光电效应实验装置

8月9日，我国自主研发的质子位移损伤效应模拟试验装置（PREF）——60MeV质子加速器建成出束，首次成功储存、加速、慢引出质子到实验终端。质子位移损伤效应模拟试验装置（PREF）由中国科学院近代物理研究所承担建设，可提供10-60MeV能量段连续精确可调、高流强、高占空比、大扫描面积的高品质质子束流，是目前国内唯一的位移损伤效应模拟试验专用装置。质子位移损伤效应模拟试验装置——60MeV质子加速器全景图。受访者供图基于几代离子加速器设计、建造的技术和经验积累，近代物理研究所加速器团队首次在超小型质子同步加速器中采用了钛合金瓷环内衬极高真空室及全储能非谐振大功率电源新技术，研发了快上升全波形动态磁场补偿和全系统同步性实时测量技术，实现了加速器全过程数字模拟和束流的精准操控。同时，团队还通过工程全系统BIM（建筑信息模型）建模，严控工艺规范和流程，实现了工程质量大幅提升，为装置的高效运行打下了良好基础。据了解，该装置基于重大基础前沿研究需求而研发，将填补我国空间辐射效应试验能力缺项，成为承载我国空间科学、空间技术和国产宇航元器件发展的重要试验平台。同时，该装置的建成出束也将为我国应用加速器的进一步推广打下坚实基础。PREF质子同步环束流强曲线。受访者供图

近期，西湖大学理学院何睿华课题组连同研究合作者一起，发现了世界首例具有本征相干性的光阴极量子材料，其性能远超传统的光阴极材料，且无法为现有理论所解释，为光阴极研发、应用与基础理论发展打开了新的天地。3月8日，相关论文“Anomalous intense coherent secondary photoemission from a perovskite oxide”，已提前线上发表于Nature期刊。西湖大学博士研究生洪彩云、邹文俊和冉鹏旭为共同第一作者，西湖大学理学院长聘副教授何睿华为通讯作者。全部实验和理论工作都在西湖大学完成。摄影师镜头下，首例具有本征相干性的光阴极量子材料：钛酸锶。光阴极：辉煌的出身，沉寂的领域，现代科技的基石之一1887年，德国物理学家赫兹在实验中意外发现，紫外线照射到金属表面电极上会产生火花。1905年，爱因斯坦基于光的量子化猜想，提出了对该现象的理论解释。这标志着量子力学大门的正式开启，因为这个贡献，爱因斯坦于1921年被授予诺贝尔物理学奖。由此，将“光”转化为“电”的“光电效应”，以及能够产生这个效应的“光阴极”材料，正式进入了人类的视野。伴随着对光电效应理解的加深，人们后来发展出了更完善的理论，能够解释所有光阴极材料的基本性能，并成功预言了当时未知的光阴极材料。这些光阴极材料基本上都是传统金属和半导体材料，大多数在60年前被发现。它们已经成为当代粒子加速器、自由电子激光、超快电镜、高分辨电子谱仪等尖端科技装置的核心元件。这类高精尖设备除了常见于实验室，还被应用在大众生活中，如粒子加速器已被用于治疗癌症、杀灭细菌、开发包装材料、改进车辆的燃料注入等。简单说来，光阴极材料是否“好用”，直接关系着这类设备的性能。然而，这些传统的光阴极材料存在固有的性能缺陷——它们所发射的电子束“相干性”太差，也就是电子束的发射角太大，其中的电子运动速度不均一。这样的“初始“电子束要想满足尖端科技应用的要求，必须依赖一系列材料工艺和电气工程技术来增强它的相干性，而这些特殊工艺和辅助技术的引入极大地增加了“电子枪”系统的复杂度，提高了建造要求和成本。钛酸锶：量子材料之光，光阴极领域的潜在重启者尽管基于光阴极的电子枪技术最近几十年来有了长足的发展，但它已渐渐无法跟上相关科技应用发展的步伐。许多前述尖端科技的升级换代呼唤初始电子束相干性在数量级上的提升，而这已经不是一般的光阴极性能优化所能实现的了，只能寄望于在材料和理论层面上的源头创新。长期深耕材料物理性质研究的西湖大学理学院何睿华团队，意外在一个同类物理实验室中“常见”的身影——钛酸锶上实现了突破。近年来兴起的一大类新的材料——量子材料，以其复杂多变的性质和丰富多样的功能而著称。具有钙钛矿结构的钛酸锶（SrTiO3）是这类材料的重要代表之一。被誉为“钛酸锶之父”、高温超导发现人、诺贝尔物理学奖获得者K. A. Muller教授称钛酸锶为“固体物理中的果蝇”，因为很多重要的固体物理现象都是首先从该材料上发现的，其中还包括许多尚未被理解的现象。然而，以钛酸锶为首的氧化物量子材料研究，其主流是将这些材料当作硅基半导体的潜在替代材料来研究，主要关注的是它们独特的电子学相关性质。但何睿华团队却在实验中发现，这些熟悉的材料竟然同样承载着触发新奇光电效应的能力——它有着远超于现有光阴极材料的光阴极关键性能：相干性（见图1说明），从而极大地弥补了现有光阴极材料的缺憾。图1. 钛酸锶和其他材料的初始电子束能谱分析对比。前者具有更高的初始电子束相干性，具体体现为：电子发射动能能量发散度小于0.01 eV（a），发散角小于2°（b），相比普通材料的约0.5 eV和20°有了数量级上的提升。Nature论文匿名审稿人指出：“与类似实验条件下的其他现有光阴极相比，钛酸锶光阴极最重要的性质是它所发射的初始电子束所具有的相干性有了数量级上的提升。这种性能上的巨大飞跃允许（人们）完整获得具有本征相干性的电子束，而无需为了提高相干性而牺牲电子束流强度。这一发现可能会导致光阴极技术发生范式转变，该技术长期以来一直受困于（电子枪）电子束不能同时具有高相干性和高束流强度的矛盾，（这个矛盾的）根源就在于初始电子束的本征非相干性。”超快电镜专家、论文合作者、西湖大学理学院研究员郑昌喜认为，合作团队发现的重要性“不在于往钛酸锶的神奇性质列表增添了一个新的性质，而在于这个性质本身，它可能重启一个极其重要、被普遍认为已发展成熟的光阴极技术领域，改变许多早已根深蒂固的游戏规则”。角分辨光电子能谱：以子之矛，攻子之盾图片设计师：林晨科学探索常常在意外中触碰出新的火花。为什么何睿华团队能在“常见”的材料上获得新的发现？这得归功于一种强大的、但很少被应用于光阴极研究的实验手段：角分辨光电子能谱技术。以往，由于大部分具有较高性能的传统光阴极材料其表面具有多晶或非晶结构，光阴极领域的主流研究方法依赖的主要是光电流探测，这个135年前已开始使用的实验手段。这也使得一大类新近发展出来的研究单晶量子材料的实验利器无用武之地，其中包括角分辨光电子能谱技术。究其本质，角分辨光电子能谱技术这个技术的工作原理，就是光电效应。它被用于探测材料的电子结构，即了解电子如何在材料里运动。在过去的几十年里，角分辨光电子能谱技术主要用于研究跟材料的光学、电学和热学性质相关的那部分电子结构。受这种强烈的科学关注的驱使，现有大多数实验设施针对相关能量区域内的电子结构测量进行了相应的配置和优化。谁能想到，这个运用了光电效应原理的技术，竟然能“以子之矛，攻子之盾”，挖掘出光电效应中新的物理——在实验中，西湖大学何睿华团队使用了这个源自光电效应的量子材料研究利器，出乎意料地捕捉到了单晶量子材料的独特光电发射特性。通过对角分辨光电子能谱仪进行“非常规”配置，以实现对非常规能量区域内、与光电效应相关的电子结构测量，他们发现钛酸锶优越的光阴极性能来自于其独特的光电发射性质（图2），而这些性质明显不同于所有已知的光阴极材料。可以说，它们几乎在每个主要方面都超出了已有光电发射理论的预期。图2. 普通光阴极材料（a）和光阴极量子材料钛酸锶（b）所发射的初始电子束的区别。关于西湖大学团队的以上结论，角分辨光电子能谱理论权威、论文合作者、美国东北大学教授Arun Bansil进行了理论确认，他指出：“（这个发现）表明我们对光电效应相关物理过程的完整理解缺少一些很基本的东西，而这个缺失的元素可能成为开启整个光阴极量子材料家族之门的钥匙，（这些材料）具有独特的、不为现有材料所具有的光阴极性能。”展望：从理论到应用的待解之谜而发现，往往只是驶向未知浩瀚海洋的第一步。在激动人心的发现过后，何睿华实验室立刻投身于下一步的探索之中。据本成果的第一作者、西湖大学理学院2019级博士生洪彩云介绍，接下来，他们将进一步在理论和应用方面展开对钛酸锶材料的研究工作。在理论方面，既然现有理论失灵了，那就意味着需要建立新的理论，来解释观察到的钛酸锶光阴极性能。何睿华对此给出了一个非常大胆的猜想，跟Bansil组合作提出了一个全新的光电发射机制。按照这个新的理论，他们预测了一大类由此新机制主导的候选光阴极量子材料，实验团队正计划对这些材料预测进行一一验证。在应用方面，既然钛酸锶材料比已有的光阴极材料表现都要更理想，团队也计划与相关领域的团队合作，挖掘这种材料的实际应用价值。何睿华在西湖大学的个人介绍页面上，写着对这所学校的心愿：“希望西湖大学能成为一个具有独特定位，鼓励学科交叉和大胆创新的冒险家乐园”。事实上，首个光阴极量子材料钛酸锶的发现，也正开花于他带领团队进行的长达数年的沉浸式“冒险”探索之中。原本，实验室所进行的一个“小”研究项目是研究量子材料的逸出功（注：在光电效应中，电子跃出材料表面需要付出一定的能量“代价”，即逸出功）。依托物质科学平台的超高真空互联系统，以“高通量”手法批量测量各材料的逸出功时，他们偶然发现钛酸锶有些“与众不同”，并且抓住了这个“意外”，这才得以有了后面的发现。有趣的是，何睿华实验室“无心插柳柳成荫”的发现，似乎在冥冥中，也呼应了人类与光电效应意外“相遇”的起始点——1887 年，赫兹为了证明麦克斯韦的电磁波预言，进行了火花放电实验，而偶然发现了这种神奇的现象。探索前人未达之境。热爱“冒险”的西湖科学家们，将进一步挖掘光阴极材料的更多奥秘。

近期，重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”在合肥通过验收，使我国成为继美国、法国、荷兰、日本之后五个拥有稳态强磁场的。而在北京怀柔，另一个大科学装置——“综合端条件实验装置”也启动建设。听起来，“稳态强磁场”“综合端条件”都很陌生，它们都属于重大科技基础设施。为什么要建这样的设施，对于科学研究来说，这两个大装置有着什么样的重要意义呢？ 稳态强磁场实验装置 磁现象是物质的基本现象之一。科学研究早已证实，当物质处在磁场中，其内部结构可能发生改变，磁场因而一直是研究物理等诸多学科的一种非常有用的工具。物质结构和状态在强磁场环境下都可能发生变化，呈现出多样的物理、化学现象和效应。磁场强度越高，物质的变化就越为明显，也就越有利于新的科学发现，就像显微镜放大10000倍比放大10倍能告诉研究人员更多一样。但是，磁场强度的提高，每一步都走得很艰难。强磁场中心的“稳态强磁场实验装置”达到了40万高斯的磁场强度，这是二十几年来，上几个有实力的都在尝试的目标。中国科学院强磁场科学中心（图中设备为磁性测量设备mpms，图片来源于网络)混合磁体装置（已产生稳态磁场强度达40t、二高场强，图片来源于网络） 强磁场是现代科学实验重要的端条件之一。在强磁场这种端条件下，物质的特性可以被调控，这就给科学家提供了研究新现象、发现新技术的机遇。因此场也被称为诺贝尔奖的摇篮，包括1985年和1998年诺贝尔物理奖的整数和分数量子霍尔效应、2003年获得诺贝尔奖的核磁共振成像技术。从生命科学到医疗技术，从化学合成到功能材料̷̷在各个科学领域，强磁场都是科学家们渴求的研究环境。 ”稳态强磁场实验装置”运行期间，为清华、北大、复旦、中科大等106家用户单位的1500余项课题提供了实验条件，产出了一大批具有国际影响力的科研成果。综合端条件实验装置 任何物质都是在一定的物理条件下形成的，通过使物理实验条件达到端状态，可以形成许多在常规物理条件下不能得到的新物质和新物态。综合端条件实验装置是指综合集低温、超高压、强磁场和超快光场等端条件为一体的用户装置。就在“稳态强磁场实验装置”通过验收的二天，我国在北京市怀柔科学城启动建设“综合端条件实验装置”，比“稳态强磁场实验装置”更进一步。 综合端条件实验装置启动（图片来源于网络） 项目席科学家、中科院物理研究所研究员吕力（quantum design 公司产品用户）说：“比如低温可以抑制物质中电子、原子的无规运动；强磁场作为可以调控的热力学参量，能够改变物质的内部能量；超高压可以有效缩短物质的原子间距，增加相邻电子轨道的重叠，从而改变物质的晶体结构，以及原子间的相互作用，形成全新的物质状态；超快激光则具有无与伦比的超快时间特性，快速变化的光场是人们能够操作并且控制的快物理量。” 综合端条件实验装置建成之后，将是国际上集低温、超高压、强磁场和超快光场等端条件为一体的用户装置，在非常规超导、拓扑物态、量子材料与器件等领域，提供实验手段的支撑，进而为相关材料的人工设计与制备，以及诸多科学难题的破解提供前所未有的机遇。 稳态强磁场实验装置、综合端条件实验装置等的重大科技基础设施，是科学家们进行科学研究的重要平台，也是提升科研水平的利器。它们的建成，既是我国科研人员创新进取的成果，也将以巨大的磁力，吸引更多人才从事相关领域的研究，推动我国基础领域的科学研究进一步走向前沿。文章原文部分摘自：cctv焦点访谈、人民网 相关产品链接： mpms3-新一代磁学测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17089.htmppms 综合物性测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17086.htm完全无液氦综合物性测量系统 dynacool：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c18553.htm多功能振动样品磁强计 versalab 系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c19330.htm超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c122418.htm低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c201745.htmmicrosense 振动样品磁强计：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c194437.htm智能型氦液化器 (ATL)：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c180307.htm

