精密镊子

为了避暑，我们有暑假或高温假。 那大家有没有想过，显微镜因为高温会产生一些问题？那这些问题又应该如何避免呢？一旦出现了问题，我们又该如何处理呢? 今天我们就来探讨一下显微镜的日常养护！工业显微镜的安放环境：干净、干燥、防震避免阳光直射恒温、恒湿（空调房间）净化无尘车间清洁工具：清洁液：用于清洁光学、金属、油漆表面。溶液瓶：盛放混合液的容器，方便沾取，避免挥发。镊子：擦拭工具，要求头部细长，便于卷纸，避免尖头过于尖锐，划伤表面。擦镜纸：长纤维制成，避免纸张纤维对光路污染，为降低成本也可使用脱脂棉或脱脂棉线。吹气球：产生气流，吹除物体表面的浮尘及颗粒物。电吹风：用于加热使用粘接剂（如不干胶）的粘合面，以便于分解。羽毛：比较柔软，适合清洁易损表面，如反光镜。放大镜：可以倒转目镜代替，用于微小区域的表面状态观察。清洁液：混合液：由“无水乙醇 : 无水乙醚＝3 : 7混合而成，其中乙醇为有机溶剂，主要担负清洁作用，乙醚为挥发剂；特点是配制及使用方便，清洁效果良好，对人体影响小，缺点是易挥发，易燃，有微量表面残留。中性清洁液：如肥皂水、洗洁精、清洁剂、去污剂等品种，主要用于显微镜机身表面的清洁，不适用于光学器件。除霉剂：专门用于去除光学部件上霉菌污染的化学膏体，效果明显。使用后需要用混合液作二次清洁。压缩空气：罐装高压空气，通过高压高速气流吹掉特殊光学部件表面的附着物，主要用于高度易损表面的清洁，对人体无害，无表面残留。纯净水：纯净水在某些场合也可以作为清洁液的一种，比如电生理试验室的设备经常发现盐类结晶，使用纯净水融化是一种安全的手段。各种光学部件的清洁方法：1、目镜、物镜的清洁： 卷纸方法：如图所示 清洁方法：先用吹气球或压缩气罐将浮尘及坚硬颗粒吹掉。 按右图所示方向从镜片的中心转圈向外沿推，擦拭时注意按压的力度，过度用力可能导致划痕。清洁物镜顶部等细小的透镜时，将纸卷压在镜片上，通过转动镜头擦拭。擦拭时蘸取清洁液，切忌干擦。 2、大面积光学部件的清洁 ： 卷纸方法：如图所示，将擦镜纸卷在食指上。 清洁方法：如图所示，食指在表面上以均匀的压力和速度单向抹向外侧。3、单片独立透镜或滤光片的清洁： 卷纸方法：使用大面积折纸按下图折叠。 清洁方法：如下图左手手持镜片，右手以擦镜纸按箭头所示方向擦拭：4、易损表面的清洁： 清洁方法：部分光学表面属于表面软镀膜，擦拭时极易划伤，需要特别注意 （例如表面镀膜反光镜、荧光滤色镜、部分非球面镜等），擦拭前为避免表面上浮尘 颗粒划伤，先用吹气球或压缩空气吹除。 使用羽毛：将羽毛浸入清洁混合液，取出后甩去多余液体，然后沿着一个方向扫过 镜面。其他注意事项蘸取的混合液不易太多，如蘸取太多应适当甩干。清洁前先哈气，有利于各种污物特别是干涸凝固在光学表面的污物清除。针对某些特殊部位的污渍，使用中性清洁液及润滑剂（非有机溶剂）等。不要重复使用擦拭过擦镜纸，特别是最后一次清洁时。光路污染的判断显微镜的光学部件有物镜、目镜、观察筒、聚光镜和光源聚光镜。光学部件又是由棱镜、透镜等光学零件组成，这些光学零件大部分都密封在各光学部件的内部，通常情况下这些内部光学零件并不容易受到污染。但物镜、目镜、聚光镜、光源聚光镜等仍有部分光学零件的表面暴露在外部。放置在实验室中的显微镜，由于空气中的浮尘，使用显微镜时使用者皮肤接触，说话时产生的唾液飞沫，高倍物镜使用的浸油，液体物质污染的标本表面等种种因素，使得物镜、目镜、聚光镜顶镜、光源出口等外露表面极其容易受到污染，从而影响观察效果。所以，在日常的使用过程中应该经常进行清洁和维护。1、目镜污染的判断 目镜表面污染：指暴露在外部的目镜顶镜污染，主要由空气浮尘、人眼皮肤油脂接触、唾液飞沫等原因造成。通过正面观察往往不容易看到目镜是否被污染。 检查方法：正面观察不容易看到污染现象，当视线偏离光轴一个角度时，表面层特殊的反光现象很容易被看到，如图所示。 目镜内部透镜污染：因经常性的拔出目镜、或自行分解目镜透镜组造成，透镜内部灰尘污染会造成视野中产生点状阴影，但是静止不动时不容易被察觉。 检查方法：目视观察时转动目镜，如果视野中发现有移动的阴影，说明目镜透镜组的某个光学面存在污染。用此方法还可以检查出目镜外表面极其微小的污染点。2、物镜污染的判断 物镜日常使用时，由于工作距离短，顶镜非常容易接触到标本上的浸油、封片胶、水珠等污染物，污染物常常积累在顶镜处，会严重影响观察效果。 检查方法：顶镜由于面积极小，肉眼观察比较困难，检查时需要借助辅助工具如放大镜等，实际工作中可将10X目镜倒过来使用，替代放大镜，见图。经目镜放大后的物镜表面污染可以很容易看到。3、光路中其它部位污染的判断 取下目镜，适当调节光源强度，并按以下方法检查。增加光源强度，视线偏离光轴，可以看到光路中粉尘类污染。如图所示。减弱光源强度，视线平行光轴，可以看到深层光路的污染情况，如中间附件、镜头、出光口等部位。4、光路污染的其它检查方法缩小孔径光栏，可以观察到光路中存在的微小污点、灰尘等类型的污染。拉动光路切换杆，如果发现视野里存在移动的阴影，可以确认污染存在于分光棱镜上。5、图像系统的污染判断一般图像系统的污染，主要体现在采集图像时，显示区域存在可见的阴影。阴影的性质一般是颗粒状异物的遮挡。判断图像系统的污染一般涉及 CCD和“接口适配器”两部分。污染判断顺序：在 C型接口适配器处平稳转动 CCD，同时实时预览同步观察，如果此时阴影在浏览区的位置没有变化，仅仅是图像层转动，则说明污染物在 CCD上。固定“C型接口适配器”处，使用专用工具松开 “适配器安装面”的紧固螺丝，平稳转动 “CCD +适配器”，如果阴影不动则可以判断污染在专用适配器的内部透镜上。如果阴影仍然转动，则污染物很可能在显微镜内部，可参考显微镜部分的判断方法。

对于毫米尺度3D物体的操纵技术在电子转印、精密装配、微机电系统等领域具有重要的应用前景。传统的基于机械夹持的抓取方案（如镊子等）需要针对不同特征的物体进行专门的设计和定制。例如，普通的尖头镊子难以夹持球体，需要在镊子末端设计专门的环形结构，并且具有环形结构的镊子无法夹持直径小于环形的球体。此外，对于平放在基底表面上的薄片状脆性物体（如硅片等）来说，因其无特殊的可夹持特征，使用镊子等工具难以将其从基底表面夹持住。目前，对于毫米尺度的不同形状和尺寸的3D物体进行可控抓取操纵的通用性技术方案仍然面临挑战。近日，清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室的田煜教授课题组提出了一种毫米尺度的喇叭状可控粘附结构及其力学调控方法。喇叭状粘附结构由面投影微立体光刻技术（nanoArch S130，摩方精密）和多步浇铸的工艺方案制备而成，对于多种曲率表面具有良好的自适应接触性能。喇叭状可控粘附结构能够通过接触界面的范德华力作用和负压作用达到~80 kPa的粘附强度，通过外力调控屈曲失稳与基底表面主动脱附，从而实现对于多种三维物体的可控抓取和操纵。该项研究成果以“Trumpet-shaped controllable adhesive structure for manipulation of millimeter-sized objects”为题发表在国际知名期刊《Smart Materials and Structures》上。该研究工作由清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室的博士生李小松完成。原文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-665X/ac262f图1 喇叭状可控粘附结构制备工艺流程图。（a）由面投影微立体光刻技术直接制备得到的蘑菇状结构；（b）通过浇铸得到阴模模具；（c）阴模模具浇铸PU并脱泡；（d）将PDMS球面按压模具得到凹面结构；（e）脱模后的喇叭状结构（dp = 1 mm, h = 1 mm, dt = 1.8 mm, θ =60º）；（f）喇叭状结构的扫描电镜照片。图2 喇叭状粘附结构的粘附性能典型测试力曲线和对应的接触状态演化规律。（a）附着测试模式和（b）脱附测试模式对应的典型法向力测试曲线；（c）附着测试模式和（d）脱附测试模式对应的接触界面状态演化过程；（e）附着测试模式下喇叭状粘附结构的粘附力和预载荷之间的关系；（f）脱附测试模式下喇叭状粘附结构的粘附力和剪切距离的关系。图3 基于内聚力模型的喇叭状可控结构的有限元仿真与界面法向应力演化规律机理。（a）接触-脱附测试过程；（b）接触-卸载-剪切测试过程；（c）接触-卸载-扭转过程中喇叭状粘附结构的变形行为；（d）附着测试过程和（e）脱附测试过程中接触界面法向应力的演化规律，其中紫色的箭头表示法向应力分布的变化方向。图4 喇叭状可控粘附结构对不同大小、不同形状、不同质量、不同材质物体的操纵效果。（a）集成喇叭状粘附结构的操作器；（b）喇叭状粘附结构抓取、转移和释放物体的典型操作步骤；喇叭状粘附结构用于转移多种毫米尺度（c）平面物体和（d）曲面物体的展示；（e）喇叭状粘附结构用于操纵LED灯珠完成THU字样柔性电路装配的展示；（f）喇叭状粘附结构用于水下环境操纵曲面物体的展示。官网：https://www.bmftec.cn/links/10

2022年9月8日，摩方精密被日本精密工学会正式授予“日本精密工学会制造奖”，成为全球第三家获得该奖项的非日本本土企业，也是第一家来自中国的企业，而此前获得过此殊荣的国外企业，只有德国的两家公司。这也是摩方精密继获得国际光学工程学会棱镜奖、TCT2022最佳硬件及聚合物系统奖后，再次斩获国际重量级奖项。 日本精密工学会成立于1933 年，到目前为止，在全球范围内已拥有包括高等院校、研究机构以及知名企业在内的5500多个成员，在世界精密制造工业领域中，尤其是在精密设计、精密加工、精密机械、精密计量、环境工学、表面材料、医学器械等诸多领域，始终占据着领导者地位。日本精密工学会设奖目的在于，一方面奖励具有卓越的开发力和工业改善力的优秀新型产品或具有促进制造业发展作用的高新技术；另一方面奖励在精密工程领域开发出具有高社会价值产品和技术的优秀企业，以肯定他们的努力和贡献，支持他们进一步发展。因此，此次获奖，无疑对摩方精密在精密加工制造领域的技术实力和突出贡献给予了高度的肯定和莫大的鼓励。摩方精密作为全球微纳3D打印和精密加工领域先行者和领导者，今后将凭借领先于行业的卓越技术实力，为全球制造产业的发展、科学技术的进步做出更大的贡献。

