前普遍应用的高光谱对地探测技术都包括哪些?　　修连存：目前高光谱对地探测技术包括卫星载荷的多光谱和高光谱成像仪、机载高光谱成像仪、无人机微型成像高光谱仪、地面地物波谱仪和地下岩心光谱扫描仪等，以上这些仪器构成了高光谱遥感对地立体探测系统，广泛应用在地质、环境、海洋、农业、林业和城市生态等领域。　　仪器信息网：以上技术中，我国具有自主知识产权的技术占比情况如何?　　修连存：目前，我国高光谱仪器大部分依赖进口，特别是一些短波近红外和热红外成像设备对我国禁运。现阶段，国产高光谱探测仪器约占20%市场份额。当然，随着仪器的成熟和国家政策的改革，这一比例会逐年提高。　　近年来，中国地质调查局南京地质调查中心在科技部、国土资源部和中国地质调查局支持下成功地研制了机载成像光谱仪、微型成像光谱仪、地物波谱仪、岩心光谱扫描仪和相应的数据处理软件。除机载成像光谱仪样机外，其它仪器均进行了产品化，并成功进入了市场。　　多项成果落地开花 填补国内空白　　仪器信息网：能否分享一下国产高光谱探测仪的研发历程?都取得了哪些成果?　　修连存：上个世纪九十年代，第一台用于矿物分析的PIMA仪(便携式短波红外矿物分析仪)在澳大利亚诞生，它的诞生，打破了传统的地质矿物分析方法，实现了矿物分析定量化，从而带来了地质研究和地质找矿技术的革命。矿物分析仪在地质领域的主要应用包括矿物识别、蚀变矿物填图、钻孔和隧道(平硐)编录、成矿作用的指示、成矿潜力评价、采矿中的品位控制和辅助遥感图片的判别等。　　2004年，国土资源部中国地质调查局立项研制便携式近红外矿物分析仪，2006年完成样机研制，2008年实现产品化，产品销往国内外市场，目前已发展到第四代产品 　　2009年和2012年，在国土资源部公益基金和科技部重大仪器专项支持下，于2014年研制成功宽谱段地物波谱仪、岩心光谱扫描仪，2015年研制成功微型成像光谱仪，并实现产品化，进入市场销售 　　2009年，在国土资源部中国地质调查局支持下，于2014年研制成功机载成像光谱仪样机，并在新疆哈密进行了试飞，验证了仪器性能和指标，为后续产品化打下了基础。　　上述仪器研制成功，填补了国内空白，降低了采购成本，实现了技术推广，推动了高光谱探测技术的发展。　　仪器信息网：是什么原因或者契机促使您选择国产高光谱探测仪研发这样的课题?都取得了哪些科研成果?未来有哪些研发计划?　　修连存：我从长春地质学院仪器系毕业后被分配到地质行业工作，从事过实验测试，进口仪器计算机升级改造和国家十五公关项目“X射线衍射仪研制”工作，积累了一些经验与技术。　　2000年，中国地质调查局南京仪器研制中心成立。中心的主要目标是依托自身人才和技术优势，研制适应广泛的分析仪器，开展仪器的推广应用，培养人才。当时，根据地质需求，结合实际调研，我们发现高光谱对地观测技术在国外刚刚兴起，国内还是空白，市场前景广阔，经过十几年来的探索，终于为我国高光谱探测技术的发展和人才培养奠定了基础。同时还采取国内外技术联合方式建立了两个省级重点实验室以发展我国的高光谱事业。目前，我们已成功研制了机载成像高光谱仪、无人机小型成像高光谱仪、地物波谱仪、地下岩心扫描仪和矿物光谱分析专家系统，并进行了高光谱信息提取方法研究和技术应用示范。　　未来，中国地质调查局南京仪器研制中心将在完善现有成果的基础上，重点研究热红外波段(7um-14um)系列高光谱仪，同时开展相应的技术方法研究，拓展高光谱对地探测技术的范围。　　仪器信息网：是什么原因促使您成立南京中地仪器有限公司?目前主营业务有哪些?　　修连存：中国地质调查局南京仪器研制中心成立后，首次研制成功的是便携式近红外矿物分析仪。为了尽快实现成果产业化，2005年南京中地仪器有限公司成立。