p style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/c6cdcbc2-bdca-4d09-a9e8-e3b27b531473.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "上图：离心机ZJU400，迷你版CHIEF/pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/8bdc045f-b873-44a8-a63c-0b7568ae106e.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "下图：陈云敏院士/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "最近，浙江大学牵头建设的国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置（CHIEF）项目可行性研究报告获得了国家发展和改革委员会批复。这也是浙江省建设的首个国家重大科技基础设施项目。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "该项目选址杭州余杭区未来科技城，建设时间为5年，占地约89亩，总投入将超过20亿人民币。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "什么是超重力离心模拟与实验装置？它有什么作用？/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "为了揭开这高大上设备的庐山真面目，钱报记者来到浙大紫金港校区，专访了负责该项目的陈云敏院士团队，并独家参观了实验装置。陈院士是浙大建筑工程学院的教授，也是该项目的首席科学家。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "原来，这套高科技设备具有“压缩时空”的神奇功能，它能让研究人员“跨越时间”，用一天模拟一千年，还能在实验室里“跑高铁”！/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "什么是超重力/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "它能压缩时空，一眼万年/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“浙大的这个CHIEF，是‘国家重大科技基础设施’，那是指大型复杂的科学研究装置或系统，是能推动国家科学和技术发展的‘国之重器’。和CHIEF同样级别的装置，还有北京正负电子对撞机、上海光源、天眼FAST射电望远镜等等。”陈云敏院士介绍。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "CHIEF项目是“十三五”时期优先建设的10项国家重大科技基础设施项目之一，也是在浙江省建设的首个国家重大科技基础设施项目。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "朱斌教授是该项目的副总工程师，他向记者介绍了和超重力相关的知识。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "地球表面的任何物体都会受到地球重力的作用，人能够站立在地面上，物体会下落，都是重力的原因。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "科学家们把地球上的重力叫做常重力，用1g（重力单位）来表示，大于1个g的就叫超重力。比如航天员乘坐飞船返回地球时，会受到4个g的超重力，相当于承受了4个自己的重量。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在超重力环境下，会发生一些神奇效应。因为这些神奇效应，科学家们可以完成很多在常重力环境中难以完成的实验。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "首先，超重具有“缩尺”作用。朱斌打了一个比方，“举个例子，想知道100层楼高的房子对地基的影响，那么我们只需要造1层楼高的模型，将它放在100个g的超重力作用下，这时，1层楼对地基的影响效果，就相当于常重力下100层楼对地基影响的效果。这就是缩尺作用。”/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "超重力场中还存在“缩时”效应，科学家们可以利用这点极大地缩短实验时间。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "陈云敏院士给记者举了一个例子。如果在超重力离心机上搭载土体污染物迁移实验装置，就可以模拟污染物在地下大尺度、长历时的运移。如果在现实中研究污染物的迁移，需要花费几千年，但在超重力场中模拟实验，可能只需要一天的时间，可谓“山中方一日，世上已千年”。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "超重力有什么用/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "可以在实验室里“跑高铁”/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "超重力的“缩时”和“缩尺”等效应，可以让研究者做很多现实中无法操作的实验。而想要产生一个超重力场，就需要超重力离心机。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "CHIEF就是这样一个超重力装置。在CHIEF预研阶段，浙大团队就利用超重力，做出了不少成果，比如“高速铁路列车运行动力效应试验系统”。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这个系统的设计是为了控制高铁在我国东南沿海深厚软土地区运行时的沉降。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "怎么做实验呢？在现实中，不可能真的在东南沿海修一条轨道、造一辆高铁去研究，这需要花费巨大的金钱和时间成本。但是利用超重力环境中的缩尺、缩时等效应，便可以用一个小的模型来模拟现实中高铁的运行，来研究和验证各种方案。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "CHIEF预研实验就提供了这样的条件。这个“在实验室里跑高铁”的项目后来入选了2017年度“中国高等学校十大科技进展”。陈云敏院士说，“CHIEF研发出来可极大拓展我们的试验研究能力，做原来没法做的试验。”/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "该项目选址杭州余杭区未来科技城，建设时间为5年，占地约89亩，总投入将超过20亿人民币。建成后，它将填补我国超大容量超重力装置的空白，成为世界领先、应用范围最广的超重力多学科综合实验平台。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "目前，世界上离心机最大容量为1200g· t（重力加速度× 吨），而CHIEF容量将会达到1900g· t。它是一个构建从瞬态到万年时间尺度、从原子级到千米级空间尺度、从常温常压到高温高压等多相介质运动的实验环境的“大家伙”。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "记者现场探访/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "超重力离心机长啥样/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "那么，CHIEF到底长什么样子？它是怎样产生超重力场的呢？/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "此前，浙大已经建成一个“迷你版”装置ZJU400，它在浙大建工实验大厅的地下室。陈云敏院士带钱报记者近距离触摸了这个装置。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这个圆形地下室占地约50平方米，里面有且仅有一个天平状的机器，并占据了整个房间。陈云敏院士指着机器向记者介绍，这就是ZJU400，它的“手臂”有4.5米长，两个转轴上各搭载了一个边长1米的正方体实验舱，实验舱的最大负荷有3吨。在它转动到一定速度后，实验舱在离心力的作用下，舱内的超重力场就生成了。这是一台离心加速度可达到150倍重力加速度的离心机。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "未来的CHIEF的转臂半径可达9m，实验舱是3m，最大负荷可达32吨，是它的10倍。ZJU400可以说是一个微型CHIEF。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "为什么要把机器放在地下室？这主要是出于安全考虑，“因为离心机上面搭载的吊篮会高速旋转。”/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“不过，在高速旋转的环境中，人是不能在实验舱内操作实验的。”陈云敏院士解释，实验舱内有机械手臂，它们所有的动作都是在中央控制台的控制下进行的。在这个地下室里面安装了很多传感器，能把检测到的信号和数据传输到控制室。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "既然已经有迷你版，为什么还要建设CHIEF这个如此庞大的超重力离心机呢？/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“日常生活中，我们用的洗衣机也有很大的离心力，在医学实验里使用的离心机设备的离心力更大，但是它们都有一个缺点：所能负荷的东西少，抗不平衡能力差。”陈云敏院士说，“所以我们研究的核心就是在高速的离心加速度上增加它所能承担的重量。”/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "早在去年一月份，CHIEF项目建议书就获得了国家发展和改革委员会的批复。在这一年多里，浙大的科学家团队做的是“找茬”的预研工作，在正式开工之前，把可能碰到的技术难题都提出来。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“如果把超重力离心机主机比作一个挑着扁担在转圈的人，那么如何让他不‘晕头转向’，就是在预研阶段要解决的难题。”陈云敏院士说。/p

日出东方，当清晨第一缕阳光照入怀柔科学城的综合极端条件实验装置实验楼时，一位身着蓝色薄羽绒服的科研人员已在实验站开始忙碌。中国科学院物理研究所研究员、综合极端条件实验装置亚毫开实验站负责人刘广同正在观察各种装置设备的数据变化，并对仪器进行相应调试。在新春来临之际，记者走进怀柔科学城，一探科研人员与科研“利器”大科学装置的日夜“纠缠”。要发现更多的可能来自北京量子信息科学研究院的研究人员林飞走进实验楼内的亚毫开实验站，开始对科研样本进行输运性质表征的观测研究。此类样本的研究具有重要的科学意义。2013年薛其坤院士领衔的清华大学—物理所科研团队就曾经在类似样本中首次观测到了量子反常霍尔效应，被杨振宁先生称为诺贝尔奖级的成果。与此同时，在亚毫开实验站内，多项凝聚态物理方面的重要实验正在进行之中。“今天数据有什么异常吗？”刘广同上前询问。这就是刘广同及其团队的日常——不仅需要维护实验装置，负责指导来检测样本的科研人员如何使用装置，有时还按需帮其制订实验方案，甚至直接参与实验过程。实验站先后迎来清华大学、北京大学、上海交通大学等多所高校院所的科研人员，为他们在物理学、材料科学等多学科的实验研究创造条件。记者观察到，实验室核心区域地面上分布着6个深坑。据介绍，这是科研人员为了获取极低温而精心设计的，它的主要目的是给低温设备减振。极低温下，蕴藏着丰富的物理现象。在物理学领域，不少诺贝尔奖成果正是借助极端实验条件取得的。刘广同表示：“我们要创造条件，要发现更多的可能。我们自主研发的一系列实验设备，不仅可以人为达到极低温，还可以创造强磁场、超高压和超快光场等极端条件，旨在发现奇异物性。而且，它们还可以将不同的极端条件‘综合’起来，提供探索未知世界的新维度。”要不断突破上一次两条长长的银色管状仪器装置“躺”在低温强磁场电子波谱学实验站的实验台上，颇为引人注意。这就是刘广同和团队成员自主研发的极低温氦3制冷机。该设备是综合极端条件实验装置量子调控系统的核心低温设备之一。我国的此类设备在相当长一段时期内主要依赖进口。2021年开始，刘广同和团队成员从原材料的设计和采购开始，用特种薄壁不锈钢、高纯无氧铜等原材料加工成零件，再经120多道精密焊口焊接而成，最终打破了之前我国此类极低温科研仪器设备市场被国外垄断的局面，实现了“从无到有”。在刘广同看来，装置的研发，为物理、材料等学科提供了极端特殊的稀有实验条件，利用这样的条件开展科学研究能够极大地促进我国基础研究水平的提高。“时间是挤出来的”。刘广同几乎把全年的节假日都交付实验室，春节假期也不例外。他常说，“搞科研，尤其是基础研究，要有永不磨灭的好奇心、永不认输的韧劲和勇于探索的精神。所以，我从未觉得辛苦，反倒觉得很有乐趣。”“目前，实验站中的实验装置，在最低温度、最高压力等指标上，已处于世界先进水平。”刘广同说，“我们就是要创造更加极端的条件，不断突破上一次。”

以极限感知确立“中国精度”之江实验室以人工智能为骨干支撑，以智能感知、智能计算、智能网络和智能系统为主要方向开展基础研究和核心技术攻关，目标建成世界一流的人工智能基础研究中心。朱世强主任认为，“之江实验室要打造全新的人工智能技术生态体系，不能简单的停留在算法研究的层面，更不能单纯利用国外开源开放的算法做应用开发。未来人工智能领域的核心竞争在于更前沿的基础研究，从科学的角度来看，真正的智能起源于对外部世界信息的精确感知，培育超级感知能力是之江实验室打造人工智能技术生态的重要基础。这也是我们谋划建设量子精密测量大科学装置的初衷。”之江实验室首席科学家房建成院士介绍说，“我们将投入15亿元建设量子精密测量科学装置，基于原子自旋效应、原子干涉效应、光子动量效应等原理，实现超高灵敏惯性、极弱磁、极弱力、绝对重力等多种物理量的超高精度测量，突破传统测量方法的理论极限，确立‘中国精度’。”要实现国际领先水平的超高精度传感与测量，之江实验室的科研团队有底气。量子精密测量科学装置集结了北京航空航天大学、浙江大学等国内最顶尖的专家团队，在极弱磁测量、惯性测量等研究领域多次获得国家级奖励。促进基础研究与应用研究融通发展据介绍，量子精密测量大科学装置将支撑科学家开展诺奖级前沿科学问题的探索，如在验证宇宙空间CPT对称破缺、新的相互作用力、非牛顿引力，研究纳米间距Casimir效应、量子—经典转换问题等前沿物理学方面发挥重要作用。“建设大科学装置不仅仅是实验室自己的科研需要，我们更希望依托重大装置吸引全世界最优秀的科学家到之江实验室探索前沿科学问题，同时做好技术的转化应用，服务于产业发展。”之江实验室主任朱世强表示。量子精密测量大科学装置不仅可以帮助拓展人类的认知边界，还具有很广阔的应用前景，如大幅提升导航、激光制导、水下定位、医学检测和引力波探测等的准确性和精度。科技进步最终用于改善民生，也是建设这一大科学装置的主要任务之一。子项目新型无损被动高分辨率心脑磁研究装置负责人说，“量子传感研究中心正在研究的新型被动式原子磁强计（fT级），能在屏蔽外界磁场环境下直接测量大脑发出的磁场，有望实现脑神经系统的功能测量。SERF极弱脑磁心磁测量可能带来变革性技术，破解目前核磁共振等观测设备对婴幼儿、体内含金属部件患者等特殊人群无法使用的问题。”之江实验室将建成国际一流的心磁和脑磁两类研究装置，结合医学成像技术，攻关心脑极弱磁测量。“体制机制创新就是生产力”“如果从零开始谋划的话，一个大科学装置往往需要十几年的时间，才能从构想到建成落地。之江实验室成立不到两年的时间，已经有两个大科学装置通过论证，这主要源于我们在科研体制机制创新上的优势，后续我们还将启动一个、筹划一个，再培育一个。”朱世强介绍。实验室最先通过论证的就是量子精密测量大科学装置。房建成院士对于该装置的快速启动给出了干脆利落的回答：“体制机制创新就是生产力。”“之江实验室从项目发现、团队组建，再到论证立项和过程管理都进行了一系列的制度创新，大兵团作战的协同攻关推动科研提质增速。半年多的时间，我们完成了项目各种环节的多轮论证，在提升效率的同时保证科研的严谨性。”房建成院士说据介绍，量子精密测量大科学装置的目标是引领国际。在2020年底之前，项目组将结合之江实验室新园区建设工作，开展关键技术研究平台搭建，完成装置的总体设计。到2023年，在条件设施更优化的新建实验室中继续优化提升指标，持续引领国际水平。