对于毫米尺度3D物体的操纵技术在电子转印、精密装配、微机电系统等领域具有重要的应用前景。传统的基于机械夹持的抓取方案（如镊子等）需要针对不同特征的物体进行专门的设计和定制。例如，普通的尖头镊子难以夹持球体，需要在镊子末端设计专门的环形结构，并且具有环形结构的镊子无法夹持直径小于环形的球体。此外，对于平放在基底表面上的薄片状脆性物体（如硅片等）来说，因其无特殊的可夹持特征，使用镊子等工具难以将其从基底表面夹持住。目前，对于毫米尺度的不同形状和尺寸的3D物体进行可控抓取操纵的通用性技术方案仍然面临挑战。近日，清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室的田煜教授课题组提出了一种毫米尺度的喇叭状可控粘附结构及其力学调控方法。喇叭状粘附结构由面投影微立体光刻技术（nanoArch S130，摩方精密）和多步浇铸的工艺方案制备而成，对于多种曲率表面具有良好的自适应接触性能。喇叭状可控粘附结构能够通过接触界面的范德华力作用和负压作用达到~80 kPa的粘附强度，通过外力调控屈曲失稳与基底表面主动脱附，从而实现对于多种三维物体的可控抓取和操纵。该项研究成果以“Trumpet-shaped controllable adhesive structure for manipulation of millimeter-sized objects”为题发表在国际知名期刊《Smart Materials and Structures》上。该研究工作由清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室的博士生李小松完成。原文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-665X/ac262f图1 喇叭状可控粘附结构制备工艺流程图。（a）由面投影微立体光刻技术直接制备得到的蘑菇状结构；（b）通过浇铸得到阴模模具；（c）阴模模具浇铸PU并脱泡；（d）将PDMS球面按压模具得到凹面结构；（e）脱模后的喇叭状结构（dp = 1 mm, h = 1 mm, dt = 1.8 mm, θ =60º）；（f）喇叭状结构的扫描电镜照片。图2 喇叭状粘附结构的粘附性能典型测试力曲线和对应的接触状态演化规律。（a）附着测试模式和（b）脱附测试模式对应的典型法向力测试曲线；（c）附着测试模式和（d）脱附测试模式对应的接触界面状态演化过程；（e）附着测试模式下喇叭状粘附结构的粘附力和预载荷之间的关系；（f）脱附测试模式下喇叭状粘附结构的粘附力和剪切距离的关系。图3 基于内聚力模型的喇叭状可控结构的有限元仿真与界面法向应力演化规律机理。（a）接触-脱附测试过程；（b）接触-卸载-剪切测试过程；（c）接触-卸载-扭转过程中喇叭状粘附结构的变形行为；（d）附着测试过程和（e）脱附测试过程中接触界面法向应力的演化规律，其中紫色的箭头表示法向应力分布的变化方向。图4 喇叭状可控粘附结构对不同大小、不同形状、不同质量、不同材质物体的操纵效果。（a）集成喇叭状粘附结构的操作器；（b）喇叭状粘附结构抓取、转移和释放物体的典型操作步骤；喇叭状粘附结构用于转移多种毫米尺度（c）平面物体和（d）曲面物体的展示；（e）喇叭状粘附结构用于操纵LED灯珠完成THU字样柔性电路装配的展示；（f）喇叭状粘附结构用于水下环境操纵曲面物体的展示。

近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员高克林、管桦实验团队与研究员史庭云理论团队，联合加拿大新不伦瑞克大学教授严宗朝、加拿大温莎大学教授G. W. F. Drake、海南大学教授钟振祥、浙江理工大学讲师戚晓秋等实验团队，在少电子原子体系——锂离子精密谱研究中取得重要进展。该研究将6Li+离子23S和23P态超精细结构劈裂的测量精度提高至10kHz水平，并精确确定了6Li原子核的电磁分布半径(Zemach半径)。这一基于原子精密光谱的工作独立于原子核模型，为揭示锂原子核结构、特别是6Li核的奇特性质以及检验相关的核结构模型提供了重要依据。该工作将进一步促进Li+离子精密光谱的实验和理论研究，推动少核子体系核结构理论与实验的开展。 　　少电子原子体系(如氢、氦原子以及类氢、类氦离子等)精密谱的实验与理论研究在检验束缚态QED理论、确定精细结构常数、获取原子核结构信息以及探索超越标准模型的新物理中颇具应用价值，是当前精密测量物理的重点方向。 　　高克林、管桦实验团队与史庭云理论团队等合作，开展类氦锂离子精密谱研究已逾十年。该团队基于电子碰撞电离方案研制了一台亚稳态Li+离子束源装置，各项性能指标(束流强度、发散角、稳定度等)均达到同类装置较高水平。该研究利用该装置产生的离子束，采用饱和荧光光谱测量方法精确确定了7Li+离子23S1和23PJ能级的精细结构和超精细结构劈裂，不确定度小于100kHz。该团队将实验与理论相结合，精确确定了7Li原子核的Zemach半径。 　　在饱和荧光光谱方法中，该研究受制于谱线的渡越时间展宽，得到的兰姆凹陷线宽达50MHz，大于谱线的自然线宽(3.7MHz)，由此得到的测量结果具有较大的统计不确定度。为了进一步提高测量精度，该工作利用三驻波场光学Ramsey技术消除谱线的渡越时间展宽，获得线宽约5MHz的Ramsey干涉条纹，统计不确定度减小至kHz量级；通过抑制量子干涉效应、一阶多普勒效应、二阶多普勒效应、Zeeman效应以及激光功率等各项系统误差，实现了10kHz精度的6Li+离子23S1和23PJ能级的超精细结构劈裂。该超精细结构劈裂的测量精度较先前结果提高5~50倍。在理论方面，该团队计算了包括高阶量子电动力学(QED)效应在内的6,7Li+离子23S和23P态超精细劈裂。该研究包含完整的mα6阶相对论和辐射修正，理论精度较先前结果有所提升，且理论与实验符合程度较好。科研人员通过比较6,7Li+离子的理论计算和实验测量值，得到6Li和7Li原子核的Zemach半径分别为2.44(2)fm和3.38(3)fm，确认了7Li的核Zemach半径比6Li的大40%这一反常现象，并发现了由6Li+的23S态超精细劈裂确定的Zemach半径与核物理方法得到的值3.71(16)fm存在显著差异，表明6Li核可能具有反常的核结构。该成果将进一步推动更多相关理论和实验的发展。 　　相关研究成果发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院青年创新促进会和中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。锂离子Ramsey光谱测量

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。

南京航空航天大学机电学院与上海航天控制技术研究所共建“精密超精密制造技术联合实验室”签约暨揭牌仪式近日举行。 　　南航机械制造及其自动化学科是国家重点学科。上海航天控制技术研究所的业务涉及弹、箭、星、船、器各领域，军民融合已形成良性发展。　　双方相关负责人表示，成立联合实验室可充分发挥双方技术与人才优势，实现在先进制造领域的全面战略合作 希望双方加强产学研合作，使联合实验室成为人才培养的平台、先进制造技术交流的平台。希望联合实验室不断提高自主创新能力，为我国航天事业的发展提供强有力的技术支持。

2022年10月10日，沈阳富创精密设备股份有限公司（证券代码：688409）在上交所举行线上上市仪式。　　沈阳富创精密设备股份有限公司本次公开发行股票5,226.34万股，发行价格69.99元/股，新股募集资金总额365,791.07万元，发行后总股本20,905.34万股。沈阳富创精密设备股份有限公司主营业务为半导体设备精密零部件的工艺研发和制造。2021年度，公司实现营业收入84,312.82万元，净利润12,144.72万元。公司位于辽宁省沈阳市。