通过公司平台对成果进行工程化设计，实现了生产、销售和服务一条龙，搭建了产学研用平台，实现产品优化和换代。　　尽管由于体制机制的问题，也曾出现过一些波折，但是在国家大众创业，万众创新方针指导下，在国家成果转化法推出的背景下，公司机制还是坚持下来了。目前公司产品有无人机微型成像高光谱仪、便携式近红外矿物分析仪、地面地物波谱仪、地下岩心光谱扫描仪和矿物光谱分析专家系统软件，这些仪器只有南京中地仪器有限公司生产，国内还没有其它机构和厂家生产销售(其它所售产品几乎都是代理国外厂家生产的产品)，特别是便携式近红外矿物分析仪在国内外实现了独家生产，产品销往国内外。　　总体来说，我们依托公司平台，通过产学研结合，打破了体制障碍，较好地解决了成果转化问题，建立了这一行业高科技产业链，打造了光谱对地探测仪器系列产品。同时，经过多年来的技术推广，我们的产品和技术也得到了地质工作者的认可，为地质科研和找矿提供了有力支撑，产生了良好的经济和社会效益。 宽谱段地物波谱仪 便携近红外矿物分析仪 VNIR 微型成像光谱仪 SWIR 微型成像光谱仪 岩心光谱扫描仪 机载成像高光谱仪　　便携近红外矿物分析仪已达到或超过国外水平　　仪器信息网：相对于进口产品，目前国产高光谱探测仪的技术水平如何?　　修连存：近年来，随着技术进步和国家科研投入的增加，国产高光谱探测仪器技术指标与国外技术指标的差距越来越小，比如我们生产的便携式近红外矿物分析仪、微型成像光谱仪和岩心光谱扫描仪等的技术指标已经达到或超过国外水平。相对来说，其它仪器还有一定的差距，主要是数据质量还有待提高，这需要经历一个过程。　　仪器信息网：您在国内首次研制成功并推广便携式近红外矿物分析仪，请介绍一下技术优势以及目前的应用和销售情况?下一步的研发计划?　　修连存：目前便携式近红外矿物分析仪国际上只有南京中地仪器有限公司独家生产，产品除供应国内市场外，还销往澳大利亚、加拿大、缅甸、印尼和蒙古等国。　　该仪器采用T型分光技术，具有体积小、重量轻、便于携带等特点，仪器配有专业的数据处理软件，可实现野外和室内现场检测，实现岩石无损定性和定量分析，还可用于珠宝鉴定和药品原材料检测。此外，该仪器已经申请了国家专利。　　仪器信息网：国产高光谱探测仪要想得到进一步发展，有哪些问题亟待解决?　　修连存：高光谱探测仪是一种高科技产品，涉及到光学、机械、电子、软件、技术方法和应用等学科，以往注重硬件研究，忽视了技术方法和应用，造成了仪器研制成功之后不知怎样应用的尴尬局面。　　我的体会是：仪器硬件和应用方法各占50%比例，以满足需求为条件，以提高数据质量为主线，避免片面追求指标而无法应用的情况发生。　　一个国产仪器开发者的心声　　仪器信息网：当前，国产仪器与进口仪器的差距大家有目共睹，为此也引起了一次又一次的相关探讨，特别是在成果转化方面一直有诸多叹息。作为一位一直致力于国产仪器开发的科研工作者，您对国产仪器的现状有什么样的评价?在成果转化方面有哪些需要注意的事项?　　修连存：目前国产仪器发展迅速，但是仍在低端仪器徘徊，高端仪器依赖进口，用户喜欢购买进口仪器，这就需要国家政策强力引导。　　另外，科研成果与生产对接严重脱节，缺乏资本运作机制，最近国家出台了成果转换法，解决了科研成果转化体制机制问题，但还需要单位领导克服旧观念，真正落实到位，同时改变科技人员评价机制，从发表论文和获奖档次作为考核指标，转变为绩效考核，真正实现创新和成果转化。　　仪器信息网：在国产仪器研发和推广的道路中必然需要克服很多困难，您是如何做到的?想必您一定有很多切身体会，可否给大家分享一些，与大家共勉?　　修连存：首先认准市场，市场是决定仪器研发和推广成败的关键，没有市场的仪器是无法发展前途的；另外就是持之以恒，保持团队稳定，给团队一个良好的科研环境，合理的待遇；再就是利益共享，共同发展。合影撰稿编辑：叶建