中新社上海2月16日电 上海交大和二滩水电开发有限公司16日签署合作协议，双方将致力于探测暗物质研究。　　上海交大校长张杰透露，在四川锦屏地下实验室，液氙暗物质探测装置将很快开始建设，预计今年下半年可建成并投入运行。　　在宇宙学中，所谓“暗物质”是指那些“看不见摸不着”，不发射任何光及电磁辐射的物质。地球引力效应显示宇宙中应有大量暗物质存在，探测暗物质是当今物理学界的世界性前沿问题。　　据介绍，四川锦屏地下实验室深达2400米，是目前世界上岩石覆盖最深的地下实验室，由清华大学与二滩公司合建，主要用于探测研究暗物质。由上海交大牵头组织、中美6家研究机构参与的大型暗物质研究项目PandaX将在该实验室展开，该项目的最终目标是建成吨量级液氙暗物质探测装置，对暗物质进行最灵敏的探测和对其本质进行研究。首期25公斤级实验今年下半年开始运行，二期200公斤级实验预计明年开始运行。　　根据协议，上海交通大学和二滩公司将发挥二滩水电的产业、环境、资金优势和上海交大人才、科研和多学科交叉优势，共同推进自主创新，促进产学研结合，加速科技成果向现实生产力转化。

3月8日至9日，国家自然科学基金委员会(以下简称“基金委”)组织专家，在中国科学技术大学对国家重大科研仪器研制专项(教育部推荐)“基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置”进行验收。基金委副主任谢心澄、化学科学部主任杨学明线上参会，基金委化学科学部常务副主任杨俊林、教育部科学技术与信息化司相关人员、项目验收组专家、项目四个承担单位负责人、项目组成员等50人参加了会议。会议分别由杨俊林和验收专家组组长主持。 　　谢心澄指出，国家重大科研仪器研制项目的定位是面向科学前沿和国家需求，以科学目标为导向，资助对促进科学发展、探索自然规律和开拓研究领域具有重要作用的原创性科研仪器与核心部件的研制，以提升我国的原始创新能力；建议专家在验收时重点考察仪器的原创性、研究目标的实现情况、仪器技术指标完成情况和指标的先进性，以及对解决重大科学问题、开拓新的研究领域，促进人才培养和推动学科发展所取得的作用。他强调，部门推荐项目验收通过后，基金委适时组织专家对项目进行后评估。因此，希望项目负责人加强后期管理，注重仪器的运行使用与开放共享，提高科研仪器的使用效率和水平，推动项目成果转化，为探索前沿和服务国家需求夯实技术基础。杨学明指出，过去5至10年，我国在化学领域批准建设的比较重大的科学装置对推动化学学科的发展非常重要，证明化学领域和物理领域的研究人员通过合作可以把一件比较困难的事情做好，证明我国在高端科学仪器研制方面具有很大的实力。厦门大学副校长江云宝代表项目四个承担单位发言。 　　专家组认真审阅了验收材料，听取了项目负责人厦门大学孙世刚院士作的项目工作报告，以及监理组相关人员作的监理情况报告，并进行了质询和现场考察，听取了仪器测试组报告、财务组验收意见及档案组审核情况报告。经过讨论，专家组认为：项目达到了预期研制目标，符合验收要求，同意通过验收。 　　“基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置”项目集厦门大学、中国科学技术大学、复旦大学和大连化物所的相关优势，建设了一套具有先进水平的波长连续可调、覆盖中红外到远红外波段的可调谐红外自由电子激光光源，以及基于红外自由电子激光为光源的固/气和固/液表界面反射吸收红外光谱实验线站、原子力显微红外光谱实验线站、和频光谱实验线站、光解离光谱实验线站和光激发光谱实验线站五条实验线站。各实验线站分别在四个参研单位研制，最终搬迁到中国科学技术大学与红外自由电子激光光源集成，经调试、验收后开放运行，为化学、物理、材料以及生物医学等相关领域提供了一个有力的工具和研发平台。 　　该项目的仪器研制历经8年，在项目团队全体成员的不懈努力下，克服各种困难，建成了我国第一个覆盖中、远红外波段的红外自由电子激光用户装置，具体包括：开发了包含光波导效应的光场数值计算方法和程序，实现了加波导的自由电子激光振荡器的模拟；研发了2856MHz次谐波可调、高重频电子枪，实现了基于同一台电子加速器的中红外和远红外两套振荡器的运行；建成了红外自由电子激光反射吸收光谱实验线站、上/下入射激发模式的红外自由电子激光—原子力显微镜实验线站和红外自由电子激光分子反应散射实验线站。 　　该项目中，大连化物所江凌研究员团队负责研制了一套基于红外自由电子激光的光解离光谱实验站，实现了金属化合物团簇的高灵敏红外光谱探测及结构表征，对诠释催化反应机制具有重要作用。

p　　2008年5月，由中科院合肥物质院强磁场科学中心承担的稳态强磁场实验装置项目启动 2011年7月，试验磁体通电测试成功 2016年11月，混合磁体大口径外超导磁体研制成功 2017年2月，专家组对混合磁体工艺测试完成验收 2017年9月27日，“稳态强磁场实验装置”通过国家验收，验收专家组给予了很高评价，认为项目全面完成了建设目标，各项关键参数达到或超过设计指标，“技术和性能达到国际领先水平”。/pp　　九年时间里，强磁场的科研人员完成了一个又一个跨越，使我国成为国际五大稳态强磁场研究机构之一，中国的强磁场科学技术事业迈上了一个新台阶。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/869ce1bd-adaa-4e62-b5da-a9ff1c35ab0b.jpg" title="1_副本.jpg"//pp style="text-align: center "①2016年底混合磁体首次调试成功。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/c43cc087-9520-4092-b997-350c4e51976e.jpg" title="2_副本.jpg"//pp style="text-align: center "②安装在水冷磁体上的扫描隧道显微镜。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201710/insimg/db639ee9-02c5-409b-8e70-117373bf43d4.jpg" title="3_副本.jpg"//pp style="text-align: center "③混合磁体。/pp　　strong“极端条件就是把不可能变成可能”/strong/pp　　高秉钧是中科院强磁场科学中心首席科学家，也是“稳态强磁场实验装置”项目总工程师。他对记者说：“物质在强磁场情况下会改变它本身的电子态，从而产生新的现象。强磁场是一个极端条件,我们在设计和研制稳态强磁场实验装置过程中，常会遇到许多难以克服的困难，甚至是无路可走。我们必须坚持不懈，实现超越，把不可能变成可能。”/pp　　强磁场是调控物质量子态的重要参量，在发现新现象、揭示新规律、探索新材料、催生新技术等方面具有不可替代的作用。自1913年以来，已有多项与磁场相关成果获诺贝尔奖，因此，强磁场极端条件已成为科技界公认的探索科学宝藏的“国之重器”。我国因缺乏相应的强磁场条件，屡次错失在物质科学等诸多领域开展前沿探索的机遇。/pp　　据了解，“稳态强磁场实验装置”是一个针对多学科实验研究需要的强磁场极端实验条件设施，包括十台强磁场磁体装置和六大类实验测量系统。/pp　　混合磁体由内部水冷磁体和外部超导磁体组合而成，是追求更高稳态极端场强的首选，但此前国际上已有多个失败案例，而我国在高场超导磁体技术方面的基础较为薄弱，项目所有科研人员都面临着巨大挑战。/pp　　对水冷磁体而言，必须解决材料和结构的优化选择、巨大电磁力和发热问题，与之配套的数千万瓦级的稳态直流电源系统、低温冷却系统、去离子水冷却系统等均是一个个不容置疑的难关。/pp　　谨慎起见，超导磁体组决定先研制一款磁场强度低、口径小，但选材、加工工艺完全相同的试验磁体，试验磁体在2011年7月通电测试成功。混合磁体研制真正开始之后，所有科研人员都秉持着一种谨慎严肃的工作状态，为了达到验收要求而不断努力着。/pp　　strong国际领先水平的科学实验系统/strong/pp　　水冷磁体WM1原设计是超世界纪录的38.5T,但在磁体组装后的预测试中，科研人员却发现磁场强度比预期的要低得多，且已是板上钉钉，超纪录无望了。水冷磁体总设计高秉钧带领工作人员排查原因，最终发现绝大部分bitter片厚度不是原设计的0.27毫米，而是0.29~0.30毫米。/pp　　高秉钧说：“面对几千片bitter片，我们就用天平称重量、算体积，来实测每片的实际厚度。将实测厚度的bitter片优化配置，重新组合，使组装的磁体达到原设计的目标。”这样，WM1最终实现了38.5T的磁场强度，打破水冷磁体场强世界纪录。/pp　　2016年底混合磁体首次调试，磁场强度达到40特斯拉，符合工程验收指标。就在科研人员欢欣鼓舞之时，磁体系统却发生了故障。春节将至，项目组的人却集中在场地，不断调试设备排除故障。/pp　　大年三十上午八点，装置准时通电测试，所有人在文化走廊吃了一顿简单而又难忘的“年夜饭”。但是那天因为降温没到位，再一次失败了。项目组的科研人员在春节假期继续加班，大年初四，混合磁体终于通电励磁，再次成功。/pp　　经过多年自主创新，强磁场研制团队打破国际技术壁垒，成功克服关键材料国际限制、关键技术国内空白等重大难题，建成继美国之后世界第二台40T级混合磁体，建立了国际领先水平的科学实验系统，实现了我国稳态强磁场极端条件的重大突破。/pp　　“稳态强磁场实验装置”国家验收意见中写道：“项目提出了一种水冷磁体设计创新方案，发展了一套全程可量化检测的高精度装配工艺。建成的水冷磁体中有三台磁体的性能指标创世界纪录，其中两台保持至今 突破了800毫米室温孔径、磁场强度达10特斯拉的铌三锡超导磁体研制的技术难关，建成了40特斯拉稳态混合磁体装置，磁场强度世界第二 建成了国际首创水冷磁体扫描隧道显微镜系统、扫描隧道—磁力—原子力组合显微镜系统，以及强磁场下低温、超高压实验系统，使得我国稳态强磁场相关实验条件达到国际领先水平。”/pp　　strong“边建设边开放”的管理新模式/strong/pp　　强磁场下的应用研究对于高技术产业具有很强的催生和带动作用，“强磁场效应”其实就在我们身边。/pp　　高秉钧介绍道：“大家都比较熟悉的医院的核磁共振成像、磁悬浮列车等就运用了强磁场技术。此外，强磁场在化学合成、特殊材料、生物技术、医药健康等多种新技术研发方面都有可能发挥关键作用，孕育新的发明。”/pp　　据了解，强磁场有助于促进多学科交叉研究，尤其是生命科学、物理学、材料与化学、新技术之间的交叉研究。2014年，合肥物质院技术生物所吴跃进研究组和强磁场科学中心钟凯研究组合作，研究了造影剂对水稻生长的潜在影响，并用磁共振成像技术获得了造影剂在根系中的动态信息。这也是世界上首次利用造影剂研究磁共振成像技术在水稻根系无损检测中的应用，为植物根系研究提供了一种新的研究方法。/pp　　在中科院“十二五”验收中，“强磁场科学与技术”重大突破入选院“双百”优秀。2017年3月，中共中央政治局委员、国务院副总理刘延东视察装置，对团队取得的成绩给予了充分肯定。/pp　　同时，项目提出并实践了国家大科学装置“边建设边开放”管理新模式。从2010年试运行以来装置已经为包括北大、复旦、中科大、浙大、南大、中科院物理所、中科院固体物理所、上海生科院、福建物构所等在内的百余家用户单位提供了实验条件，有力支撑了强磁场下前沿研究，产出了一大批具有国际影响力的科研成果。/pp　　随着稳态强磁场装置工程建设的推进，一支能打硬仗的强磁场技术攻关队伍在锻炼中成长。稳态强磁场实验装置将成为科学研究、科技发展的创新源头，将为合肥综合性国家科学中心的建设贡献更多的科技力量。/p