十几年前，当数位战略科学家聚首探讨精密测量物理学科发展走向时，他们预判中国会一步步缩小和国际先进水平的差距，有一天会走在国际前沿，甚至引领发展。他们没料到的是，这一天来得如此之快，当然也没料到“卡脖子”同样来得很快。当下，世界正经历百年未有之大变局，科研环境也发生了巨大变化。所幸十几年前，在国家自然科学基金等的资助下，我国布局了一批前瞻性、引领性的基础研究。在国家自然科学基金重大研究计划——“精密测量物理”项目稳定资助下，我国不仅在精密测量领域取得了多项“世界最好”“精度最高”的成就，凝聚、培养了一支队伍，大大增强了在该领域的国际话语权和竞争力，还辐射带动了相关学科发展。“算是对我们10年‘打工’的鼓励吧。”谈及“精密测量物理”重大研究计划的研究成果对相关学科的引领带动作用，中国科学院院士，华中科技大学、中山大学教授罗俊的语调中透着实现“小目标”的轻松。实际上，这项超前布局的研究计划仅酝酿谋划就用了5年时间。此后在研10年，“聚队伍、聚智慧、聚重点、聚资源、聚突破”，项目成果全面超越预期目标。“十几年前，国家自然科学基金支持一批科研人员开展精密测量物理研究确实很有开拓性。”罗俊告诉《中国科学报》，“这项研究计划虽然圆满结题了，但精密测量永无止境，精益求精是无尽的追求。”破局，始于“香山科学会议”2008年7月，第327次香山科学会议（创立地点及会址在北京香山）破例在位于湖北省武汉市的华中科技大学召开。7位院士、50余位物理学家相聚喻家山，参加为期3天的“精密测量物理和方法”主题研讨会。“在香山科学会议之前，叶老师（中国科学院院士叶朝辉）和几位专家动念提出开展‘精密测量物理’研究，是因为我们遇到了一些问题。”罗俊回忆说，“当时我国很多学科面临怎样向前沿延伸的困境。一个严峻的现实是，我们的科研仪器基本全靠进口。别人生产的仪器卖给我们之前，实验室里该做的研究都做完了，我们一直跟在后面做，这样很难触及科学最前沿。”没有自己的仪器，跻身前沿都很难，更别说超越引领。科研仪器如此重要，但问题是，这种尖端的科研仪器谁来研制？在此背景下，叶朝辉等人提出了“精密测量物理”的概念。“我们现在对‘精密测量物理’有很多期待，赋予它很多内涵。但当时的出发点和最基本的想法就是做出一套最先进的仪器给科学家用。”罗俊说，“要挺进学科最前沿，验证物理学家的想法，进行实验研究，必须有自己的仪器设备。”香山科学会议后，叶朝辉、罗俊等人在国家自然科学基金支持下，开始推动重大研究计划立项，在数理科学部的主持下，组织双清论坛进行论证。2013年，“精密测量物理”重大研究计划获准立项。引领，辐射学科带动人才按照该重大研究计划最初的设计，研究目标分为三部分。一是精密测量工具仪器研制，以时间频率测量为代表，将光频这些和国际水平差距较大且非常基础的测量仪器“做上去”；二是在更高精度上测量物理基本常数并检验物理基本规律，这是精密测量物理的难点和重点；三是研究精密测量新体系，发展新方法和新技术，不断突破测量极限，包括突破标准量子极限等。实际上，在该重大研究计划执行的10年中，他们不仅圆满完成了三大目标，还屡屡取得突破性进展，获得多项“世界最好”“精度最高”的成就。“这项重大研究计划的特点之一是带动了整个中国精密测量物理学科的发展。”中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员詹明生说，“也带动了其他一些项目，辐射和延伸到了相关领域，比如影响了中国科学院的先导科技专项，带动基于原子分子的物理研究向精密测量物理延伸。”中国科学院国家授时中心研究员张首刚认为，该重大研究计划的意义在于10年前就有了明确目标，把精密测量这项前沿基础研究和国家战略需求相结合，从而做出一系列方向性、引领性的研究工作。“通过国家自然科学基金项目牵引，这些年我国精密测量物理研究队伍不断壮大，并从基础研究向前沿基础研究推进。”张首刚说，“我们不但超额完成了该重大研究计划的各项指标，还产生了原创性的想法，取得一批‘国际首次’级的成果，并在部分领域领先国际。”“量子精密测量是精密测量物理的一个前沿方向，很多微弱信号测量，比如引力波探测、量子操控、原子分子和光物理等研究都离不开精密测量。”上海交通大学教授张卫平补充道，“这个项目将我们的学术生涯和国家战略需求完美对接起来，我觉得最大成果之一是凝聚并培养了一支队伍。”清华大学教授尤力同样认为，这是个高瞻远瞩的研究计划。“过去四五年，国际科研环境发生了巨变，出现了更多的不确定性。我们必须科学上自主、技术上独立。好在我们进行了预研，建立了这么一支队伍。”求精，追求永无止境精密测量物理对实验条件要求极高，数千米外的振动、电流波动、地球磁场，甚至空气温湿度都会影响测量精度。为避免外界扰动，30多年前，罗俊等人就将实验室建在位于喻家山的一个山洞里。在罗俊团队的引力常数测量进行到关键时期时，地方政府按规划准备在喻家山下修一条路。“修路会引发两个问题：一是山体稳定性发生变化，这些微小变化会导致实验环境不稳定；二是修路过程中及修好后，车辆经过产生的震动会影响测量精度。”了解到罗俊的担忧，华中科技大学和武汉市都非常支持实验研究。最后，武汉市调整道路规划，终止了道路修建。得益于安静的实验环境，罗俊团队测出了世界上测量精度最高的G值（引力常数）。至今，该数值仍保持着世界第一的纪录。“精密测量物理要测的通常是非常小的数值，它无限趋近于‘0’，但永远不会达到‘0’。例如，我们进行粒子、量子、多粒子纠缠等前沿研究，背景补偿（抵消环境磁场的影响）做得越好，测量结果就越准。”尤力感慨地说，“我们测一个量，总希望向小数点后再多推一位，但最终要推到什么地方、推到什么程度，没有人知道。所以精密测量物理没有止境，需要长期坚持，也需要长期支持。”“精密测量的本质是永无尽头。”罗俊说，“精密永无止境。这种无限精密、精益求精的特点造就了精密测量物理研究者不断提高精度、不断开发新技术，挑战新极限的信念。”传承，精密测量精神“我们常说十年磨一剑，从事精密测量物理研究真的需要长期积累。”华中科技大学教授胡忠坤说，“它需要10年、20年，甚至更长时间才有可能见到成效，因此研究者要耐得住寂寞，但也需要得到长期稳定的支持。”“精密测量物理有两个特点：一是高精尖，二是研究周期特别长。”山西大学教授张靖补充说。20世纪90年代初，张靖还在华中科技大学读本科，有时会到位于喻家山山洞的实验室上课。他记得当时山洞两边都是实验室，里面很安静，感觉很神秘。“精密测量物理研究不是三两个人花两三年时间就能取得成果的。罗老师选择在山洞里做实验，还带出一支队伍，一步步把精度提高再提高，确实很有魄力。”张靖说。“我们国家的科学研究已经形成了崭新的局面，上了一个历史性的新台阶。现在我们山洞的实验条件是30年前根本无法想象的，每个实验室都‘鸟枪换炮’，不知道好到哪儿去了。”罗俊说，“但当初也没觉得条件多艰苦，因为有兴趣、有追求，希望能精益求精，所以并未在意‘苦’还是‘不苦’。”“进行精密测量物理研究，总是想精益求精，把精度提高点，再提高点。”清华大学教授尤力对《中国科学报》说，“进实验室打开仪器，我们就知道北京地铁4号线列车什么时间进站、什么时间出站，地铁运转产生的磁场会严重影响原子能级……”尽管北京地铁4号线从清华大学、北京大学两所高校旁通过时采取了一系列减震措施，但轻轨列车进站减速、出站加速时电流变化产生的磁场，还是会影响1.5公里外清华大学的原子分子与光物理实验。磁场变化会引起原子能级移动，给光学测量带来不确定性，使科学家无法判断是否出现了误差。虽然研究人员已经习惯在夜深人静时做实验，但很多扰动仍无法避免。“我们做原子分子与光物理研究时，原子的磁矩就像一块小磁石，它周围的磁场扰动会让原子磁矩抖动，导致测量信号不确定。”尤力说，“环境中各种扰动、噪声、磁场等都会影响测量结果。”尤力团队曾对实验室环境进行检测，不只地铁4号线列车进出站，包括地球磁场、实验室照明电路，甚至光学实验平台上的金属器件（螺丝钉、钻头等）所带磁性都会影响测量精度。“这些磁场是‘躲不掉’的，那就想办法把它‘干掉’。”尤力说。在多次测量、分析、计算的基础上，尤力团队创造性地应用了“背景补偿”这样一个解决方案。简单地说，就是针对一些无法改变的干扰因素，比如地球磁场、实验室电流磁场等，研究人员先测出环境磁场强度，计算出平均值，然后绕制一个通电线圈，使其产生相反的磁场，用“前置反馈”的手段，将环境磁场的磁力抵消。“用‘前置反馈’补偿（抵消）背景磁场是个亮点。”中国科学院院士，华中科技大学、中山大学教授罗俊说，“虽然‘前置反馈’不是新概念，但要把它做成，需要很好地掌握背景磁场，用它解决问题简单、高效。”“我们用的物理概念并不新鲜，但它能解决实际问题。”尤力说，“我们用一块电路板就解决了问题，同很多兄弟单位分享了这项技术，能为大家做点事我很高兴。”在反馈补偿技术的“加持”下，尤力团队取得了一系列重要突破。他们突破了标准量子极限测量非经典双数态新体系，解决了双数态确定性制备难题，该体系在原子数、原子数涨落、压缩系数以及相干性等多项重要指标上远超国际同类实验。团队通过调控量子相变过程，解决了传统动力学制备方法所存在的问题，在国际上首次确定性地制备了大粒子数双数态87Rb原子玻色爱因斯坦凝聚体。目前，该实验平台能在40秒内确定性地制备约1万个粒子组成的多体纠缠态，从非纠缠的初态到双数态凝聚体的转换效率高达（96±2）%。该双数态的量子噪声的压缩度为（13.3±0.6）dB，是国际同类实验中最好的指标。双数态的相干性更是达到了接近理想值的0.99，远优于此前国际上最好的0.9。由此，实验可以表征的纠缠粒子数也是目前能确定性制备量子纠缠数目的世界纪录。这项工作大大提高了双数态在精密测量中的实用性，首次验证了量子相变可以作为制备多体量子纠缠态的有效手段，为纠缠态的制备提供了新思路。追求极限, 刷新“钙帮”世界纪录近年来，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员高克林团队研制出不确定度为 3×10-18（相当于105亿年不差1秒）、稳定度为6.3×10-18@524000s的钙离子光频标，成为第五种不确定度指标达10-18水平的光频标、第二种稳定度达10-18量级的离子光频标，并研制出目前搬运距离最远的光钟，实现精度达到10-16的钙离子光频的溯源测量。该成果被国际时间频率咨询委员会推荐为次级秒定义。“钙离子有很多优点，比如其光频跃迁是搭建高精度光频标的理想参考，可有效抑制离子特有的微运动频移。其离子的量子态制备、激光冷却及钟跃迁探测所用的激光均可用商品化的半导体激光器发射，因此极有可能实现广泛应用。”高克林说，“但是钙离子光频标也面临两个世界级难题：一是钙离子对磁场非常敏感；二是钙离子在室温下对黑体辐射效应（环境温度）敏感。”频率标准研究对外场控制（环境中各种效应，如振动、噪声、磁场和温度等）的要求非常高，国际上许多光频标研究机构已经放弃参考钙离子搭建高精度光频标。目前，国际上仅有锶原子光频标、镱原子光频标、铝离子光频标，以及镱离子光频标的不确定度达到10-18量级。“能否直面这些国际难题，将钙离子光频标推进至更高精度是我们面临的艰巨挑战。”高克林说，“在叶朝辉、罗俊院士领导的精密测量项目专家组与频标科学家王义遒、王育竹、李天初等人的关心和支持下，我们一步步解决了这些难题，将钙离子光频标推至国际第一方阵。”为进一步提高钙离子光频标的性能，研究人员通过改进钟跃迁激光性能，建立了第二台钙离子光频标并进行比对，大幅降低了电四极频移、光频移和微运动频移，实现了不确定度达5.5×10-17、稳定度达7×10-17的钙离子光频标。2018年，团队通过“魔幻射频囚禁场”抑制了微运动频移，又通过降低黑体辐射频移、改进光频标伺服软件等措施，进一步将钙离子光频标不确定度提升至2.2×10-17。2019年，通过对两台钙离子光频标长达31天的频率比对，研究人员测得稳定度达到6.3×10-18@524000s。为降低钙离子光频标黑体辐射频移的影响，团队将离子阱置于液氮低温环境中，使黑体辐射频移对温度的敏感度降低了约两个数量级。与国际上采用的液氦系统相比，液氮系统造价低廉、操作简单。但缺点是使用中液氮会蒸发，系统运行时液氮容积变化易造成离子位置移动，从而导致荧光信号损失。为解决低温系统问题，研究人员反复迭代和纠错，并采用清华大学教授尤力团队的“前置反馈”技术，大幅降低了背景磁场噪声。最终，该团队在国际上首次实现了液氮低温钙离子光频标，不确定度达到3×10-18。2020年，该团队实现钙离子光频标系统集成、可靠和高精度运行等关键技术突破，研制出一台精度24亿年偏差不到1秒的可搬运钙离子光钟，首次将钙离子光频测量精度推进到国际最高水平，并实现从武汉到北京千公里级车载搬运。“研究钙离子的人称自己为‘钙帮’。”高克林说，“在实验关键时期，大家加班轮岗的故事很多，但没人觉得辛苦，因为热爱，所以乐在其中。”在精密测量领域实现量子优势前不久，中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟，中国科学技术大学教授陆朝阳等基于“九章二号”中自主设计的受激双模量子压缩光源，结合非线性干涉仪，提出并演示了一种新方案来实现可扩展的、无条件的、鲁棒的量子精密测量优势。相关成果发表于《物理评论快报》。“实际上，该成果是在‘精密测量物理’重大研究计划前期工作的基础上衍生出的一项新成果。”陆朝阳告诉《中国科学报》。“精密测量物理”重大研究计划有几个子研究方向，其中中国科学技术大学团队的目标更具探索性质，主要是基于单光子和纠缠光子探索精密测量的新原理、新方法。在研期间，团队基于高品质单光子和多光子纠缠突破超越标准量子极限，在国际上首次同时解决了单光子源的三个关键问题，实现国际上综合性能最优秀的单光子源。“制备单光子源是这个重大研究计划中的一项代表性工作。”陆朝阳解释说，“进行量子精密测量或量子计算时，有用的是单光子源。这就像幼儿园小朋友‘排排坐’，如果有100个小朋友，每个小朋友坐一条板凳是理想状态。但自然界的光源（灯光或阳光）是热光源，它们衰减之后只有约8%是单光子（相当于一个小朋友坐一条板凳），约90%是‘空板凳’，另有2%是两个或多个光子（一条板凳上坐多个人）。在量子技术中，‘空板凳’无法用于测量，而一条板凳坐多个人会引起测量误差。因此，科学家要在实验室通过主动量子调控制造一种非经典的量子光源。”精密物理测量往往会受一些在原理上都无法避免的“散粒噪声”的影响。因此，任何测量都存在精度极限。不过，量子光源可以打破这种物理极限。中国科学技术大学团队用制备出的新光源进行测量，发现它比之前用激光光源测量的精度提高了0.6dB，而且首次实现了强度压缩。此后，该团队又研发出“九章”系列光量子计算原型机。在“九章二号”的相关研究中，团队受到激光的启发，发明了一种受激辐射放大量子光源的新方法。在调节这种新光源的位相时，他们意外发现数据对相位特别敏感。“我们当时灵机一动，想利用这个现象做量子精密测量。”陆朝阳说。抱着试试看的想法，研究人员基于“九章二号”中自主设计的受激双模量子压缩光源，结合非线性干涉仪，提出了一种新方案来达到海森堡极限。该方案同时具有可扩展性、无条件优势、对外部光子损失鲁棒等优点。在未扣除任何实验噪声的情形下，在相位测量实验中直接观察到的单光子信息量（用于衡量测量的精度），达到了目前国际最高水平。精密物理测量领域有一个共识：如果把精度向前推进一个数量级（10倍），就有可能发现新物理、新规律。这一次，中国科学技术大学团队基于量子受激光源发展出新的量子精密测量技术，将测量精度极限提高了5.8倍。“学术界将量子计算在特定问题上的能力超越经典的超级计算机的里程碑称为‘量子计算优越性’。现在，类似的，我们又首次实现了‘量子精密测量优越性’。”陆朝阳说，“这有点像立体农业中塘中养鱼、塘泥肥田，在国家的整体布局下，量子信息的基础研究不仅开花结果，还可催生肥鱼。”

德国“工业4.0”与”中国制造2025“发展战略，对高端装备中的超精密测量精度要求越来越高。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。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。激光束通过分光镜后，分成两束激光（参考光束和测量），分别经两个角锥反射镜反射后平行于出射光返回，通过分光镜后进行叠加（两束激光频率相同、振动方向相同且相位差恒定，即满足干涉条件），产生相长或相消。反射镜每移动半个激光波长，将产生一次完整的明暗干涉现象，通过接收到的明暗条纹变化及电子细分，即可求得距离变化（距离=干涉条纹数*激光半波长）。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作。激光干涉仪原理构造激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器，根据测量原理分为脉冲法和相位法。脉冲激光测距法由于激光发散角小，激光脉冲持续时间极短，瞬时功率极大可达兆瓦以上，可以达到极远的测程，广泛应用在地形地貌测量、地质勘探、工程施工测量、飞行器高度测量、人造地球卫星相关测距、天体之间距离测量等方面。第二届精密测量技术与先进制造网络会议期间，清华大学与哈尔滨工业大学两位专家将分享激光精密测量技术、仪器及应用。部分报告预告如下，点击报名  》》》清华大学精密仪器系系副主任/副教授 谈宜东《激光干涉精密测量技术、仪器及应用》（点击报名）谈宜东，清华大学精密仪器系长聘副教授，博士生导师，副系主任；基金委优秀青年科学基金获得者，英国皇家学会牛顿高级学者，教育部创新团队负责人。中国电子信息行业联合会光电产业委员会副会长、中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会常务理事。主要从事激光技术和精密测量应用等方面的研究工作。作为负责人承担国家自然科学基金，装发和科工局测试仪器领域关键技术攻关项目，科技部重点研发计划课题，军科委基础加强，重大科学仪器专项等多个项目。在Nature Communications, PhotoniX, Optica, Bioelectronics and Biosensors, IEEE Transactions on Industrial Electronics等期刊发表SCI论文100余篇，授权发明专利37项，在国际会议Keynote/Plenary/Invited报告60余次。先后获日内瓦国际发明展金奖，中国激光杂志社主编推荐奖，中国光学工程学会技术发明一等奖，中国电子学会技术发明一、二等奖多项。【报告摘要】 以传统激光干涉为引，介绍清华大学激光精密测量及应用团队在双频激光器、干涉仪及在光刻机中的精密测量应用，并拓展到空间引力波测量。针对传统干涉测量需要配合靶镜的局限性，提出激光回馈测量原理，实现了无靶镜纳米测量，攻克了航空航天、先进制造和国防安全领域的无靶镜测量难题，并开展了多种应用研究，包括：位移测量、激光侦听、高精度激光测距及雷达技术等。哈尔滨工业大学副研究员 杨睿韬《短脉冲光频梳激光测距技术》（点击报名）杨睿韬，哈尔滨工业大学副研究员，博士生导师。研究方向为超精密激光干涉测量，重点攻关短脉冲/光频梳生成与稳频、光梳激光测距等关键技术，承担国家重点研发计划课题/子课题、国自然面上等项目，参与国家科技重大专项、欧盟计量联合研究计划等项目。获中国计量测试学会科技进步一等奖(序4/6)、全国优秀博士学位论文提名等奖项。担任国际SCI期刊Photonics客座编辑。发表学术论文20余篇，申请发明专利10余项，出版专著1部。指导哈工大优秀本科/硕士毕业论文共5人，指导大学生光电设计竞赛国赛一等奖等2项。【报告摘要】 激光测距技术是大范围、高精度空间几何量测量的核心技术基础。短脉冲光频梳的诞生极大的推动了该技术领域的发展，其独特的时域短脉冲序列、频域等间隔梳状多光谱特征，不仅大幅提高了经典的飞行时间、调制波测相、多波长干涉等测距方法的性能，更引领了一系列新型激光测距方法的发展。本报告分析了短脉冲光频梳激光测距方法及趋势，介绍了项目组在短脉冲光频梳激光测距领域的最新进展。更多详细日程如下：第二届精密测量与先进制造主题网络研讨会报告时间报告题目报告嘉宾单位职称12月14日上午09:00-09:30纳米级微区形态性能参数激光差动共焦多谱联用测量技术及仪器赵维谦北京理工大学 光电学院院长09:30-10:00扫描白光干涉表面形貌测量技术：原理及应用苏榕中国科学院上海光学精密机械研究所研究员10:00-10:30先进封装工艺中三维几何尺寸监控的挑战与布鲁克白光干涉技术的计量解决方案黄鹤布鲁克（北京）科技有限公司应用经理10:30-11:00激光干涉精密测量技术、仪器及应用谈宜东清华大学 精密仪器系系副主任/副教授11:00-11:30关节类坐标测量技术于连栋中国石油大学（华东）教授12月14日下午14:00-14:30基于相位辅助的复杂属性表面全场三维测量技术张宗华河北工业大学教授14:30-15:00短脉冲光频梳激光测距技术杨睿韬哈尔滨工业大学副研究员15:00-15:30机器人精密减速器及关节测试技术程慧明北京工业大学 博士研究生15:30-16:00纳米尺度精密计量技术与国家量值体系施玉书中国计量科学研究院纳米计量研究室主任/副研究员16:00-16:30尺寸测量，从检验走向控制与孪生李明上海大学教授为促进精密测量技术发展和应用，助力制造业高质量发展，仪器信息网联合哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院，将于2023年12月14日举办第二届精密测量技术与先进制造网络会议，邀请业内资深专家及仪器企业技术专家分享主题报告，就制造中的精密测量技术等进行深入的交流探讨。报名页面：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/precisionmes2023/

用于精密原型件、功能部件制造的摩方PμSL技术3D打印机，是一种无需模具的精密自由成型增材制造方法。可以替代传统精密注塑成型进行小批量生产，快速实现原型、功能件验证。摩方PμSL超高精密3D打印机拥有全球领先的超高打印精度（2μm/10μm/25μm），高精密的加工公差控制能力（±10μm/±25μm/±50μm），配置韧性树脂、硬性树脂、耐高温树脂、生物树脂等打印材料，使得摩方3D打印系统可直接成型精密塑料结构件和功能器件，无需再经过抛光、打磨、喷涂等后处理工艺。以下为部分工业案例分享：01大型连接器 打印设备 S240 打印材料 HTL 特 点 整体大小：模型整体尺寸为80*75*5 mm³，其上含有2864个异形pin孔结构，孔最小特征为0.15 mm模型采用20μm层厚打印，细节尺寸的公差在±25μm内；其精度可媲美精密注塑02内窥镜端座 打印设备 P140 打印材料 HTL 特 点 整体结构一次成型，无需组装包含多处薄壁结构，包括长度4mm，壁厚70μm的3条管道结构快速成型，可实现短时间内小批量定制样件细节公差保持在±0.025mm03CPU插座 打印设备 S140 打印材料 HTL 特 点 总共2170个梯形截面的小孔，小孔边长为0.3-0.65mm每个小孔中均含有微小的突变台阶结构样件细节公差保持在±0.025mm04微流控芯片模具 打印设备 S240 打印材料 HTL 特 点 整体尺寸：88 × 35 × 1.6 mm³含有外凸的管道结构，凸出高度为0.06mm，管道宽度为0.2mm能达到很好的表面质量和很低的表面粗糙度官网：https://www.bmftec.cn/links/4

日本关西学院大学一个研究团队20日宣布，他们研发出一种超精密尺子，可用于测量纳米级别的尺寸。　　这个团队来自关西学院大学理工学系。他们研制的这种尺子以硬度仅次于钻石的碳化硅为主要材料。碳化硅质地坚硬，很难加工，研究人员为此专门开发出一种新的加工技术。他们把碳化硅放入超真空环境中加热到约2000摄氏度，再对其表面进行切削。　　采用这一加工技术，研究人员成功使碳化硅材料表面形成了阶梯状构造，阶梯的每级“台阶”为0.5纳米，相当于尺子的一格刻度。据介绍，研究人员还能把“台阶”的高度做成0.76纳米和1纳米。　　研究人员表示，这种超精密尺子可广泛应用于超精密仪器、计算机中央处理器、大规模集成电路等诸多涉及纳米技术的领域。新型尺子的耐腐蚀性也比传统的硅制精密尺子更胜一筹。

测量是科学技术的基础，以量子精密测量为代表的先进测量技术成果不断涌现，必将进一步提高人类科技发展水平，变革生产制造模式，促进社会经济发展转型升级。但前沿技术的落地应用首先要弥合技术的信息鸿沟。国仪量子联合权威专家团队，与新能源、半导体、生命科学、医疗健康、能源勘探、航空航天、 基础科研、计量学等领域的一线行业伙伴，联合编撰了《量子精密测量行业赋能白皮书》。白皮书从用户维度出发，分为技术简介与产业应用两大版块，通过大量的案例切入行业痛点，并针对性提出赋能解决方案。完整白皮书欢迎扫码/点此下载作为国内量子信息产业化的引领者，国仪量子团队长期从事量子精密测量这一前沿技术的探索，并率先开启了量子信息产业化实践。通过白皮书，国仪量子希望让广大行业伙伴了解量子科技的最新成果和创新思维，共同将量子精密测量这一先进测量技术打造为服务产学研用的普惠技术。

近日，上海市科学技术委员会向通过验收的复旦大学上海市超精密光学工程技术研究中心授牌。至此，经过一年的筹备建设，复旦大学上海市超精密光学工程技术研究中心正式成立。　　2013年底，上海市科委组织专家对复旦大学上海市超精密光学工程技术研究中心进行了验收。上海市科委领导、业内专家以及复旦大学副校长金力，科技处处长殷南根、副处长胡建华，信息科学与工程学院院长郑立荣、党委书记周立志、副院长刘冉以及中心成员20余人参加验收。　　金力副校长表示，学校将对中心的发展给予大力支持，希望中心积极对接国家重大需求、在协同创新，工程化方面加大力度，引领超精密光学制造工程技术领域的发展。　　工程中心主任徐敏教授汇报了工程中心目前的研究工作和取得的成绩。通过现场考察，超精密光学工程技术研究中心的建设工作得到了与会专家的一致肯定。之后，工程中心副主任、光科系主任陆明教授参加了上海市科委验收答辩，得到了与会专家的高度评价并通过验收。　　据悉，上海超精密光学制造工程技术研究中心由超精密光学制造技术研发室、超精密光学检测与表面评定技术研发室、超精密光学应用技术研发室、超精密光学工艺仿真模拟技术研发室和超精密光学系统设计研发室组成。并设有1个产业化创新研究管理办公室和中心管理办公室。　　超精密光学工程技术是关系国家安全和科技发展的关键技术，是衡量一个国家工业发展水平以及自主创新能力的主要标志之一。我国在该领域的科技水平尚不能满足此类零部件的制造要求，严重制约了其尖端技术的发展。研究中心旨在建设我国光学工程技术领域尖端光学制造的技术平台，研究超精密光学制造工程技术关键工艺，满足国家发展科技进步以及产业化的需要。　　据工程中心主任徐敏教授介绍，上海超精密光学制造工程技术研究中心将以国家中长期科技发展纲要以及&ldquo 十二五&rdquo 国家战略性新兴产业发展规划为指导，规划该中心的自身科技发展：以精密光学工程、光电集成制造及检测技术的应用基础研究为核心，着力开展前沿技术、关键材料、核心器件、装备集成、特色工艺等方面的研究，提升自主创新能力，解决高端装备制造等领域中的科学问题，搭建有自身特色的科技研发及自主创新平台，同时建立一支富有研究活力的科研创新团队，不断提升该工程中心在本领域的影响力。