10月31日，空间站梦天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空。此次梦天启程太空，搭载着三台由中国航天科技集团有限公司五院510所（以下简称510所）研发的重要科学装置：空间高效自由活塞斯特林热电转换装置、X射线透射成像系统和高温炉及批量样品管理系统。这些凝结着科研人员智慧与心血的产品，驶向了太空深处。　　探索空间高效电源新技术　　空间高效自由活塞斯特林热电转换装置作为梦天实验舱舱内的验证项目之一，安装在航天基础试验机柜内。作为独立系统试验模块，是目前国内最先进的空间能源转换装置。　　负责该装置的高级工程师张安介绍，斯特林热电转换装置可将放射性同位素热能转换为电能，属于“动态”空间同位素电源系统中最先进的技术，相较于传统的“静态”同位素温差转换电源技术，具有高效率、高比功率等显著特点。目前，国际上尚未开展斯特林热电转换技术的空间应用。　　张安说，此次空间科学试验的目的是进一步验证在空间环境下该项技术的适应性及可靠性，获得该技术在轨飞行应用数据，进而结合在轨飞行试验数据优化工程样机，加快飞行样机的研制，为我国空间先进电源技术的发展提供技术支持，为未来“深空探测”计划提供技术储备。　　“在线”实时观察材料实验过程　　此次任务，510所科研人员成功研制了X射线透射成像系统（以下简称X射线系统），巧妙地利用X射线透射成像这一目前最先进的观测方法，实现了在空间环境中对材料实验过程进行“在线”实时观察，可获得空间材料样品制备过程中的固/液界面形态、界面输运效应等实时科学数据，对于认知材料物理与化学过程的本征规律，指导和推动地基材料制备工艺和战略性新兴产业发展具有重要意义。　　负责该装置的高级工程师孙晋川介绍，X射线系统作为空间站材料实时观察实验主载荷，也是“世界第一”台在载人航天器中使用X射线透射成像原理进行实验的科学装置。他说：“在载人航天器环境中，最核心的焦点是对航天员的保护，因此如何在资源与空间受限的情况下实现X射线的完全屏蔽，同时还能承受随火箭上行时的力学环境的考验，是摆在科研人员面前的首要难题，也是保证梦天舱安全性的重中之重。”　　科研人员集智群策，勇趟科研“深水区”，在大量的分析与试验总结下，设计的综合屏蔽结构，既保证了装置在火箭上行时的力学可靠性，也确保了航天员的在轨安全。同时成功研制了空间成像结构，使装置的最高分辨率可达3μm，最大视场达30mm×20mm，最大穿透厚度为6mm，满足绝大多种（类）材料的实验需求，也使X射线系统成功实现了从专用设备到通用设备的转变。　　“神话八卦炉”功能多样　　在梦天实验舱内，510所研制的“天宫八卦炉”——高温炉及批量样品管理系统（以下简称高温炉）将神秘、奇幻的中国神话转化为现实。作为实验舱高温材料溶固实验主载荷，高温炉系统是具有“多温场联动、多功能制备、全自动压控”等特点的全新综合型空间材料试验设备，其内部有诸多“黑科技”，精密传动单元可为系统提供14种试验工况配置，使我国空间材料设备首次具备温场“区熔”功能；全新的材料制备方法，改变了我国同类设备工况少、功能单一的状况，打破了国外技术垄断；综合热控单元给设备建立了温度梯度，实现了材料制备温度的高稳定性，让航天员们在亲自操作时“手感温度刚刚好”。

综合央视新闻客户端、新华社报道，2月27日，由哈尔滨工业大学和中国航天科技集团联合建造的“空间环境地面模拟装置”国家重大科技基础设施项目正式通过国家验收，这是我国航天领域首个大科学装置，可以综合模拟低温、真空、电磁辐射等九大类空间环境因素，也被称为“地面空间站”。“空间环境地面模拟装置”国家重大科技基础设施项目，聚焦航天领域的重大基础性科学技术问题，构建我国首个空间综合环境与航天器、生命体和等离子体作用科学领域的大型研究基地，形成国际领先水平的空间环境耦合效应试验研究平台。相较于把实验仪器设备搬到太空，“地面空间站”既能节省成本、减少安全隐患，又可以根据科学问题和工程需要，设置特定的环境因素，不受时空限制进行多次重复验证，从而打造更加安全便捷的实验条件和科研手段。“这意味着未来许多需要抵达太空才能进行的实验，在地面上就能完成。”空间环境地面模拟装置常务副总指挥、哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院院长李立毅说，项目建设坚持自主创新，突破了一系列关键技术，各系统已全部投入试运行和开放共享，服务于国内外多家用户单位，支撑了我国一系列国家重大航天任务的实施，取得了多项标志性成果。由中国工程院院士、苏州实验室主任徐南平等担任联合主任的国家验收委员会认为，该项目突破了空间环境模拟及其与物质作用领域的系列关键技术，项目总体建设指标处于国际先进水平，部分关键技术指标处于国际领先水平，装置运行成效突出，科技与社会效益显著，同意其通过国家验收。中国科学院院士、哈尔滨工业大学校长韩杰才说，该装置对我国重大科技创新突破、产业转型升级、高端人才培育等具有重要意义。未来学校将不断优化装置技术指标，持续提高装置科学水平，加速形成更多自主知识产权技术，为我国实现从航天大国向航天强国的重大跨越作出新的贡献。据了解,“空间环境地面模拟装置”从2005年开始论证，到正式通过验收，历时18年，去年试运行以来，已经服务了国内外多家用户单位，支撑了我国多款宇航电子元器件的研发和一系列国家重大航天任务的实施，取得了多项标志性成果。验收委员会认为，这一项目突破了空间环境模拟及其与物质作用领域的系列关键技术，项目总体建设指标处于国际先进水平，部分关键技术指标处于国际领先水平。

“从我杭州的实验室到上海张江，开车只要2小时，遇到需要好多天才能完成的实验时，还可住在专供用户的招待所，非常方便。”浙江大学药学院张海涛研究员几乎每两个月就要来一次蛋白质科学研究（上海）设施做实验。从他在中国科学院上海药物研究所读博到在浙江大学建立独立课题组，一直依托上海的大科学装置开展研究。  “从常州开车到复旦大学江湾校区，也就2个半小时，不是什么问题。”江苏天合光能股份有限公司“光伏科学与技术”全国重点实验室副主任殷丽告诉记者，他们正与复旦大学共建这一重组的实验室。  不到4%国土面积的长三角，不算“大”。在科技创新一体化的新语境下，对于身处其中的人，更觉其“小”。这样的“工作半径”成为常态，折射出长三角战略科技力量协同的内在吸引力，正日益强劲。  大科学装置的长三角用户  人的组胺受体H3R是治疗睡眠性疾病、阿尔兹海默症、精神分裂症以及肥胖的重要药物靶标，但人们一直不清楚它的蛋白结构长什么样，导致相关药物研究非常困难。2022年10月，张海涛团队应用蛋白质科学研究（上海）设施，首次解析了H3R与拮抗剂复合物的晶体三维结构，为药物设计提供了结构基础，研究成果发表在国际学术期刊《自然通讯》上。  “这可能是第一个应用国内大科学装置解析的G蛋白偶联受体（GPCR）结构，以往大家都习惯把实验样品寄到美国、日本去收集实验数据。”张海涛告诉记者，蛋白质科学研究（上海）设施在软硬件上向国外先进的大科学装置对标看齐，比如高通量自动化上样机器人、自主研发的自动化数据处理软件等。不仅如此，这里还提供国外不具备的定制化技术解决方案，优化同步辐射X射线的相关参数。借助蛋白质科学研究（上海）设施高效率、自动化的设备，最快只需2分30秒就可以看清一个蛋白质结构，且接近原子分辨率，相当于看清一根头发丝直径的几十万分之一。作为全球生命科学领域首个综合性大科学装置，该设施已为近450家科研单位和企业的1985个课题组提供服务，其中长三角用户占比64.2%，不仅为长三角地区的科研和产业发展提供了高效服务，而且为我国蛋白质科学基础研究和科技创新提供了有力支撑。  同样在张江的上海光源，是我国目前用户数量和成果产出最多的大科学装置，推动了我国结构生物学跨越式发展，为新药研发提供了重要手段。截至2023年11月底，其为近700家科研单位和企业的3748个研究组提供服务，平均每年约4500人次，与欧美同类光源相当。其中，长三角用户占比44%。  大科学装置有着难以量化的“溢出”效应。上海聚焦和服务国家战略，围绕光子、生命、能源、海洋、人工智能等领域布局大科学装置集群，已建、在建和规划建设的设施多达20个，为中国的原始创新提供“国之利器”。  全国重点实验室的长三角力量  “和复旦大学光电研究院合作带来很多视野开阔的奇思妙想，我们彼此交流碰撞、优势互补。”殷丽说。  作为光伏行业龙头企业，天合光能在2013年就是全国最早一批承建国家重点实验室的企业之一。2023年3月，实验室融入高校力量进行重组，从聚焦产业化技术研究，转为以应用基础研究为主、同时探索基础研究，不仅瞄准行业共性技术难题，也为攻克“卡脖子”问题积蓄力量。  据悉，天合光能与复旦大学光电研究院正在商讨联合培养机制，旨在一方面为企业定向培养优秀技术人员，另一方面为复旦在培研究生提供实习场地。  “我们希望借由全国重点实验室这一平台吸引更多人才，相信接下来的合作将启动‘加速度’。”殷丽话里透着期待。  为加快探索长三角科技创新和产业创新跨区域协同，今年3月，在虹桥国际开放枢纽2024年工作现场会上，另有一批全国重点实验室共建单位签约。其中，中国科学院上海微系统与信息技术研究所及浙江新创纳电子科技有限公司将共建集成电路材料全国重点实验室；浙江中电海康集团有限公司与南京大学将共建自旋芯片与技术全国重点实验室；安徽科大讯飞股份有限公司与上海浦东发展银行股份有限公司将共建认知智能全国重点实验室……  新质生产力的长三角期待  “东边日出西边雨”，从中国古诗的生动描述中亦可看出天气的复杂多变。长期以来，传统预报方式难以做到高分辨率预测。3月1日，上海人工智能实验室联合国家气象中心、国家气象信息中心、南京信息工程大学、香港科技大学、中国科学技术大学等发布全球高分辨率气象预报大模型“风乌GHR”，首次借助人工智能实现对中期天气进行10公里级的建模与预报，相比第一代“风乌”等人工智能气象大模型的预报分辨率提升超7倍，洞悉“十里不同天”不再是难事。  这是长三角乃至更大范围战略科技力量协同的又一经典案例。不断深化的区域协同创新能力已成为长三角一体化高质量发展格局的重要内涵和关键路径。  今年1月，《2023长三角区域协同创新指数》发布，自2018年长三角一体化高质量发展上升到国家战略以来，指数年均增速高达11%，三省一市科技创新一体化建设成效初显。  从5项一级指标变化情况来看，“成果共用”增幅最大，从2018年到2022年的年均增速达29%；其次是“资源共享”和“创新合作”，相对而言，“产业联动”和“环境支撑”两个指标发展增速稍显缓慢。上海持续发挥龙头引领地位，带动长三角地区科技合作和创新一体化，杭州、南京、苏州、合肥紧随其后，成为长三角跨区域协同创新的重要枢纽。  长三角作为中国经济重要的增长极之一，未来可以在哪些重点领域加大战略科技力量协同、培育发展新质生产力？  上海市科学学所统计评价研究室主任张宓之建议，首先，战略科技力量要发挥战略使命的功能导向，瞄准产业的共性技术突破，在事关科技、产业和供应链安全的主要领域——尤其是集成电路、生物科技等领域加强合作。在这方面，上海、江苏的基础力量和科研优势更明显，安徽、浙江在应用开发和国产化替代方面可优先试点。其次，战略科技力量要作为世界科技前沿技术的突破口，重点把张江、合肥的重大科学基础设施利用好，更好地服务产业端的技术创新研究，力争加速在光子芯片和器件、生物医药、纳米材料、量子科技、核能科技等前沿技术领域产业化等方面取得突破。

今年的政府工作报告提出，要扩大国际科技交流合作，营造具有全球竞争力的开放创新生态。我国如何以大科学装置为平台，全力构建开放创新生态，实现高水平科技自立自强？如何进一步让大科学计划和工程真正为全世界人民谋福祉，推动全球可持续发展？全国两会期间，科技日报记者采访了部分全国政协委员。他们认为，对我国来说，建设大科学装置是科学发展的必然趋势，共享这些科学设施也是社会发展的必然选择。当前背景下，解决创新问题离不开国际合作和开放共享，深化国际科技交流合作是破解人类重大挑战的必由之路。聚焦前沿 打造国之重器2020年，习近平总书记在科学家座谈会上提出“四个面向”。“大科学装置是前沿性、战略性基础研究活动的承载平台。建设和发展大科学工程或装置，对实现‘四个面向’具有重大意义。”中国科学院近代物理研究所副所长杨建成委员在接受记者采访时说。我国现有的大科学装置，如500米口径球面射电望远镜、北京正负电子对撞机、全超导托卡马克核聚变实验装置等，都是剑指颠覆性创新的国之重器。“中国科学院近代物理研究所目前运行的兰州重离子加速器就是我国典型的大科学装置之一，它能将不同种类的重离子加速至接近光速，不仅可以敲开原子核开展前沿科学探索，取得新核素合成等大批核物理前沿科学成果，还能为深空探测、绿色能源、粮食育种等领域的国家重大任务提供关键支持。”杨建成介绍说，相关成果已在生命健康、环境保护等多个领域得到广泛应用。“比如，基于兰州重离子加速器研发的我国首台国产医用重离子加速器治疗装置，目前已实现临床应用，成功治疗了1000多例肿瘤患者。”杨建成认为，大科学工程中产生的颠覆性和前沿性技术，往往能够催生新产业、新模式和新动能。主动作为 推动深度融合平方公里阵列射电望远镜（SKA）是中国目前参与的重要国际大科学工程之一。作为首倡国之一，中国始终是SKA项目的坚定支持者和主要参与方，参与见证了其发展的几乎所有重要事件，是这一宏伟工程不可或缺的核心力量。中国科学院上海天文台台长沈志强委员在接受采访时认为，当前国际环境错综复杂，中国进一步主动拓展在大型国际合作项目中作用的同时，更应积极寻求“以我为主”的合作新途径，积极谋划国际大科学工程。沈志强认为，加强开放交流与合作，积极参与国际大科学计划和工程，可以通过项目合作、数据共享、联合攻关等方式，学习借鉴国际上在工程建设、技术攻关、人才培养、运行管理等方面的成功模式和先进经验，确保每一项大科学设施都能发挥最大潜能。这有助于全面提升我国“大设备”产出“大成果”效能，推动我国科技实力和国际影响力的双重飞跃。集聚发展 形成“虹吸效应”“大科学工程应与综合性国家科学中心、国家实验室产生协同作用，形成集聚效应，也将有利于联合攻关和前沿交叉学科发展。”杨建成强调。大科学工程的独特优势，不仅在于“机器”，更在于“人才”。作为科技创新基础平台，其在培养和凝聚人才、促进国际科技合作方面能发挥独特作用。沈志强认为，我国在新建和现有大科学计划和工程建设发展中，需培养、汇聚跨学科的顶尖人才，既包括一流的科研工作者，也涵盖工程建设和管理运行领域的专家。杨建成认为，国际上具有领先地位或独特特点的大科学装置，能够形成“虹吸效应”，吸引全球相关领域的尖端科学家参与国际合作，从而提高科研影响力和创新能力。