以下文章来源于中国物理学会期刊网 ，作者陈耕 李传锋中国物理学会期刊网.中国物理学会期刊网(www.cpsjournals.cn)是我国最权威的物理学综合信息网站，有物理期刊集群、精品报告视频、热点专题网页、海内外新闻、学术讲座，会议展览培训、人物访谈等栏目，是为物理学习和工作者提供一站式信息服务的公众平台。|作者：陈耕1,2,† 李传锋1,2,††(1 中国科学技术大学 中国科学院量子信息重点实验室)(2 中国科学技术大学 合肥国家实验室)本文选自《物理》2023年第6期01理论背景不断提升测量精度是科学研究发展的一个源动力。科学技术发展到今天，很多里程碑式的进步都得益于测量精度的提升。一个众所周知的例子是2016年引力波的成功探测[1]，验证了爱因斯坦广义引对论的预言。然而从激光干涉引力波天文台(LIGO)建成到第一次探测到引力波整整花了17年时间，这是科学家们不断改进装置以提升探测精度的结果。最近科学家们在引力波探测中使用了量子压缩的光源，进一步提升了探测精度，使得现在几乎每周都可以观测到引力波。用新的原理方法、技术手段提高测量精度，本身就是自然科学研究的一个重要方向，我们称之为精密测量研究。科学界一般使用测量的不确定度Δ随所使用的测量资源N的下降速率来刻画一个测量系统的测量能力。经典方法能达到的极限是Δ随N的0.5次方成反比下降，也就是我们所称的标准量子极限(standard quantum limit)。需要注意的是，虽然名字中带有“量子”，但是这个下降速率是经典方法能达到的极限。如果能把测量中所有的技术噪声都压制到很低，从而使量子涨落成为主要噪声，就可以达到这个极限。但是在实际测量场景中，起主导作用的经常是各种技术噪声，这时放大信号提升信噪比是一个提升最终精度的有效途径。一个典型的方法是“弱测量”方法，它可以后选择(post-selection)出移动幅度最大的一小部分探针，从而将信号放大100倍甚至1000倍以上。中国科学技术大学研究团队使用了一种改进型的偏置弱测量方法，在放大信号的同时大幅降低了探测器的光电饱和效应，相比标准弱测量方法的探测精度又提升了一个数量级[2]。但是这种弱测量方法并不能超越标准量子极限，因为它本质上是经典光的干涉效应。02量子精密测量量子精密测量是最近十年来在量子信息研究中一个蓬勃发展的领域，旨在利用量子的方法和资源实现突破标准量子极限的测量精度。如前所述，引力波探测装置使用量子压缩光之后可以实现超过标准量子极限的测量精度，这充分证明了量子精密测量的可行性和重要性。那么一个对于量子力学本身的理解和实际测量精度都很重要的问题是：量子精密测量可以提供的精度极限在哪里？实际上对于这个问题，海森伯在1927年就给出了很好的答案，也就是海森伯不确定原理。它是量子力学的一个基本原理，根据这个原理给出的最高测量精度我们称之为海森伯极限：即测量的不确度Δ与N的1次方成反比下降。因此，量子精密测量的一个重要任务是发明新的方法和量子资源来逼近这个极限。光或原子的压缩态不可能达到这个极限，因为实际实验中压缩比总是有限的。一个原理上可以达到这个极限的方法是使用多体纠缠态，比如在量子信息中常使用的N00N态，它通常具有如下的形式：这个形式的物理理解为：N个粒子同时处于0状态，或者同时处于1状态，这两种可能性之间是量子相干叠加的。显然N个没有关联的个体不可能处于这样的状态，因为它们中每个都可能处于0或1态，造成总的状态有2N种可能。这样一种量子资源原则上可以实现海森伯极限的测量精度，但是一个现实的困难是，N很大的量子态很难确定性地产生。利用光子可以实现大约10个光子的纠缠，但是产生和探测效率都极低。即便可以确定性地产生和探测10光子纠缠，一个经典的激光脉冲可能含有1010以上的光子，即便取0.5次方的反比，不确定度也比10光子纠缠达到的1/10小4个数量级。因而现阶段使用N00N态进行精密测量只是原理上演示了一种潜在的优势，并不具有实际价值。2018年，来自于中国科学技术大学的研究团队发展了一种量子化的新型弱测量方法。这种方法用光子数的混态作为探针，以单光子的量子叠加性作为量子资源，实现了对单光子克尔效应反比于N的1次方的测量精度，反比系数约为6.2[3]。该工作的最好精度相当于使用N = 100000的N00N态可以达到的效果，并优于之前最好的经典方法[4]一个数量级。不久后，该团队又通过使用单光子投影测量代替混态探针，实现了逼近海森伯极限的测量精度，反比系数进一步降低到了1.2[5]。其最好精度相当于使用N = 1000000的N00N态可以达到的效果，并优于之前最好的经典方法[4]两个数量级。虽然是在一个特定的测量任务中进行的，但是这两个工作首次实现了在实际测量任务中达到海森伯极限并优于经典方法，充分展现了量子精密测量的优势。海森伯极限被学术界广泛认为是量子力学所允许的测量极限，是否有可能超越这个极限一直是学术上备受关注和存在争议的问题。2011年，Napolitano等人的一个工作声称超越了海森伯极限[6]，对光非线性系数测量达到反比于N的1.5次方的超海森伯极限。但是这个工作后来受到了广泛的置疑甚至是批评[7—9]，因为所使用的资源为光子通过原子团产生的经典非线性，其哈密顿量里已经含有了N的平方项。在以所使用的总能量作为规范化资源定义的前提下，这个工作甚至没有超过标准量子极限。03基于量子不定因果序的精密测量近些年来，一种新的量子结构，即量子不定因果序(indefinite causal order，ICO)引起了学术界极大的研究兴趣。量子力学显然允许一个粒子处于不同状态的量子叠加，比如光子可以处于不同偏振叠加态，原子可以处于不同能级的叠加态。事实上，量子力学还允许两个演化不同的时序之间的量子叠加，这点显然不同于经典世界的因果关系。在经典世界里，如果两个事情A和B之间存在关联，那么它们之间孰因孰果是确定的。如果A发生在B之前，那必然A是因B是果；反过来的话，就是B因A果。而在量子世界里，两个事件可以处于如图1所示的两个相反时序的量子叠加上，也就是说孰因孰果这个问题是不确定的。这样的系统状态可以表示为：图1 量子不定因果序的示意图。图中的薛定谔猫处在先过左边门后过右边门和先过右边门后过左边门这两种相反时序的量子叠加态这样一种新的量子结构已经被证明在各种量子信息过程中可以提供进一步的量子增强。比如降低量子计算问题中的复杂度，提升量子通信中通过信道的互信息量。尤其让大家感觉到意外的是，2020年香港大学的一个理论工作证明[10]，量子不确定因果序可以在精密测量中突破海森伯极限，达到前所未极的反比于N的2次方的超海森伯极限。这样一个理论突破考虑了由两组连续变量进行N次独立演化产生的几何相位A的测量，比如一个变量是坐标空间的本征值x，另外一个变量是动量空间的本征值p。传统确定因果序的方法在这样一个测量问题中最好的精度极限是海森伯极限，可以由如图2(a)所示的串行测量装置达到。如果把这样两组演化制备到两个相反时序的叠加上，如图2(b)所示，就可以获得一个随着N2A增加的总体相位，也就是获得了指数加速的能力，从而对几何相位的估计可以达到反比于N2的精度，也就是超海森伯极限。图2 (a)确定性因果序方法通过分别测量x的N 步演化和p 的N步演化来估计两种演化产生的几何相位；(b)两组演化可以制备到两种相反时序的量子叠加上，两种时序如图中的蓝色和橙色线路所示；(c)实验结果(黑色方点)证明量子不定因果序方法可以达到超海森伯极限精度(红线)，并优于确定因果序方法能达到的最好精度(蓝色虚线)这样一个结果在实验实现上遇到了很大的困难，因为它同时涉及到了离散变量和连续变量体系，并且需要将这两种体系纠缠起来，也就是利用离散的量子比特状态去控制两组连续变量的演化时序。量子信息方案中的离散变量体系无法实现连续变量的演化，而连续变量体系无法把两组演化制备到两个相反时序的量子叠加上。中国科学技术大学的团队通过构造一种全新的杂化(hybrid)装置实现了这样一个量子结构[11]，用光子的偏振状态来控制光子横向模式的位置和动量的演化。他们用特制的光学元件精准实现了这两个连续变量的多步微小演化，在一个接近1 m长的马赫—曾德尔(MZ)干涉仪的两臂上分别实现了两个时序相反的演化过程。实验结果对几何相位的测量精度可以达到如图2(c)所示的超海森伯极限，并且优于任意确定因果序方案能达到的最高精度。这个实验中所使用的探针是单个光子，所以每次测量所需要的能量与N无关。在以能量为规范定义的前提下，这是目前唯一可以达到1/N2超海堡极限的实验工作。这一点和以经典非线性作为资源的工作形成了鲜明对比。同时在这样一个测量任务中，两种时序所能达到的精度已经是最优的结果，用更多的时序并不能获得更好的测量精度。这使得用光子的二维偏振就可以控制不定因果序，而不需要更高维度的离散变量。特别值得强调的是，这样一个实验在演示的范围内已经实现了相对于传统方法的绝对优势，而不仅仅是一种潜在的优势。因为这个实验中N代表的是独立演化的次数，而不是量子态的规模。如N00N态精密测量所具有的潜在优势无法变成现实优势，就是因为现阶段量子态的规模无法做大。04总结和展望一个无法避免的情况是，关于海森伯极限是否是量子力学的最终极限的争议会一直持续下去，这主要是由学术界对测量资源定义的不统一所导致的。用量子不定因果序可以实现超海森伯极限的测量精度也必然会引起学术界的广泛讨论和争议。但是如果我们搁置这些争议，从一个更加现实的角度去考量这种新方法，它确实达到了比之前任何确定因果方法都要更好的测量精度，这种优势独立于海森伯极限该如何定义这样一个深刻的问题。当然另外一个值得思考的问题是，不确定度反比于N的2次方是不是测量精度的极限？是否有方法可以达到更高的极限，比如反比关系是N的3次方，4次方……这仍然是一个未解之谜。参考文献[1] Abbott B P et al. Phys. Rev. Lett.，2016，116：061102[2] Yin P et al. Light Sci. Appl.，2021，10：103[3] Chen G et al. Nature Communications，2018，9：1[4] Matsuda N et al. Nature Photonics，2008，3：95[5] Chen G et al. Phys. Rev. Lett.，2018，121：060506[6] Napolitano M et al. Nature，2011，471：486[7] Zwierz M et al. Physical Review A，2012，85：042112[8] Berry D W et al. Phys. Rev. Lett.，2012，86：053813[9] Hall M J et al. Physical Review X，2012，2：041006[10] Zhao X et al. Phys. Rev. Lett.，2020，124：190503[11] Yin P et al. Nature Physics，2023，https://doi.org/10.1038/s41567-023-02046-y

很多人都做过CT检查，但您知道“工业CT”吗？在高精尖领域，很多精密部件都需要这类仪器来检测内部质量。要做这类产品的“把关人”可并不容易，安徽一家做特种电源的专精特新企业解决了这一难题，一起来看一看他们的绝活。放好检测物品后，工作人员将沉重的铅门关好，迅速撤离以避免遭遇辐射。铅门背后就是释放辐射的主角——微焦点X射线源，它被称为“工业CT”，可以对新能源汽车、芯片、半导体等领域的精密部件进行无损扫描，检测其内部是否有缺陷。合肥博雷电气有限公司副总经理 高龙：X射线可以实现电池内部所有的缺陷检测，确保动力电池装上车时零缺陷。由于技术受制于人，一段时间以来，国内相关设备的检测精度约为五微米，但对于芯片、半导体等精密制造行业，如果小于五微米的瑕疵没被发现，就会影响产品的性能和质量。市场的号角已经吹响，合肥博雷电气有限公司董事长刘凯带领企业加快研发速度。就在上个月，他们成功研制出国内第一台160千伏的微焦点X射线源，将检测精度缩小到了两微米。合肥博雷电气有限公司董事长 刘凯：特别是在芯片领域，两微米以下的缺陷检测能大大提高芯片生产的成品率。从五微米到两微米，技术突破的关键之一，在于使高电压输出稳定的微焦点X射线。由企业自主研发的变压器解决了这一难题。但这种变压器的生产并不容易，即使在工业自动化普及的当下，其绕线工艺也只能由手工完成。合肥博雷电气有限公司总工程师 印长豹：必须通过手工才能控制最关键的一些参数，一毫米的误差可能会导致整个产品失效。经过精确的缠绕，他们的变压器电压最高可达到350千伏，相当于城市居民用电的一千多倍。本期专精特新绝活：做好“把关人”，守好品质门。突破封锁勇争锋，潜心修炼匠人心；跨越高压电源技术坎 ，焕发精密制造生命力。

量子力学是近代科学技术的支柱，可以追溯到1895年X射线的发现，之后普朗克于1900年提出量子论， 1905年，爱因斯坦提出光量子的概念。此后，量子力学迎来了蓬勃发展，广泛应用于诸如原子弹、晶体管、激光、核磁共振、高温超导、巨磁阻等领域的研究中，被称为“第一次量子革命”。近年来，“第二次量子革命”被提出，不同于“第一次量子革命”对量子现象的理解和直接利用，对微观量子世界进行被动观察和解释，“第二次量子革命”通过掌控量子效应、定制量子系统，扎根于纯粹量子效应的量子技术，以实现对量子状态进行人工制备和主动调控。量子科学很可能是21世纪促进人类文明进步的最重要基础科学。“第二次量子革命”的提出，引发了各国的关注，面临着激烈的国际竞争态势。2016年5月，欧盟发布《量子宣言》；同年12月，英国发布《量子时代》；2018年9月，美国公布《量子信息国家计划》；同年 11月，德国发布《量子技术-从科研到市场》。此外，中国、日本等均发布了国家支持计划，谷歌、华为、微软、IBM等也加入了量子产业竞争。2020年3月12日，在发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中更是将量子信息列到了科技前沿领域攻关的第二位，要求实现量子精密测量技术突破。而近日，德国提出了量子系统新的研究计划，德国联邦教研部随后将在该议程基础上推出2022年开始的量子系统研究计划。未来德国量子领域的研究重点主要是量子计算机、量子通信、量子测量技术、量子系统的基础技术。量子科学技术受到广泛关注主要是由于其可以突破信息和物质科学技术的经典极限。量子科学技术主要研究方向包括量子通信，量子计算和量子精密测量。量子精密测量的基本原理是利用磁、光与原子的相互作用，实现对各种物理量超高精度的测量，可大幅超越经典测量手段。目前量子精密测量已在生物与医疗、食品安全、化学与材料科学等领域显示出其独特的优势和广阔的应用前景。但我国量子精密测量在系统工程化和实用化仍有待探索，科研成果转化应用机制不成熟，产业合作和推动力量有限。为推动量子精密测量产业化进程，2021年4月23日，第十五届中国科学仪器发展年会（ACCSI2021）将召开量子精密测量产业化发展论坛，邀请领域内技术专家教授、研究院、技术公司、资本投资专家等，共同研讨如何推进并加快量子精密测量产业化。现诚邀各领域相关从业人员参加学习 ! （报名参会） ACCSI 2021“量子精密测量产业化发展论坛”邀请报告及报告嘉宾一、论坛时间：2021年4月23日 9:00-12:00　　二、论坛地点：无锡融创万达文华酒店　　三、参会嘉宾：领域内技术专家教授、研究院、技术公司、资本投资专家；相关仪器企业及上下游企业董事长、总经理、总工、市场总监、研发总监、销售总监等。　　四、会议形式：现场会议 / 线上会议内容嘉宾国仪量子：引领量子精密测量技术产业化国仪量子 联合创始人、CEO贺羽皮秒高重频相干脉冲产生及量子光学应用复旦大学 教授吴赛骏量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用国仪量子 测控事业部总经理吴亚量子精密测量在地球物理探测中的应用国仪石油技术（无锡）有限公司 系统工程师孙哲新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控中国科学技术大学 教授廖昭亮基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋国仪量子 高级应用工程师代映秋2021第十五届中国科学仪器发展年会(ACCSI2021)将于2021年4月21-23日在无锡市召开。ACCSI定位为科学仪器行业高级别产业峰会，经过14年的发展，单届参会人数已突破1000人，被业界誉为科学仪器行业的“达沃斯论坛”。ACCSI2021以“创新发展，产业共进”为主题，力求对过去一年中国科学仪器产业最新进展进行较为全面的总结，力争把最新的产业发展政策、最前沿的行业市场信息、最新的技术发展趋势、最新的科学仪器研发成果等在最短的时间内呈现给各位参会代表。会议期间将颁发 “年度优秀新品”、 “年度绿色仪器”、“年度行业领军企业”、“年度十大第三方检测机构”、“年度售后服务厂商”、“年度网络营销奖”“年度人物”等多项行业大奖，引领科学仪器产业方向。参会咨询报告及参会报名：010-51654077-8124 13671073756 杜老师 15611023645李老师 赞助及媒体合作：010-51654077-8015 13552834693魏老师微信添加accsi1或发邮件至accsi@instrument.com.cn （注明单位、姓名、手机）咨询报名。报名链接：https://insevent.instrument.com.cn/t/qK 报名二维码扫描二维码查看最新会议日程

用于精密原型件、功能部件制造的摩方PμSL技术3D打印机，是一种无需模具的精密自由成型增材制造方法。可以替代传统精密注塑成型进行小批量生产，快速实现原型、功能件验证。摩方PμSL超高精密3D打印机拥有全球领先的超高打印精度（2μm/10μm/25μm），高精密的加工公差控制能力（±10μm/±25μm/±50μm），配置韧性树脂、硬性树脂、耐高温树脂、生物树脂等打印材料，使得摩方3D打印系统可直接成型精密塑料结构件和功能器件，无需再经过抛光、打磨、喷涂等后处理工艺。以下为部分工业案例分享：01大型连接器 打印设备 S240 打印材料 HTL 特 点 整体大小：模型整体尺寸为80*75*5 mm³，其上含有2864个异形pin孔结构，孔最小特征为0.15 mm模型采用20μm层厚打印，细节尺寸的公差在±25μm内；其精度可媲美精密注塑02内窥镜端座 打印设备 P140 打印材料 HTL 特 点 整体结构一次成型，无需组装包含多处薄壁结构，包括长度4mm，壁厚70μm的3条管道结构快速成型，可实现短时间内小批量定制样件细节公差保持在±0.025mm03CPU插座 打印设备 S140 打印材料 HTL 特 点 总共2170个梯形截面的小孔，小孔边长为0.3-0.65mm每个小孔中均含有微小的突变台阶结构样件细节公差保持在±0.025mm04微流控芯片模具 打印设备 S240 打印材料 HTL 特 点 整体尺寸：88 × 35 × 1.6 mm³含有外凸的管道结构，凸出高度为0.06mm，管道宽度为0.2mm能达到很好的表面质量和很低的表面粗糙度

作为天开高教科创园津南园的承接载体之一，日前，天津高端精密仪器产业园项目一期交付，今后将为天津大学精密仪器的成果转化落地提供平台。作为全市首家以精密仪器、传感器以及工业过程控制为主导产业的专业化主题园区，天津高端精密仪器产业园一期占地52亩，能为企业提供建筑面积约500至5000平方米的三至五层双拼、独栋、多层厂房，可用于科技研发、小试中试研发组装、集合性办公等。随着众多企业入驻，园区将形成产业聚集效应，并在校企对接、研产科技转化、解决企业用工需求、市场对接撮合、股权融资、银行机构融资方面发力，为入园企业发展赋能。天津高端精密仪器产业园相关负责人介绍说：“截至目前，园区一期招商引资工作已经全部完成，累计引进企业26家，其中，国家高新技术企业10家、专精特新企业3家、雏鹰企业4家。”

百舸争流千帆竞，乘风破浪正当时。7月18日上午天津高端精密仪器产业园启动仪式顺利举行，作为天津首家以精密仪器、传感器以及工业过程控制为主题的专业化园区正式启动。天津市津南区副区长胡永梅、天津大学校长助理刘宁、天津大学精密仪器与光电子工程学院院长曾周末、津南开发区管委会主任张国艳、区政府办、区科技局、区工信局、区人社局、区合作交流办及行业协会、学会、基金机构、银行机构以及企业家朋友近百人齐聚津南，共同见证项目启动。启动仪式现场首先天津高端精密仪器产业园总经理李明山介绍项目整体情况。李明山表示：天津高端精密仪器产业园历时两年的策划，先后经历行业研究，企业调研，走进天津大学拜师求艺，走进行业企业学习请教，于2021年4月份与天津大学精密仪器学院与光电子工程学院、津南区开发区管委会正式签署战略合作协议，确定在天津共同打造“精密仪器、传感器以及工业过程控制”产业聚集，促进相关科技成果转化落地，共同推进建设“天津高端精密仪器产业园”。园区已经于2022年6月26日正式开工建设，预计在2023年10月份交付投入使用。天津高端精密仪器产业园总经理李明山致辞其次，与天津市国防科技工业协会、天津市智能制造装备产业协会、天津市仪器仪表学会达成合作，分别确定产业主题和行业服务内容，并在启动仪式上现场进行了揭牌。天津市智能制造装备产业协会授牌：“高端精密仪器专业委员会”；天津国防科技工业协会授牌：“高端精密仪器制造基地”；天津市仪器仪表学会授牌：“工业过程控制装备专业委员会”。图为协会授牌仪式与多支基金探讨合作，首先与科创天使达成共识，未来共同推进“精密仪器、传感器”相关产业主题基金的成立。图为与科创天使签约与银行机构互动，分别与浙商银行、兴业银行、建设银行、农商银行达成园区服务合作，最终构建了较为完善的园区开发、招商、运营体系。图为与合作银行签约未来园区将串联全市和津南区“产、学、研、用、政、金、介”等优势，最终构建较为完善的园区开发、招商、运营体系，合力推进天津市高端精密仪器产业的发展，为天津制造业立市贡献园区力量！此外，启动仪式还进行了入园企业签约。企业的入驻，将为天津高端精密仪器产业园注入新的动力。图为企业代表致辞接下来，天津大学校长助理刘宁先生、津南区副区长胡永梅女士、天津大学精密仪器与光电子工程学院院长曾周末先生、津南开发区管委会主任张国艳女士、天津高端精密仪器产业园总经理李明山先生以及沽盛集团副总经理时寅宝先生共同上台为项目启动，见证美好时刻！随着园区的圆满启动，把启动仪式推向了高潮，现场欢声雷动。在大家热烈的掌声中，天津大学校长助理刘宁上台为园区的启动进行了致辞，刘校表示2021年4月，天津高端精密仪器产业园创立之初就与天津大学精密仪器与光电子工程学院达成合作共识，双方共同推动大学科技成果转化落地，并将进一步促进津南区仪器仪表相关产业聚集。恰逢其时，正值大学科技园三年行动计划出台，鼓励高校科研人员到科技园内企业开展科技创新，校企共建。后依托天津市津南开发区管委会，于2021年5月三方正式签署合作协议，合力共促天津大学科技园建设和园区高质量发展。未来天津高端精密仪器产业园将围绕高端精密仪器相关产业，紧密融合天津大学精仪学院资源，打造高端精密仪器与装备产业集群，设立1个成果转化基地，2个公共平台，1个展示中心。天津高端精密仪器产业园作为大学科技园承接载体，将有力推动天津大学科技成果转化工作见实效。图为天津大学校长助理刘宁致辞最后，津南区副区长胡永梅女士为本次启动仪式致辞，胡区长表示：在全市上下掀起学习天津市第十二次党代会的热潮中，我们迎来了天津高端精密仪器产业园的启动仪式。作为大学科技园重要的承接载体之一，天津高端精密仪器产业园是天津首家以精密仪器、传感器以及工业过程控制为主题的专业化园区。同时，依托天津大学精密仪器与光电子工程学院强大的学科资源优势，在精密仪器、智能装备制造、医疗器械、新能源、新材料等重点行业大力推动科技成果转化，加快引进与培育领军企业，努力打造“专、精、特、新”的主题园区。相信在学校和学院的共同支持下，产业园将为推动天津市制造业立市和津南区产业集聚做出巨大的贡献！图为津南区副区长胡永梅致辞我们将敞开心怀，真诚欢迎各界朋友到津南考察、投资、创业，在津南这片热土上收获财富、收获成功、收获友谊。希望天津高端精密仪器产业园为中国制造2025助力，勇担重任，以与时俱进的精神、革故鼎新的勇气、坚韧不拔的定力，为中国制造备好“尺子”，为科技强国建设贡献园区力量。有社会各界的支持和美好期许，天津高端精密仪器产业园必将不负众望，为天津津南产业升级注入新动能。