我国现有的大科学装置基本是围绕基本粒子、宇宙探测以及由此发展的各类加速器。但面对二十一世纪科技发展的需求，围绕纳米领域建设大型科学研究设施，已经成为了不能回避的问题。”在日前召开的以“支撑纳米科技发展的大型基础科学设施——现状与展望”为主题的第433次香山科学会议上，与会专家就此问题达成了基本共识。　　集成电路的微小化和纳米电子学的飞速发展，激发人们在新型纳米材料制备、器件加工及封装测试等领域展开广泛研究，这就提出来对超常规的大型科学装置的急切需求。据了解，目前除了常规的超净间加工平台外，一些国外的先进实验室，如美国Argonne国家实验室尝试性建设了一些真空互联装置，欧洲和日本的一些著名大学和研究所也在不断地加入。　　虽然我国在纳米材料方面展开了许多研究，并取得了许多创新性科研和转化成果。然而，由于对纳米器件研究的认识与投入不足，特别是纳米加工设施和纳米加工技术相对落后，使得我国在这一领域整体的科研和应用水平与发达国家差距拉大。因此，研制具有高端的材料生长、微纳加工、器件封装测试的强大功能真空互联系统，成为了急需突破的瓶颈，具有极其重要的战略意义。　　据本次会议执行主席之一、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所杨辉研究员介绍，目前国内多家科研机构正在规划、筹建“纳米真空互联综合实验站”，其目标是在未来5—10年内，建立一个真空环境的机械和控制互联系统，实现无机到有机的材料制备、器件加工与封装、以及各种极端条件下测试的综合研究的设施，通过真空互联解决在材料生长、器件工艺环节、测试分析以及样品转移中水氧等杂质污染问题 提供本征条件下材料、器件结构及其性能关系的尖端科学研究平台 突破现有材料生长、器件工艺、测试分析的功能极限。　　纳米真空互联综合实验站将围绕当前纳米科学研究领域三个重大关键问题：纳米材料和纳米器件的规模可控制备 纳米材料与器件尺度效应、维度效应和界面效应 高分辨率、多参量联合在线测试技术等，展开科研建设。在互联装备中，重点解决真空获得、样品架的传递和转移以及图形生成等三个工程技术问题。根据平台属性，实验站还将提供不同级别真空系统的用户站点。　　与会专家认为，“纳米真空互联综合实验站”这类大型基础科学设施提供的研究平台，将在多个领域起到前所未有的重要作用。例如，为了解决全球性气候变化，国家战略性能源短缺，及城市环境污染等关键问题，高效率能量转换与能量存储技术必将成为未来几十年科学界的研究重点，而要实现能量转换及存储效率上的突破，新材料的探索及其纳米尺度的结构与界面的控制至关重要。而可以实现可控的材料制备，纳米加工与封装，以及在各种极端条件下的材料测试和表征的大科学装置，将为这一领域研究提供无可比拟的重要平台。

p　　由中国科学院物理研究所等建设的国家重大科技基础设施项目——综合极端条件实验装置9月28日在北京怀柔正式启动建设，这也是怀柔科学城第一个开工的国家重大科技基础设施。该工程拟通过5年左右时间，建成国际上首个集极低温、超高压、强磁场和超快光场等极端条件为一体的用户装置，极大提升我国在物质科学及相关领域的基础研究与应用基础研究综合实力。/pp　　综合极端条件实验装置工程由国家发改委审批，中科院、教育部共同申请，得到了北京市和怀柔区的鼎力支持。装置由极端实验条件产生系统、极端条件下的样品表征和测量系统，以及能满足上述各系统研制、升级、维护与运行的支撑系统等部分组成。建成后，该装置将成为开展物质科学及相关领域研究的重要实验基地，成为具有国际领先水平和重要国际影响力的科学与技术研究中心。/pp　　在项目启动会上，中科院副院长王恩哥表示，综合极端条件实验装置是中科院站在国家科技创新总体布局的高度，面向全球科技创新发展态势作出的一项重大部署，是落实习近平总书记关于在北京“建设具有全球影响力的科技创新中心”要求的具体举措之一。/pp　　王恩哥对项目建设法人单位中科院物理所提出了几点要求。他说，物理所要以对人民负责、对历史负责、对党和国家负责的态度，强化建设标准和要求，按照既定建设周期，保质保量完成建设任务 抢抓机遇，认真做好前沿科学领域布局规划 大胆探索大科学装置管理体制机制改革，运行好综合实验设备，多出成果，早出成果，出大成果，勇攀科学高峰 发现、吸引、凝聚顶尖科学家，形成国际科技创新人才高地。/pp　　王恩哥强调，综合极端条件实验装置在国际上是首创，是一项“功在当代，利在千秋”的国家科技基础设施建设工程。他希望该装置能够建设成为世界领先的用户装置，与相关交叉平台一起构成具有全球影响力的凝聚态物质科学研究中心。努力探索世界科学前沿，实现技术引领性突破，在怀柔科学城建设中作出重要贡献。/pp　　“极端条件实验手段的整体水平直接影响着我国在若干核心领域的竞争力。”中科院物理所所长方忠认为，项目建设将大幅提升我国综合极端条件科学与技术研究及尖端实验设备的研制、运行能力，提升我国在相关基础研究、高技术研究领域的综合水平，使我国在该领域的综合实力步入世界一流水平，促进我国从科技大国走向科技强国。/pp　　利用装置，科研人员可以开展非常规超导、拓扑物态、新型量子材料与器件等研究工作，并可在物理、材料、化学和生物医学等领域开展超快科学研究，探索极端时空尺度上的物质结构信息和动力学信息。项目首席科学家、国家“千人计划”入选者、中科院物理所研究员丁洪举例说，倘若科学家能利用装置做出室温超导体，电影《阿凡达》中壮观的“哈利路亚悬浮山”就有望成为现实。/pp　　此外，装置还具有广泛的实际应用价值。依靠该装置，人们可以开展各种特殊功能材料和技术的研发，还能够促进凝聚态物理、材料科学、化学、地质、能源科学及信息科学等不同学科之间的相互渗透、交叉融合。/pp　　项目首席科学家、中科院物理所研究员吕力透露，装置建成后将向国内外用户全面开放，遵循“开放、共享、流动、合作”的运行管理机制，严格保证全面对外开放机时。/pp　　据了解，综合极端条件实验装置是指综合集成低温、高压、强磁场、超快光场等一系列配套的集群设备所构成的大型科学实验设施。近年来，利用极端实验条件取得创新突破已成为科学研究发展的一种重要范式，不少工作获得了诺贝尔奖，大量成果得到了重要应用。世界上许多发达国家或地区，如美国、欧洲、日本等都在该领域展开了激烈竞争，许多著名研究机构都拥有先进的极端条件实验设施。/pp/p

时间分辨泵浦-探测超快光谱由于其独特的优势（如超高的时间分辨率、费米面以上激发态的观测、相干玻色子激发等），被广泛应用于研究各种凝聚态物理(和其它科学)，包括高温超导、复杂相变、多自由度耦合、相干调控、激光诱导新量子态和隐态等。高压技术通过直接改变晶格常数来调节电子能带结构和自旋特性等，提供了一种独特、干净的调控手段，也成为凝聚态物理(和其它科学领域)研究的重要手段。近年来，在上述丰富而深刻的基础科学需求的推动下，人们致力于将超快光谱和高压物理这两个领域结合起来，以研究高压条件下的超快动力学[Chin. Phys. Lett. (Express Letter) 37, 047801 (2020)]。研究挑战主要来自于实验仪器产生数据的可靠性。由于研究超快动力学的实验非常精细，压力变化也容易引起复杂的物理效应，保证仪器装置获取可靠精准的、有可比性的实验数据对于高压超快动力学这个交叉方向的开启和发展至关重要。例如，如果实验过程中将高压装置拿出光路进行加压、调压、校压之后再放回光路，可能会导致位置偏移和样品转动，将会引入人为实验误差，对于泵浦-探测这样的双光束实验的干扰尤为明显（把双光路光谱实验与高压技术相结合面临更多挑战）。从实践看，国内外目前已有的初步尝试，大多获得的是准粒子寿命信息，缺乏可靠的幅值信息，这为研究超快动力学带来了困难，例如量子材料的超导相变、CDW竞争序、拓扑相变等量子物性的标志特征之一是能隙的打开或闭合，能隙的变化直接对应于激发态超快光谱实验中的声子瓶颈效应（phonon-bottleneck effect），确认声子瓶颈效应需要幅值和寿命双方面的信息，仅有寿命信息不足以确认，于是同时获得可靠的幅值和寿命信息对于高压超快动力学这个交叉领域的开启、成型和顺利发展至关重要。这对仪器装置提出两个关键要求：（1）技术层面--研制可靠精准的在线原位（on-site in situ）高压超快泵浦-探测光谱实验装置，（2）标准层面--提出相应的标准描述，同行们在报道实验结果时最好明确是否为在线原位获得的实验数据，以保证学术交流中实验数据有可比性，从而从整体上提高数据的可靠性，减少不必要的人为误差甚至误导。近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室SF05组赵继民研究员及博士后吴艳玲、博士生加孜拉哈赛恩和田珍耘与北京高压科学研究中心丁阳研究员及博士生尹霞合作，成功搭建了一套室温条件下工作的“在线原位（on-site in situ）”的高压超快泵浦-探测光谱装置（图1）。该仪器装置的搭建取得了重要突破：（1）技术方面，实现了on-site in situ 技术，在整个实验过程中高压DAC不拿出光路，在光路中即可加压、调压、校压，完全避免了复位误差（repositioning fluctuation）（图2），最大程度保证了实验过程中样品不发生（控制在CCD监控微调误差范围以内的）移动或转动，避免了实验过程中不必要的人为误差，在实验数据的精准可靠性方面实现了最大化；（2）标准方面，提出了on-site in situ标准描述，如果在文章中明确DAC是否移出及放回了光路，则可在学术交流中提高实验数据的可比性（图3），避免了不必要的对比误差和解读偏差（使用机械臂将DAC移出光路并复位的装置，在最好的情况下等同于在线原位的精度，一般也有可比性）。总之，基于上述两方面仪器研发的突破，研究团队获得了室温下的可靠的幅值和寿命双方面的超快动力学信息，提供了足够丰富和全面的物性信息，为获得量子材料的高压超快动力学、进一步理解复杂相变和高压引起的激发态超快动力学特性提供了可靠的保障。图1. “在线原位（on-site in situ）”高压超快泵浦-探测光谱实验装置原理图。图2. 复位误差（re-positioning fluctuation）若干情形举例：（a）样品有台阶、位错或晶畴边界引起的晶格变化；（b）样品表面有台阶引起的高度差；（c）样品中存在不均匀的掺杂或缺陷分布；（d）样品具有平面内的超结构或复杂晶格结构；（e）样品有转动，且动力学对晶格方向很敏感。图3. 采用“在线原位（on-site in situ）”超快实验装置和“非在线原位（off-site in situ）”超快实验装置对相同实验观测到的不同超快光谱实验数据之间的对比。其中（b）图与（c）图：在off-site实验中只看到一个变化特征，经过on-site条件的实验能够观测到两个变化特征，分别对应两个不同的物理特性（包括声子瓶颈效应及相变等）。相关工作近期发表在Review of Scientific Instruments上，获得了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院创新交叉团队、中国科学院对外合作重点项目、中国科学院先导专项、北京市自然科学基金重点项目的支持。相关工作链接：[1] Y. L. Wu, X. Yin, J. Z. L. Hasaien, Z. Y. Tian, Y. Ding, and Jimin Zhao, On-site in situ high-pressure ultrafast pump–probe spectroscopy instrument, Review of Scientific Instruments 92, 113002 (2021).https://doi.org/10.1063/5.0064071

世界首个集材料生长、器件制备、测试分析为一体的纳米领域大科学装置——纳米真空互联综合实验站正在我国江苏苏州工业园区建设。这个实验站相当于在太空建设了一个全真空的纳米器件研发平台。　　正在建设中的这个纳米实验站是目前世界上最大的真空互联科研装置。其总体方案是：用总长近500米的超高真空管道，将上百台用于材料生长、器件制备、测试分析的大型仪器设备互联，实现样品在不同设备之间传送时其表面不被氧化、沾污，不被外界大气环境所破坏。中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员、纳米真空互联实验站常务副总指挥丁孙安说，实验站通过超高空间分辨、时间分辨、能量分辨、质量分辨等的高端能力仪器设备，对物质的“本征性质”进行研究，从而实现量子材料的设计、制备和表征，后摩尔时代器件加工和测试分析，同时开展新材料、新工艺、新结构和新功能的开发和研究，以及形成第三代半导体工艺包。　　“这个实验装置是在类似太空的全真空环境下的纳米器件研发平台，相当于把现有的加工设备统一搬到太空。”丁孙安说。　　纳米真空互联实验站是依托中科院苏州纳米所，联合清华大学薛其坤院士团队、中科院大连化学物理研究所包信和院士团队建设的。一期建设由中科院、江苏省、苏州市和苏州工业园区共建，预计2018年建成，建设经费3.2亿元。一期建成后将连接30多台设备，形成100米的真空管道。整个实验站的总预算是15亿元。　　苏州工业园区是全球纳米领域具有代表性的八大产业区域之一。中科院纳米所所长杨辉说，在此建设纳米真空互联实验站，是力图通过真空条件下的互联集成和若干重大项目验证，突破现有仪器设备的功能限制，实现材料制备、测试分析与微纳加工工艺等方面协同效应，为科研和战略性新兴产业发展提供先进的、开放性的平台。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置， 其中以光电效应工作的晶硅太阳能电池为主流。虽然通过掺杂及表面覆盖抗光反射层能提高晶硅太阳能电池的效率，但是超过能带间隙和一些特定波长的光反射造成了巨大的光能量损失，反而限制了晶硅太阳能电池的效率。 Y.H. Wang等利用有机金属三溴纳米粒子（CH3NH3PbBr3）涂层吸收部分短波长太阳光，使其转化成化电场。该化电场可以通过促进分子重排而增强有机-晶硅异质结太阳能电池的不对称性，从而增加表面活性载流子密度，终将有机-晶硅异质结太阳能电池的效率从12.7%提高到了14.3%。 苏州大学Q.L. Bao教授等人在钙钛矿结构微纳米线的光电转换离子迁移行为和载流子浓度分布等领域作出了突出贡献。2016年，发表在ACS Nano上的钙钛矿结构微纳米线的光电转换离子迁移行为的研究中，作者利用neaspec公司的近场光学显微镜neaSNOM发现：1. 未施加外场电压时， 该微纳米线区域中载流子密度（图1 g. s-SNOM振幅信号）和光折射率（图1 g. s-SNOM相位信号）较均匀；2. 施加外场正电压时，该区域中载流子密度随I-离子（Br?）的迁移而向右移动（图1 h. s-SNOM振幅信号），其光折射率随随MA+离子（CH3NH3+）的迁移而向左移动（图1 g. s-SNOM相位信号）较均匀；3. 施加外场负压时，情况正好与施加正电压时相反（图1 i）。该研究显示弄清无机-有机钙钛矿结构中的离子迁移行为对于了解钙钛矿基的特殊光电行为具有重要意义，进而为无机-有机钙钛矿材料的光电器件应用打下了坚实的基础。图1.SNOM测量钙钛矿结构微纳米线的光电转换的离子迁移行为。 d-f. 离子迁移测量示意图；g-i,相应的s-SNOM光学信号振幅和相位图 2017年， Q.L. Bao教授等人发表在AdvanceMaterials的文章中再次利用neaspec公司的近场光学显微镜neaSNOM，次在实验中研究了太阳能电池表面钙钛矿纳米粒子涂层的载流子密度。结果显示：钙钛矿纳米粒子覆盖区域近场信号强度高于Si/SiO2区域中信号强度（参见下图2 b 图2 a为对应区域的形貌）。另外作者也研究了增加光照的时间的影响（参见下图2 c, d）。其结果显示：近场信号强度随光照时间增加，从12.5 μV (黄色，0 min) 增加到 14.4 μV (红色, 60 min)，该近场信号反映了可移动自由载流子密度的变化。终，红外光neaSNOM研究结果证明：随光照时间增加，太阳能电池表面的钙钛矿纳米粒子涂层富集和捕获了大量的电子。图2. SNOM测量钙钛矿结构纳米粒子涂层的载流子密度。a. AFM形貌图；b, s-SNOM光学信号图-未加光照；c, s-SNOM光学信号图-光照30min；d, s-SNOM光学信号图-光照60min 作者预见，该研究对于设计新型太阳能电池，提高其转化效率具有重要意义。同时，该研究还提出了一种使钙钛矿结构材料和晶硅太阳能电池相结合的研究方法，为之后的研究和应用提供了解决新思路。相关参考文献1.Zhang Y.P. et. al. Reversible StructuralSwell?Shrink and Recoverable Optical Properties in Hybrid Inorganic?OrganicPerovskite. ACS Nano 2016,10, 7031?7038.2.Wang Y.H. et. al. The Light-InducedField-Effect Solar Cell Concept - Perovskite Nanoparticle Coating IntroducesPolarization Enhancing Silicon Cell Efficiency. AdvancedMaterial 2017, First published: 3 March 2017 DOI: 10.1002/adma.201606370.相关产品链接超高分辨散射式近场光学显微镜 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C170040.htm德国Neaspec纳米傅里叶红外光谱仪 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C194218.htm

25日，法国聚变实验装置WEST首套离子回旋天线竣工典礼在中科院合肥研究院等离子体物理研究所举行，该套天线的成功研制是我国首次向法国出口聚变工程技术，为法国聚变研究实验装置提供关键部件。　　离子回旋加热天线是等离子体辅助加热的主要设备之一,整个天线结构复杂，冷却管路复杂繁多，工艺技术要求高。等离子体所承担的法国高功率、长脉冲、主动冷却的离子回旋加热天线研制是中法联合实验室主要合作项目，共计三套，将为WEST装置提供9兆瓦的加热功率,加热持续时间最长为1000秒,是WEST装置重要的辅助加热方式。　　该装置自2014年7月开始研制，2016年4月10日首套离子回旋天线2084个零部件全部完成，法国专家检测表明天线各个关键部件满足先进技术指标和总体性能要求。在研制过程中科研人员通过不断试验，创新使用实时温度监控和激光动态检测相结合方法攻克了天线小变形、低磁导率关键焊接工艺、异形曲面成型等关键技术问题，通过应用无损检测技术和高温高压多循环真空漏率检测技术，确保了天线部件所有密封焊缝质量均满足超高真空漏率要求。　　法方专家高度评价等离子体所完成首套离子回旋天线的研制达到国际先进水平，并认为该天线的高质量顺利完成是整个WEST装置升级过程中的重要进展，是WEST装置未来开展高参数物理实验重要保障。　　同天启幕了中法聚变合作周，其间法国CEA领导和专家还将参与EAST物理实验、开展稳态等离子体运行研究、调研我国聚变工程技术能力、展望中法未来聚变研究合作及支持建设中国聚变工程实验堆并作系列特邀报告等多项活动。据悉，中法双方在面向世界科技前沿开展聚变研究，参与并推动国际热核聚变实验堆ITER计划等大科学多边合作取得了积极成果。

《瞭望》文章：大科学装置渐入佳境　　随着国家投入的增长、条块分割的打破，大科学装置对中国原创科技能力的提升，更加令人期待　　文/《瞭望》新闻周刊记者孙英兰　　年初，从兰州传来喜讯：中国科学院近代物理所与兰州军区总医院和甘肃省肿瘤医院合作，利用国家大科学装置——兰州重离子加速器提供的100MeV/u的碳离子束，对浅层肿瘤病人进行了临床治疗试验。　　目前患者的肿瘤已完全消失或明显缩小，而且均无明显局部及全身不良反应，也未发现复发和转移病灶。截至目前，治疗病人总数已达82例。　　同时，近代物理所辐射生物效应研究组还对肿瘤发生的机理进行了动物实验研究，首次从多个生物学通路证实了杂合基因在肿瘤发生过程中的关键性作用，丰富了对肿瘤发生机理的认识。　　业界专家表示，癌症已成为威胁人类生命的头号杀手，但治愈率极低。近代物理所的临床试验，无疑为肿瘤的诊治提供了新的方法和路径，为肿瘤病人带来生的希望。　　近代物理所“重离子治癌临床试验”因此入选“影响兰州十大事件”。“兰州重离子加速器冷却储存环建成投入运行”和“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)落成”——两个事关中科院的大科学装置项目的消息还同时入选“2008年度中国基础研究十大新闻”。　　中国科学院院士、中国科学院常务副院长白春礼告诉《瞭望》新闻周刊，很多重大的科学发现、技术发明，包括技术的带动，都有赖于一些大的科学装置提供的基础，大科学装置的建设，无疑会极大地促进我国原始创新能力的提升。　　成为国家基础设施的重要部分　　“大科学装置是国家为解决重大科技前沿、国家战略需求中的战略性、基础性和前瞻性科技问题、谋求重大突破而投资建设的大型研究设施，是国家基础设施的重要组成部分。大科学装置的建设和运行本身也体现了科学进步和技术创新。”在2月17日举行的“大科学装置联合基金签约仪式”结束后，白春礼向本刊记者强调。　　据了解，大科学装置通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，来实现重要科学技术目标。大型设施是为满足现代科学研究所需的能量极高、密度极大、时间极短、强度极高等极限研究条件而产生的，它为人类提供了探索自然奥秘极限的能力，使科学研究有可能在微观化、宏观化、复杂化等方面不断深入，从而取得重要发现。　　白春礼告诉本刊记者，20世纪科学发展的一个重要特征是重大科技基础设施的出现。重大科技基础设施是科技发展的重要基础条件，是国家科技水平和综合实力的重要体现。发达国家高度重视重大科技基础设施和依托于它的科学研究，并给予大力支持，一些发展中国家也根据各自的国情提出自己的发展计划，积极建设重大科技基础设施。　　“随着全球竞争的日趋激烈，加强创新能力建设成为世界各国提高国际竞争力的重要国策。我国确立了建设创新型国家的发展战略，而大科学装置在创新能力的提升中占据重要地位。”白春礼认为，人类探索自然世界必须借助科学仪器，大科学装置已成为现代科学研究诸多领域取得突破的必要条件，“随着科学技术的发展，人类对物质结构的认识是从一开始看到身边的各种物质逐步深入到细胞、分子、原子和原子核深层次，这些原子内部结构与运动的信息只有借助大科学装置才能获得，而这些信息是众多学科前沿研究的基础。”　　我国最早开始重大科技基础设施建设是在新中国成立初期，在“两弹一星”计划带动下进行的。“文革”时期，虽然国内科学研究受到极大损害，但重大科技基础设施建设在中央的直接关怀下仍然在孕育着新的发展。改革开放以来，我国对重大科技基础设施的投入有了较大幅度增长，“七五”期间列入国家重点建设的科学项目仅5项，其中大科学工程2项，投资为3.4亿元 而“九五”、“十五”期间的投资则增加到近40亿元。　　“十一五”期间，国家相继启动散裂中子源、强磁场装置、大型天文望远镜、海洋科学综合考察船、航空遥感系统、结冰风洞、蛋白质科学研究设施、子午工程、地下资源与地震预测极低频电磁探测网、农业生物安全研究设施等12项重大科技基础设施，投资将达到70亿元。　　规模最大的科学装置即将建成　　据《瞭望》新闻周刊了解，迄今我国已建成运行和正在建设的重大科技基础设施共46项，投入资金达120多亿元，覆盖了时间标准、导航、遥感、粒子物理与核物理、天文、地质、海洋、生态、生物资源、能源、国家安全等多个领域。　　中国科学院是承担我国大科学装置建设和运行的主要力量，目前该院已有8个重大科学装置在运行之中。　　始建于1984年的北京正负电子对撞机(BEPC)大科学装置，在高能物理研究领域为中国物理学家的研究探索立下了“汗马功劳”，使我国跻身于世界八大高能物理研究中心之一，奠定了中国在国际高能物理界的地位。　　同步辐射光在2003年SARS疫情出现时大显身手，成功测定了SARS病毒主蛋白酶的结构，为研制抵御SARS病毒的药物提供了重要参考。在肿瘤诊断方面，利用同步辐射光的高分辨特点，可以发现很小的肿瘤，实现肿瘤的早期诊断以提高肿瘤的治愈率。同步辐射X射线衍射方法已成为当前测定生物大分子结构的最有力手段，是研究生命现象与生物过程的利器。　　2004年底，我国开工建设了迄今为止投资规模最大的大科学装置——上海光源，这也是目前我国最大的科学装置，将在2009年上半年建成运行。　　这个大科学平台可以容纳60多条光束线，相当于建了60多个不同学科的重点实验室，可以同时向上百个实验站提供从红外光到硬X射线的各种同步辐射光 每天能容纳数百名来自世界各地、不同学科领域的科学家和工程师进行科学研究和技术开发 可用于从事生命科学、材料、环境、信息科学、凝聚态物理、原子分子物理、团簇物理、化学、医学、药学、地质学等多学科的前沿基础研究，以及微电子、医药、石油化工、生物工程、医疗诊断和微加工等高技术的开发应用的实验研究。　　据中科院上海应用物理研究所所长徐洪杰介绍，上海光源发出的同步辐射光波长相当于人头发丝直径的万分之一。如果用于癌症观测，可以大大提高它的诊断水平。比如说乳腺癌，人类目前的观测能力最小大概能观测到5个毫米，而上海光源将有可能观测到1～2个毫米的早期癌症细胞。　　在超大规模集成电路中硅晶片中的痕量杂质探测分析、飞机发动机和航天器的疲劳测试、纸浆无氯漂白工艺改进、化妆品效果分析、新口味凝胶食品的开发等产业研发与检测方面，上海光源也将大显身手。　　近年来，我国在卫星发射、载人航天领域捷报频传，为这些重大任务提供授时保证的是另一项国家重大科学工程——国家授时中心装置。　　2007年3月通过国家验收的全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置(EAST)，是我国自主设计、建造的国际上第一个全超导装置。它的成功运行，使我国在核聚变能研究中处于国际前沿，为我国参与国际热核聚变试验堆计划打下了坚实基础。　　兰州重离子加速器建成于1988年，取得了以合成超重新核素为代表的重大成果，使我国跻身于国际重离子物理研究先进行列。2008年7月通过国家验收的冷却储存环(CSR)是我国自行设计建造的第一个规模最大、能量最高、可实现全离子加速的重离子同步加速器冷却储存环系统。利用兰州重离子加速器提供的离子，可以开展航天元器件和线路的空间辐射效应及选用风险评估测试实验，获得的数据对指导航天电子元器件和系统抗辐射加固具有重要意义。　　经过10多年的重离子治癌前期研究，依托重离子加速器建成的浅层(深度小于2.5厘米)治癌装置，利用中能碳离子束试验治疗了7批82例浅层肿瘤患者(从2006年11月底到2008年9月)，疗效非常显著。目前，利用HIRFL-CSR提供的高能重离子束进行深部治癌的装置即将建成投入使用。　　此外，遥感飞机已安全运行20年，累计飞行近6000小时，获得的大量数据成为南水北调、西气东输等重大工程建设、土地利用动态监测、森林资源调查等有关工作的重要依据……　　白春礼说，我国已建成的大科学装置运行情况总体良好，中科院也为国家培养和造就了一支颇具实力的工程技术、科研和管理队伍，“他们是我国大科学装置进一步发展的宝贵资源”。　　打破条块分割有望资源共享　　“开放共享是大科学装置的一个显著特点。但一直以来，由于缺少专项支持经费，大科学装置很难实现开放共享。”白春礼告诉本刊记者，大科学装置建设和运行经费已经落实，但依托大科学装置的科研经费没有明确的渠道，没有专项资金，以前总是由科研人员自行申请，不仅手续繁杂且需要很长时间。另外缺乏用户的参与机制、开放共享服务设施不足、开放共享的评价、监督和反馈机制不完善等也影响了开放共享的程度。　　他透露道，由国家自然科学基金委与中科院共同设立的“大科学装置科学研究联合基金”，将打破条块分割，避免资源分散和重复建设，提高大科学装置的利用效率。　　国家自然科学基金委主任、中科院院士陈宜瑜告诉本刊记者，设立联合基金的目的是通过国家自然科学基金评审、资助和管理系统，发挥国家自然科学基金的导向和协调作用，吸引和调动全国高等院校、科研机构的力量，充分利用科学院承建的国家大科学装置的功能和作用，开展多学科前沿领域、综合交叉领域研究，开拓新的研究方向 发挥这些大科学装置的综合平台效能，提升我国基础科学自主创新能力和我国在前沿科学领域、多学科交叉研究领域的源头创新能力，培养大科学装置科学研究人才。　　迄今为止，国家自然科学基金委员会共设立了13项联合基金(含2项涉外联合基金)和若干项联合资助项目，其中部分联合基金和联合资助项目已经连续签署了2～3期合作协议。1999～2008年，共资助这类项目1265项，总经费达6.8亿元。　　陈宜瑜透露，大科学装置科学研究联合基金首批投入经费4000万元,由国家自然科学基金委员会与中国科学院各出资1/2,执行期为2009～2011年。按照突出大科学装置共用性、弱化专用性、促进开放性、提升创新性的思路，联合基金将主要依托北京正负电子对撞机(北京谱仪和北京同步辐射装置)、兰州重离子加速器与冷却储存环装置、上海光源装置、合肥同步辐射装置实施。基金委将在今年3月初单独发布指南，受理全国高校和科研院所的申请。