6月28日，由中国科学院院士、国际大地测量协会会士、大地测量与地球物理学家孙和平研究员领衔的“孙和平院士精密测量科普工作室”揭牌仪式在中国科学院精密测量科学与技术创新研究院举行。据了解，这是精密测量领域内全国首个以院士领衔命名的科普工作室。“没有测量就没有科学”，测量是人类认识世界和改造世界的重要手段。精密测量是现代科学研究的基础，与人们日常生活和各行各业息息相关，例如医学影像、北斗定位导航、珠峰高程测量、神舟飞船与天宫空间站交会对接等。“差之毫厘，谬以千里”。开展精密测量科学传播，是提升公众科学素质的重要途径。工作室将围绕精密测量领域、公众关注的焦点、行业应用等热点话题，通过各种形式，以通俗易懂的语言，向大众传播精密测量科技知识及科学思想。结合科普“五进”（进机关、进学校、进企业、进社区、进农村）及媒体平台等开展系列科普活动。孙和平院士精密测量科普工作室由武汉市科学技术协会、武昌区人民政府主办，中科院精密测量院承办，中科院武汉分院为支持单位，并首次联合了大地测量与地球动力学、波谱与原子分子物理两个国家重点实验室等科技创新力量，已吸纳院士、行业高级专家和科技志愿者等近80人加入。仪式上，中国科学院院士孙和平、武汉市副市长陈红辉共同为工作室揭牌。市科协副主席郑华、武昌区人民政府副区长王飞签署院士精密测量科普工作室共建协议。武昌区区委书记余松、武汉市科协党组书记、副主席陈光勇见签。中国科学院院士孙和平、刘买利、精密测量院党委书记冯灿为工作室专家代表郝晓光、雷皓、闫昊明、李发泉、庄艳华、崔小明等颁发聘书。精密测量院院长罗志强介绍，近年来，该院组织50余名科技工作者在超过40所高校和中小学校进行了200多场科普活动，超万人参加，带动更多青少年讲科学、爱科学、学科学、用科学。精密测量院将全力支持孙和平院士精密测量科普工作室开展科普创作开发、热点问题解析等工作，为工作室的发展建设提供强有力的保障。中科院武汉分院院长袁志明表示，孙和平院士精密测量科普工作室的建立，是充分利用科技创新人才和高端科技资源的有效举措，是铸造“科普之翼”的有效途径，是科学家发扬“胸怀祖国、服务人民”的爱国精神，发挥“甘为人梯、奖掖后学”育人精神的具体体现。武汉分院将把科普工作室的建设，作为高端科技资源科普化、科普资源的开发与利用、科普人才队伍建设的重要内容和抓手，切实履行好中科院作为国家战略科技力量的职责定位。活动现场，孙和平院士以“我的精密测量重力与科研之路”为题，进行科普工作室“精密测量大讲堂”第一讲报告。报告以有趣的自然现象为切入点，围绕精密测量重力相关知识，结合自身求学和科研经历，讲述了大众关心的重力知识和重要科技应用以及对未来发展的思考，带来了一场精密测量重力知识的科普盛宴。

我国精密仪器市场需求大　　精密检测仪器与我们的日常生活息息相关，但很多人对此并不甚了解。精密检测仪器自上世纪九十年代起开始在国内被广泛使用，成为检测工业产品必备的设备。在经历了简单的投影仪、二次元影像测量仪、高端三坐标测量机这三个发展阶段之后，目前的精密检测仪器更加趋向于智能化、自动化和集成化，解决了人工肉眼和卡尺卡规检测的局限性。　　精密检测仪器被广泛应用在工业产品的检测上，随着国内工业的发展，精密检测仪器的市场需求不断增加。精密检测仪器目前已成为工业发展不可或缺的一个产业，是新兴产业中高速发展的一个行业。　　新时代，更多的产品需要提供三维检测，这样才能更好的为现代社会的发展提供服务，所以国内的精密检测企业就在二次元影像仪的基础上研发生产了三坐标测量机，从而实现更高端的产品的三维检测任务。　　当然，对于精密检测仪器这个国内新兴的行业来说，也会有高潮和低谷的存在，因此，企业需要有一个发展的规划，这样才能带领行业不断的超越和发展，最终成为世界领域里的领头羊。　　业内人士认为，我国精密检测技术和仪器的现状仍然不甚理想，主要原因在于此类研发企业在国内是稀缺资源。随着中国工业自动化和产业升级的发展趋势，定向研发的精密检测仪器在工业检测领域将有很大的市场空间，与此同时，中国要成为工业强国，也必须重视研发与创新。　　专家称，精密检测仪器本身是整个行业的粮草，而软件则又是仪器的核心。所以我们要想让整个的精密检测仪器行业的发展取得长足的进步，那么我们就要保证精密测量软件的不断更新和发展，为仪器的检测提供技术的支持。　　未来发展需加大技术投入　　随着国际市场需求的不断扩大，与人们生活息息相关的试验机行业也得到了迅猛的发展，但由于技术及创新等方面的原因，国内试验机行业与国外仍有巨大的差距，关键核心技术匮乏，低水平重复，产品的稳定性及可靠性得不到根本的解决，在高端精密仪器上仍严重依赖进口，大量进口对产业发展造成不利影响。　　第一，高端通用试验仪器设备。将集中力量，重点突破一批我国需求量大、严重依赖进口、价格昂贵的试验仪器设备，攻克若干试验仪器设备核心技术和关键部件，带动重要领域试验仪器设备整体水平提升，打破国外垄断。　　第二，前沿重大试验仪器设备。将依据我国在世界新一轮科技革命中的战略部署，研发若干具有国际领先水平的重大试验仪器设备，有效支撑我国开展世界一流科学研究、有特色科学研究，带动高新技术产业发展。　　第三，常规通用试验仪器设备。将强化科技部门统筹作用，从现有各类科技计划(专项、基金)或自由资金开发的试验仪器设备中择优，采取应用示范、实施后补助等方式，以使国产优质试验仪器设备得到广泛应用，市场占有率大幅提升，壮大我国试验仪器设备产业。　　加强研究和创造　　科学技术就是第一生产力，这是我国的发展一直都在遵守的科学道理，在科学技术的领域，国家需要的精密的仪器越来越多，所以对于精密仪器的研究一直都是我国相关科技开发人员一直都在做的事情，在不断的努力中前进，争取赶超世界的先进水平，成为发展的主题。　　在科学技术中，学到的知识非常的多，尤其是在精密仪器的开发和制造中，一定会遵循更多的实践经验来进行科学技术的开发和创造。这对于我国的电气行业是一个不小的考验，从而推动了科学技术的发展，精密仪器是我国使用的重要的仪器，一定要具备先进水平的精准，这样才能够满足使用需求。　　我国在精密仪器的发展上面正在不断的进步，并且在十几年来的时间里已经发展了很多的科学水平，但是仍然赶超不了国际水平，但是只要是我们的努力发展和科学的不断的研究和创造，赶超先进水平的时期指日可待，在不断的发展中探索出来的成果才更加的稳固。　　所以精密仪器的使用和发明，对于我国的电气行业来说是一个非常大的挑战，从根本上促进了社会的不断的发展和进步，主要是科学技术的不断的进步，这也是科学技术发展的动力，成为世界上数一数二的精密仪器的制造国家，是我国发展的重要目标，也在朝着这个目标不断的努力奋斗。

8月21日，摩方超高精密器件国际创新中心（上海摩方启赋科技有限公司）（以下简称：“摩方精密”）与杭州睿思纳德精密科技有限公司（以下简称：“睿思纳德”）战略合作签约仪式暨联合实验室揭牌仪式在上海举行。双方进一步强化战略合作关系，发挥自身优势，共同推动3D打印技术在质谱关键器件及耗材应用端的技术研发、产品设计和产业转化，联合组建“超高精密3D打印质谱仪关键器件及相关技术联合实验室”。睿思纳德将逐步建立基于摩方精密设备的国内首条超高精密3D打印中试生产线，加速形成批量化生产能力。通过双方合作，解决现有产品在传统生产工艺上的难点、卡点，结合产品对耐酸碱性、耐有机溶剂、耐高温等需求，共同开发适用于质谱前端系统组件的新材料、新结构及新工艺，逐步形成系统解决方案，完成质谱高值耗材及核心部件国产解决方案。同时，双方将对基于摩方精密提供的超高精密加工解决方案及共同研发的技术成果，所形成的产品或服务产生的销售收入、相关补助等收益进行共同分配，实现共同利益最大化。摩方精密、睿思纳德相关代表出席了本次活动，双方共同完成签约及揭牌仪式长期以来，我国在产业创新与先进制造业发展的过程中，一直面临着缺少国产高端分析仪器的困境。其中，质谱仪在芯片制造、医学诊断和环境污染物检测等领域中不可或缺。目前，我国质谱行业发展势头良好，但所需高端零部件及耗材仍高度依赖进口。摩方精密与睿思纳德将以此次合作为契机，进一步加强技术交流，依托摩方精密颠覆性加工能力，以及睿思纳德在质谱仪关键核心零部件领域的研发能力和产业化基础，建立联合实验室，集中优势资源，加强合作研发，推动超高精密3D打印质谱仪关键器件及相关技术革新，解决质谱仪关键零部件及高值耗材供应难题，逐步实现质谱仪全生命周期核心零部件及高值耗材的本土化生产。同时，基于对已有产品的迭代升级，以国内市场为切入点，进军国际质谱部件和耗材百亿市场。以质谱仪雾化器为例，作为高性能ICP质谱前端进样系统高值耗材，是发挥整机性能的关键组件，具有更换周期短、技术含量高、制造工艺复杂、单个产品价值高等特点，目前市场产品仍依靠手工制造，全球仅Glass expansion、Burgener和Meinhard等少数几家国外公司具备生产能力。睿思纳德通过应用摩方精密的超高精密3D打印技术，将现有传统手工制造升级为智能制造，双方不断优化设计和工艺，通过控制同心雾化结构、内部通道尺寸和载气出口尺寸，以提高雾化效率和单细胞液滴传输的稳定性，在缩短制造周期的同时实现批量生产，并可适配当前市场上国内外各种形式质谱仪。基于3D打印技术具备快速产品原型开发、批量特异化生产、降低生产成本等优势，睿思纳德根据合作企业应用需求，与摩方精密共同开发了雾化器全系列产品，并提出了免清洗“日抛型”、“周抛型”耗材的理念，更适合医疗检验、纳米颗粒样本检测等多种应用场景。目前已经过一系列联合测试工作，得到了合作企业的一致肯定。目前，睿思纳德的单细胞进样器及高值耗材雾化器、雾化室已完成商业化生产并实现销售，并与北京莱伯泰科仪器股份有限公司达成ODM/OEM合作协议；与杭州谱育科技发展有限公司达成战略合作协议；与岛津企业管理(中国)有限公司签订销售合同。睿思纳德已分别在北京莱伯泰科和美国安捷伦ICP-MS上进行了测试。结果表明：相较于竞品雾化器，睿思纳德与摩方精密合作开发的雾化器具有：①雾化效果良好；②测试样本信号强度稳定；③连续不间断测试中无杂质浸出等优势。莱伯泰科产品研发部和市场部负责人均表示，该系列雾化器填补了雾化器细分领域空白，具备强大的市场竞争力。关于重庆摩方精密科技股份有限公司：重庆摩方精密科技股份有限公司成立于2016年，依托前沿微纳3D打印技术，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，可应用于精密医疗器械、电子器件、微流控、微机械等众多工业及科研领域。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，目前拥有来自全球35个国家近2000家合作客户。关于杭州睿思纳德精密科技有限公司：杭州睿思纳德精密科技有限公司于2023年5月成立。依托中科院生态环境研究中心、国科大杭州高等研究院相关平台，共同推动产业转化，做好产学研用协同。以企业需求侧为导向，促进研发端落地。致力于解决质谱检测仪器核心零部件及高值耗材核心技术攻关，联动产业上下游，实现质谱高值耗材及核心部件定制解决方案，逐步提升国内质谱产业综合创新能力。公司通过全新技术理念，升级迭代现有国外产品，形成具有独立知识产权的全国产核心部件、耗材。

近日，日照阿米精控科技有限公司参展了第十三届纳博会。展会现场，仪器信息网就解决方案、市场热点、国产替代等话题采访了日照阿米精控科技有限公司孟令臣工程师。孟令臣表示，日照阿米精控致力于解决精密仪器以及半导体产业的精密控制的一些“卡脖子”问题，带来了纳米电容传感器、系列纳米扫描平台、纳米定位平台等产品......更多观点请查看视频以下是对日照阿米精控科技有限公司孟令臣工程师的现场采访视频：2022年3月1-3日，由科技部、中国科学院指导，中国微米纳米技术学会、中国国际科学技术合作协会、国家第三代半导体技术创新中心（苏州）主办，苏州纳米科技发展有限公司承办的第十三届中国国际纳米技术产业博览会（CHInano 2023）在苏州国际博览中心举行。本届纳博会为期3天，聚焦第三代半导体、微纳制造、纳米新材料、纳米大健康等热门领域，开设1场大会主报告、11场专业论坛、344场行业报告、22000平米展览、2场创新创业大赛，包括19位院士在内的300余位顶级专家、行业精英齐聚一堂，新技术、新产品、新成果集中亮相，为大家奉上一场干货满满、精彩纷呈的科技盛会，推出专业论坛、创新赛事、沉浸式游学等系列活动，全方位释放大会红利，推动产业生态建设，共绘美好发展蓝图。回望过去，寄语未来。展会现场，仪器信息网采访了15位专家、厂商代表，分别谈了各自的与会感受以及他们眼中中国半导体、MEMS、OLED、半导体设备、科学仪器、微流控、封装技术等产业的发展现状和前景展望。

中国计量科学研究院专家接受本报记者采访时表示：日本地震对我国精密测量和计量产生影响　　3月11日，日本东北地区发生9.0级强烈地震。中国计量科学研究院力学与声学研究所振动冲击研究室的副研究员蔡晨光在接受本报记者采访时表示，如此强度的大地震，对我国精密测量和计量将带来一些影响。　　蔡晨光所在的振动冲击研究室是从事振动、冲击、转速3个计量专业的实验室。振动冲击转速计量是涉及多学科的动态测量技术，它广泛应用于机械制造、车辆船舶、航空航天地球物理、地质物探等众多科研和工程领域，在国民经济建设中发挥着十分重要的作用。蔡晨光说，日本地震对精密测量和计量的影响，从时间上可以分为两个阶段：第一个阶段是地震和余震持续发生时 第二个阶段是震后地质稳定周期。　　这次日本地震的震级达到了9.0级，释放的能量较大，其低频振动分量传递较远，对我国高精密计量仪器有显著的影响。　　据了解，高精密测量和计量仪器对环境振动的要求极高。美国环境科学和技术研究院经过大量的理论和实验研究推荐：微米级的测量要求1～100赫兹频带内的环境振动控制在12.5微米/秒以下(VC-C级)，否则无法保证精密测量的测量精度。例如，1000倍的精密显微镜，要想保证其测量精度，必须对环境振动进行严格控制，否则就会出现丢失像素，甚至丢失整帧图像的问题 而对于测量精度更高的扫描电子显微镜和透射电子显微镜，则要求环境振动控制在VC-D级(即1～100赫兹频带内的环境振动控制在6微米/秒以下) 对于纳米级的精密测量，例如半导体线宽、三磷酸腺苷及DNA测量，对环境振动的要求更高。美国国家标准和技术研究院(NIST)还针对纳米尺度的计量开展了大量研究，制定了纳米计量需要满足的环境振动标准。　　据蔡晨光介绍，由于日本地震的影响，中国计量科学研究院的环境振动远远超出了精密计量所需要控制的量级。“虽然计量院昌平基地的一些精密实验室位于地下14米，可以隔离掉一部分地表传播的地震波，但是对于深度传播的低频地震波却无法进行有效衰减，致使高精密测量仪器无法正常工作。”他举例说，由于地震的影响，精密质量比较仪会长时间内无法稳定，致使高精度的质量量值无法传递和溯源 纳米尺度的精密测量仪器也会受影响而导致无法正常工作。　　蔡晨光说，目前中国计量科学研究院昌平基地还没有建立起环境振动的实时监测系统，还无法实时、有效、准确地评估日本大地震这类偶发事件对高精度计量溯源系统的具体影响。“我国现在急需建立环境振动的实时监测系统。”　　除了地震波给精密测量造成的直接影响外，在震后的地质稳定周期，精密测量和计量也会受到影响。据蔡晨光介绍，地震将会造成一定程度的地质运动，在震后需要长时间的稳定周期。例如由于地质的液化会造成地面倾斜，地面的倾斜角会在地质状况稳定过程中发生持续漂移变化，而地面倾斜角是精密导航系统中的一个关键参数，需要进行精确测量。　　据介绍，在地质情况稳定状态下，地面倾斜角的累积变化量较小，不会对精密导航系统造成太大的初始误差。而当地震发生时，由于地质运动及地质液化造成的倾斜角偏移，将极大地改变当地的倾斜角，从而带来较大的初始误差。所以在地震发生后的很长一段时间内，都需要对倾斜角进行监测，从而保证导航测量的精准。　　“在计量院昌平基地有很多精密隔振平台，这些平台上的很多测量系统对倾斜角都比较敏感。例如长度计量中，激光平台和被测平台可能在相邻两米的两个平台上，如果地面倾斜角发生0.001度的变化，垂直方向即会发生35 微米的位移变化，这么大的位移变化即使是微米级的测量都无法允许的，更不要说是纳米测量。”蔡晨光说，我国急需建立倾斜角测量系统和监测系统，来保障我国计量量值复现的准确性和可靠性。

5月5日，根据上海证券交易所科创板上市委员会2022年第35次审议会议情况公告，沈阳富创精密设备股份有限公司首发顺利过会！富创精密专注于金属材料零部件精密制造技术，掌握了可满足严苛标准的精密机械制造、表面处理特种工艺、焊接、组装、检测等多种制造工艺，主要产品应用于半导体设备领域，覆盖集成电路制造中刻蚀、薄膜沉积、光刻及涂胶显影、化学机械抛光、离子注入等核心环节设备，部分产品已应用于7纳米制程的前道设备中。除半导体设备外，富创精密产品也应用于制造显示面板、光伏产品的泛半导体设备及其他领域。招股说明书显示，富创精密是全球为数不多的能够量产应用于7纳米工艺制程半导体设备的精密零部件制造商，已进入客户A、东京电子、HITACHI High-Tech和ASMI等全球半导体设备龙头厂商供应链体系，同时，产品已进入包括北方华创、屹唐股份、中微公司、拓荆科技、华海清科、芯源微、中科信装备、凯世通等主流国产半导体设备厂商。据披露，富创精密本次拟募集资金16亿元，扣除发行费用后，将投资于集成电路装备零部件全工艺智能制造生产基地和补充流动资金。其中，集成电路装备零部件全工艺智能制造生产基地项目计划总投资10亿元，新建精密机械制造、焊接、表面处理特种工艺、钣金、管路、组装生产线，并搭建智能信息化管理平台，打造具备核心技术能力的集成电路装备零部件全工艺智能制造生产基地。富创精密表示，未来公司将专注于半导体设备精密零部件的研发和制造，在现有产品的基础上逐步实现半导体设备精密零部件的国产化，助力国内半导体设备企业实现关键设备的自主可控。

成果名称高精密半导体激光系统的研制单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度&radic 研发阶段 □原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：在新一代高精度卫星全球定位系统中，星载原子钟、新一代原子干涉仪、新一代重力测量仪等精密测量设备都迫切需要频率稳定度高、对参考谱线具有自动识别功能的高精密外腔半导体激光器。此外，发展具有我国自主知识产权的高精密半导体激光技术，使我国摆脱此类高端激光依赖进口的被动局面，将为我国新一代的高精度卫星全球定位系统、环境检测技术和生物检测技术等高新技术的发展打下坚实的基础。北京大学信息科学与技术学院陈徐宗教授申请的&ldquo 高精密半导体激光系统的研制&rdquo 项目，以研制具有国际先进水平的高精度可调谐半导体激光器和高精度倍频激光器为目标，瞄准该课题中的关键技术，着力解决高精度可调谐外腔半导体激光器的光栅反馈的稳定性、宽连续可调谐范围、中心波长范围等核心问题。 2009年，该项目获得了北京大学&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金资助。在基金的资助下，通过关键器件的购置和实验材料的加工，课题组开展了一系列富有成效的工作，包括：外腔半导体激光头的研制、精密电源与高精密频率控制器的研制、精密光谱监测系统的研制、激光倍频光学系统的研制、倍频腔稳频电路的设计和精密控温器的研制等，实现了激光自动锁频、连续稳频、迁谱线智能识别等创新功能。在未来的工作中，课题组将进一步提升该系统的稳定性和可靠性，优化相关工艺设计，推动高精密半导体激光技术的发展与产业化。应用前景：在新一代高精度卫星全球定位系统中，星载原子钟、新一代原子干涉仪、新一代重力测量仪等精密测量设备都迫切需要频率稳定度高、对参考谱线具有自动识别功能的高精密外腔半导体激光器。

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）

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