作者：倪思洁 来源：中国科学报“我国大科学装置的发展到了转折点——数量已经不少，但面临着质量提高的问题。”全国两会期间，全国人大代表、中国科学院院士王贻芳告诉《中国科学报》。近年来，党中央、国务院高度重视大科学装置建设，将其视为提升我国基础研究和应用研究水平、促进相关领域国际科技合作的重要支撑。我国大科学装置建设进入了前所未有的快速发展期，目前已布局建设57个，根据“十四五”规划，拟新建20个左右。如何充分发挥大科学装置对建制化基础研究的推动作用，成为来自大科学装置领域代表委员们热议的话题。组织用户：围绕大科学装置，设立半永久性研究单元王贻芳的另一个身份是大亚湾中微子实验和江门中微子实验首席科学家。“大科学装置天然具备建制化科学研究的特点。”王贻芳说，大亚湾中微子实验和江门中微子实验，从装置设计、建设、运行到数据处理、科学研究，都采用有组织的模式，不仅有国际合作组、执行委员会、咨询委员会等各种管理委员会，还有不同的系统和子系统，这种金字塔型管理体系由专人负责。在这些大科学装置中，具体的研究课题一般由科学家提出。“有些课题提的人多，有些课题提的人少，所以我们从管理上会保持一些平衡，确保所有课题都有人做，同时保证不是所有人都集中在一个课题上。”王贻芳说。这样的做法，为其他大科学装置提供了借鉴。王贻芳告诉《中国科学报》，在国内，很多大科学装置的机时需要由科研人员或团队申请使用，用户来自不同的大学、研究所。建设运行单位在收到科研人员的机时申请后，会组织专家评审，评审通过者可以获得装置机时。为了更好地组织科研用户，他建议，根据大科学装置的特点，建设若干个非法人、半永久性研究单元，再由这些研究单元组织国内相关专家，在一些重要方向上形成相对固定的大团队，长期攻关，开展重大研究。“比如说，围绕同步辐射光源，可以在纳米、材料、生物、环境等方面组织研究单元，聚焦重大问题并解决问题。”王贻芳说。搭好平台：聚焦主责主业，强化观测手段和实验方法“建制化基础科学研究就是有组织的基础科学研究，而‘有组织’就是要‘定好目标、分好工’。”全国政协委员、中国散裂中子源探测器与电子学团队负责人孙志嘉说。孙志嘉所在的中国散裂中子源是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置之一，位于广东省东莞市，于2019年2月2日完成首轮开放运行任务。2022年12月26日，中国散裂中子源二期工程可行性研究报告获得国家发展改革委批复。在大科学装置推动建制化基础科学研究方面，孙志嘉考虑的是如何发挥自身特长，以强有力的观测手段和实验方法支撑科学研究。“推动建制化基础科学研究，需要大科学装置坚持不懈地探索，采用新技术、新方法，提升观测精度；需要大科学装置的人才队伍、研发平台和专业设备保持稳定和持续迭代。”孙志嘉说。他认为，在建制化基础科学研究中，需要做好主责主业，发挥各自长处，形成合力。“这就好比一个木桶由十块木板组成，每人手里有一块木板，建制化基础科学研究就是要把大家手里的木板拼到一起。每个人把自己这一块木板做得尽可能长，而且拼成木桶时木板之间不漏水。”对于如何让中国散裂中子源更好发挥对基础研究的支撑作用，孙志嘉建议，进一步扩充粤港澳大湾区的大科学装置阵容，加快推进“粤港澳大湾区光源”的落地建设，将散裂中子源与同步辐射光源组合，相互支撑和配合，充分发挥大科学装置的集群效应，打造多学科前沿交叉应用平台，支撑高新技术企业的技术迭代，推动粤港澳大湾区高端制造业发展。人才接力：大力培养青年人才，科学评价战略科学家对于全国政协委员、阿里原初引力波探测实验项目首席科学家张新民来说，大科学装置能否带动建制化基础科学研究，关键要看人才是否可持续。过去7年间，张新民作为首席科学家和国际合作组发言人，一直带领团队在我国西藏阿里地区海拔5250米处，建设我国第一台原初引力波探测大型装置。“依托大科学装置开展基础研究有一个显著特点，就是周期长、耗资大、社会关注度高。装置的建设运行会持续很长一段时间，需要很多单位的科学家相互协调。”张新民认为，这一特点决定了“人”对于装置的重要性。去年全国两会上，张新民曾呼吁，加大力度培养从事大科学装置研究的青年人才，在人才评选过程中不以论文数量为主要标准，并对从事大科学装置研究的青年人才给予一定的倾斜。今年，他依然在关注大科学装置中的人才可持续问题。“一个大成果的出现，可能需要一代代人接力。年轻人一看前人花了几十年，一辈子都没得到认可，就觉得‘不要去做那些事情了’，最后就会形成一种恶性循环，没人接棒了。”张新民说。与此同时，张新民认为，大科学装置要想带动建制化基础科学研究，应依靠一批战略科学家。“战略科学家应具有深厚的科学素养，格局宏大、视野前瞻，及时关注面临的重大科学问题，关注学科发展态势，探究交叉学科融合趋势，但现实中对‘战略科学家’的判断却与人才‘帽子’的多少直接相关。”他建议，打破对战略科学家的传统定义，不以“帽子”论英雄，让大科学装置中的战略科学家在推动建制化基础科学研究方面发挥更大作用。

中国科学院等离子体物理研究所5月7日宣布，该所通过国际合作研制成功的中国首个超导托卡马克实验装置“合肥超环”(HT-7)正式退役。　　据悉，自1990年初苏联库尔恰托夫原子能研究所赠送T-7托卡马克装置给中国后，时任等离子体所所长霍裕平院士集中全所人力、财力投入装置建设，对T-7及其低温系统进行了根本性的改造。1994年，更名为“HT-7”的大科学装置正式建成，首次工程成功调试并获得等离子体。其成功研制，使中国成为继俄、法、日之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家。　　建成后的HT-7是一个可产生长脉冲高温等离子体的中型聚变研究装置。其主要目标是获得并研究长脉冲准稳态高温等离子体，检验和发展与其相关的工程技术，为未来稳态先进托卡马克聚变堆提供工程技术和物理基础。　　HT-7运行后，队伍中的主要骨干也成为建设世界首个全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)的各方面负责人，直接参与国际热核聚变实验堆(ITER)计划，为等离子体所及中国聚变研究事业的持续发展奠定了坚实的人才基础。2012年10月12日，HT-7进行了最后一次放电实验，在“职业生涯”上画了一个完美句号。　　在服役的近20年中，HT-7在推动聚变研究、人才培养等方面取得了诸多成就，已成为中国聚变事业的重要里程碑。日前，在历经退役必要性论证、退役实施方案论证、环评验收与设备监测等工作后，HT-7正式被中国科学院和环保部批准退役，成为我国首个获批退役的大科学工程装置。

“连接式” 废液收集装置在我们日常实验过程中，难免会遇到实验遗留下来的废液的处理难题，这就需要废液处理装置来进行残液的存放处理。接下来给大家介绍月旭科技的连接式安全收集装置。连接式废液收集装置主要是针对液体相关的仪器的废液处理，利用废液管将仪器和废液装置的废液桶相连接，进行安全存放。如果说你正在用液相色谱仪或其他液相仪器进样，实验结束后，那么这时我们就需要借助废液管连接到废液桶上进行集中存放处理。“接下来再具体说下废液收集装置的重要性：1.如果流出的废液随意存放，气密性的不良好会导致室内充满溶剂气味，造成环境的污染，从而影响实验人员的身体健康。2.如果把瓶口完全封死，仅通过一个废液管将仪器的流动相流入废液桶，阻断空气的流通，当废液桶内部废液收集到一定程度时，里面废液存在挥发就会导致内部压力过大，造成废液无法注入容器，甚至导致回流。3.还有就是废液盖上的孔要与废液管规格相对应，如果密封性较差，同样也会使得废液的挥发物流出，造成环境污染。想必实验室安全工作对于每个企业都是至关重要的，一个健康安全的工作环境同样也是能有效降低职工健康隐患。而月旭的连接式废液收集装置主要也是针对上面三个问题进行解决。从图片上可以看到，我们公司的连接式废液收集装置是由废液桶、废液盖、过滤器、指示器、过滤器、快速接头以及二次收集容器组成。废液桶，主要规格有5L/10/20L，当然需要其他规格，我们公司也是可以提供定制的。过滤器，其作用主要是针对废液的挥发物进行的过滤，同样也是为了防止废液桶内部压力过大，保证内外压力平衡。我们公司过滤器主要分两种：标准型过滤器、高效性过滤器。无论是标准还是高效过滤器都可以相互更换使用。各类型套装的货号●标准型10L（00839-31001）、20L（00839-30001）包含：认证HDPE废液容器一个、内外盖各一个、液相连接头一套、过滤器快速接头一套、液位指示器一个、无机或有机标准过滤器一个、防泄漏防倾倒二次容器。●高效性型10L（00839-31002）、20L（00839-30002）包含：认证HDPE废液容器一个、内外盖各一个、液相连接头一套、过滤器快速接头一套、液位指示器一个、无机或有机高效过滤器一个、防泄漏防倾倒二次容器。●智能型10L（00839-31003）、20L（00839-30003）包含：认证HDPE废液容器一个、内外盖各一个、液相连接头一套、过滤器快速接头一套、无机或有机高效过滤器一个、安全声光液位报警器一个、防泄漏防倾倒二次容器。当然，如果说客户不想使用我们的废液桶，要使用自己的，我们也是可以针对客户的废液桶进行废液盖的定制。

“我国大科学装置的发展到了转折点——数量已经不少，但面临着质量提高的问题。”全国两会期间，全国人大代表、中国科学院院士王贻芳告诉《中国科学报》。近年来，党中央、国务院高度重视大科学装置建设，将其视为提升我国基础研究和应用研究水平、促进相关领域国际科技合作的重要支撑。我国大科学装置建设进入了前所未有的快速发展期，目前已布局建设57个，根据“十四五”规划，拟新建20个左右。如何充分发挥大科学装置对建制化基础研究的推动作用，成为来自大科学装置领域代表委员们热议的话题。组织用户：围绕大科学装置，设立半永久性研究单元王贻芳的另一个身份是大亚湾中微子实验和江门中微子实验首席科学家。“大科学装置天然具备建制化科学研究的特点。”王贻芳说，大亚湾中微子实验和江门中微子实验，从装置设计、建设、运行到数据处理、科学研究，都采用有组织的模式，不仅有国际合作组、执行委员会、咨询委员会等各种管理委员会，还有不同的系统和子系统，这种金字塔型管理体系由专人负责。在这些大科学装置中，具体的研究课题一般由科学家提出。“有些课题提的人多，有些课题提的人少，所以我们从管理上会保持一些平衡，确保所有课题都有人做，同时保证不是所有人都集中在一个课题上。”王贻芳说。这样的做法，为其他大科学装置提供了借鉴。王贻芳告诉《中国科学报》，在国内，很多大科学装置的机时需要由科研人员或团队申请使用，用户来自不同的大学、研究所。建设运行单位在收到科研人员的机时申请后，会组织专家评审，评审通过者可以获得装置机时。为了更好地组织科研用户，他建议，根据大科学装置的特点，建设若干个非法人、半永久性研究单元，再由这些研究单元组织国内相关专家，在一些重要方向上形成相对固定的大团队，长期攻关，开展重大研究。“比如说，围绕同步辐射光源，可以在纳米、材料、生物、环境等方面组织研究单元，聚焦重大问题并解决问题。”王贻芳说。搭好平台：聚焦主责主业，强化观测手段和实验方法“建制化基础科学研究就是有组织的基础科学研究，而‘有组织’就是要‘定好目标、分好工’。”全国政协委员、中国散裂中子源探测器与电子学团队负责人孙志嘉说。孙志嘉所在的中国散裂中子源是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置之一，位于广东省东莞市，于2019年2月2日完成首轮开放运行任务。2022年12月26日，中国散裂中子源二期工程可行性研究报告获得国家发展改革委批复。在大科学装置推动建制化基础科学研究方面，孙志嘉考虑的是如何发挥自身特长，以强有力的观测手段和实验方法支撑科学研究。“推动建制化基础科学研究，需要大科学装置坚持不懈地探索，采用新技术、新方法，提升观测精度；需要大科学装置的人才队伍、研发平台和专业设备保持稳定和持续迭代。”孙志嘉说。他认为，在建制化基础科学研究中，需要做好主责主业，发挥各自长处，形成合力。“这就好比一个木桶由十块木板组成，每人手里有一块木板，建制化基础科学研究就是要把大家手里的木板拼到一起。每个人把自己这一块木板做得尽可能长，而且拼成木桶时木板之间不漏水。”对于如何让中国散裂中子源更好发挥对基础研究的支撑作用，孙志嘉建议，进一步扩充粤港澳大湾区的大科学装置阵容，加快推进“粤港澳大湾区光源”的落地建设，将散裂中子源与同步辐射光源组合，相互支撑和配合，充分发挥大科学装置的集群效应，打造多学科前沿交叉应用平台，支撑高新技术企业的技术迭代，推动粤港澳大湾区高端制造业发展。人才接力：大力培养青年人才，科学评价战略科学家对于全国政协委员、阿里原初引力波探测实验项目首席科学家张新民来说，大科学装置能否带动建制化基础科学研究，关键要看人才是否可持续。过去7年间，张新民作为首席科学家和国际合作组发言人，一直带领团队在我国西藏阿里地区海拔5250米处，建设我国第一台原初引力波探测大型装置。“依托大科学装置开展基础研究有一个显著特点，就是周期长、耗资大、社会关注度高。装置的建设运行会持续很长一段时间，需要很多单位的科学家相互协调。”张新民认为，这一特点决定了“人”对于装置的重要性。去年全国两会上，张新民曾呼吁，加大力度培养从事大科学装置研究的青年人才，在人才评选过程中不以论文数量为主要标准，并对从事大科学装置研究的青年人才给予一定的倾斜。今年，他依然在关注大科学装置中的人才可持续问题。“一个大成果的出现，可能需要一代代人接力。年轻人一看前人花了几十年，一辈子都没得到认可，就觉得‘不要去做那些事情了’，最后就会形成一种恶性循环，没人接棒了。”张新民说。与此同时，张新民认为，大科学装置要想带动建制化基础科学研究，应依靠一批战略科学家。“战略科学家应具有深厚的科学素养，格局宏大、视野前瞻，及时关注面临的重大科学问题，关注学科发展态势，探究交叉学科融合趋势，但现实中对‘战略科学家’的判断却与人才‘帽子’的多少直接相关。”他建议，打破对战略科学家的传统定义，不以“帽子”论英雄，让大科学装置中的战略科学家在推动建制化基础科学研究方面发挥更大作用。

北京怀柔科学城“综合极端条件实验装置”(以下简称“装置”)项目顺利通过中科院条件保障与财务局基建工程管理处组织的建筑安装工程验收。这标志着该项目土建工程按期圆满收官，为后继工艺验收等打下了坚实的基础。该项目是怀柔科学城首个开工建设并通过建安验收的大科学装置项目。项目验收会合影(张昶摄影)　　在中科院物理研究所怀柔园区召开的装置项目建安验收会上，中科院物理研究所书记李明对中科院条财局对该所基建工作的大力支持表示感谢，他指出，装置项目是物理所第一个大科学装置项目，对物理所的科研发展具有里程碑意义。从开始动议至今已过15年，包含了几届所领导和同事的共同努力和辛勤付出，期望未来能在此装置上产生更多更杰出的科研成果。　　验收专家组听取了科学工程与发展处副主任柯磊关于装置项目工程建设的汇报，并现场抽查了工程实体质量和档案资料。经过认真质询和充分讨论，专家组一致认为装置项目实现了预期的工程目标，同时对装置二次改造管理方面提出了良好建议。验收组组长袁伟总工程师对装置建安验收顺利通过表示祝贺。　　据悉，装置项目于2017年9月30日开工建设，2020年7月3日项目取得工程竣工验收备案表。

12月5日，在国网山西省电力公司500千伏福瑞变电站，山西电科院技术人员正应用新研发的基于拉曼光谱的六氟化硫分解气体检测装置进行现场检测。短短几分钟，他们便轻松完成全部工作。六氟化硫气体绝缘电气设备故障诊断是电力系统的一项常规试验，旨在通过检测六氟化硫气体中的特征气体组分，判断设备内部绝缘缺陷类型、放电水平和绝缘材料老化程度。传统的气体分析方法主要有两种，一种为传感器方法，该方法传感器需要定期校准，检测准确度较差；另一种为实验室气相色谱法，该方法需要人工取气、送样至实验室进行化学分析，耗时长，对于检测人员的操作要求较高，无法实现在线监测。针对这种情况，国网山西电力从2022年3月份开始，便率先着手开展基于拉曼光谱的六氟化硫气体分解特征组分检测技术及应用研究。专家们运用基于密度泛函理论，建模仿真研究六氟化硫气体分解特征组分的拉曼光谱图，设计气体样品池，搭建实验平台，测试六氟化硫气体分解特征组分的拉曼光谱特性；研究六氟化硫气体分解特征组分拉曼光谱检测信号预处理方法及光谱信号增强技术；研究基于光谱数据拟合的拉曼光谱检测谱峰特征参数提取技术，六氟化硫气体分解特征组分拉曼光谱非线性效应修正方法；研究六氟化硫气体分解特征组分拉曼光谱检测定性、定量分析方法；开展基于拉曼光谱的六氟化硫气体分解特征组分现场检测及应用研究。经过反复使用、改进和验证，最终于当年9月成功推出具有国内领先水平的新型六氟化硫分解气体检测装置。该装置利用激光照射六氟化硫气体样品，形成拉曼散射光谱，自动比对标准气体光谱，通过积分法获取六氟化硫分解特征气体浓度，精准研判GIS设备缺陷，相较于传统检测装置，气体检测由小时级缩短至分钟级，现场检测质效显著提升。此外，该装置还具有其他多个显著优点：检测过程不需要对气体样品进行预处理，也不需要消耗载气；对混合气体样品可直接进行检测，无需进行组分分离，检测周期短；检测稳定性好，基本不受环境温度的影响，设备可靠性高、维护量小；检测对激光波长没有特殊要求，利用单一波长的激光就能同时激发出多气体特征量的拉曼光谱从而进行混合气体定性、定量分析，更适合于在线监测及带电检测。据悉，六氟化硫分解气体检测装置自2022年应用以来，已在国网山西电力22座110千伏及以上电压等级变电站应用，累计完成气体检测150次，发现消除设备缺陷5处，成效十分明显。未来，山西电力将在更多的变电站应用该检测装置，积累更多的现场数据，持续探索六氟化硫气体分解特征组分的拉曼光谱检测体系，为六氟化硫绝缘电气设备运行状态的在线监测和故障的早期诊断提供实践基础。(完)

国家重大科技基础设施再立新功！面向世界科技前沿，我国在天文学领域取得新进展。3月2日，中科院国家天文台传来好消息：在国家重大科技基础设施郭守敬望远镜“加持”下，我国天文学家发现，最古老的银河系薄盘恒星年龄约为95亿年。该成果为深刻认识银河系薄盘的早期形成演化历史，提供了重要的观测依据。被称为“大科学装置”的国家重大科技基础设施，是推动科技创新、建设科技强国的利器。近年来，随着科学研究的不断深入，相当数量的前沿科学突破都是依靠重大科技基础设施取得的。“在基础性、前沿性科学研究中，大科学装置发挥着策源地作用，基础研究工作越来越离不开大科学装置。”3月3日，全国人大代表、中科院高能物理研究所所长王贻芳院士在接受科技日报记者采访时感慨道，加强基础研究，实现科技自立自强，必须建好、用好大科学装置这一“国之重器”。大科学装置是基础研究支撑平台想揽“瓷器活”，就要有“金刚钻”。“目前，有不少基础研究完全依赖大科学装置，它们通过大科学装置做无穷大或无穷小的研究，比如粒子物理、核物理以及天文学。没有大科学装置，这些研究无从谈起。”王贻芳说，还有相当一部分基础研究，如果没有大科学装置提供手段条件，研究就无法达到很高的高度，在同行竞争中就会落后。可以说，大科学装置为开展前沿性、基础性研究提供了重要平台，对于获取原创成果、抢占科技竞争制高点意义重大。全国政协委员、国家重大基础科技设施——强流重离子加速器装置总工程师、中科院近代物理研究所研究员杨建成也持有相似的看法。大科学装置是开展基础前沿研究的支撑平台，而且，基础研究领域取得理论突破后，还需要实验验证，大科学装置在实验验证上同样发挥着非常重要的作用。杨建成说，在过去的40多年，获得诺贝尔物理学奖的成果中，大约有40%来自大科学装置。王贻芳曾做了一个统计：2011年以来，依托重大科技基础设施产生的成果有22项入选国家科技“三大奖”，其中9项国家自然科学奖、3项国家技术发明奖、10项国家科学技术进步奖。因此，为了夯实基础研究根基，我国必须高度重视大科学装置建设，支持我国科学家在科技前沿领域开展研究。目前，我国在建和运行的大科学装置总量达57个，部分设施综合水平迈入全球“第一方阵”；根据规划，“十四五”期间，我国拟新建20个左右的大科学装置，我国大科学装置建设迎来了实现历史性跨越的快速发展期。大科学装置性能指标必须国际领先在充分肯定成绩的同时，我们也要清醒地认识到，我国在大科学装置建设方面还存在一些不足。王贻芳多年参与设计、建设、运行和使用大科学装置，对此有深入思考和独到见解。他说，相比国外，我国现有的大科学装置总投资规模偏小，这会限制重大原始创新成果的产生。而且，虽然我国大科学装置的数量有了较大增长，但这些装置的质量还有待进一步提高。“现在，有一些大科学装置的独创性、领先性不够，看到别人取得成绩，我跟着照做，一哄而上，存在低水平重复的问题。”王贻芳坦言。杨建成也认为，大科学装置的综合性能指标还需要进一步提升。“我们建设的大科学装置在性能指标上必须是国际领先的。有了国际一流的平台，我们才可能做出国际一流的成果。”他说。“从支撑基础研究的角度看，大科学装置可以分为两类：一是通用型，比如高能同步辐射光源；二是专用型，比如‘中国天眼’。”王贻芳认为，目前通用型大科学装置获得了更多的支持，因为它可以支撑各方面的用户，而专用型大科学装置占所有大科学装置的比重却在逐年下降，“这显然不太合适”。王贻芳建议，未来应该优化大科学装置投入的比例，建设更多国际领先的、有独创性的、开展前沿科学研究的专用大科学装置。通过这些装置的引领，取得重大一流的科学成果。结合自己多年深耕加速器研究的经历，杨建成表示，为了更好支撑基础前沿研究，我国要作好大科学装置建设的整体规划，优化大科学装置的学科和地域布局，从而加强大科学装置对基础研究的支撑作用。大科学装置在面向基础前沿科学研究的同时，也会发展很多高精尖技术。“有一些技术有很好的应用前景。比如我们基于兰州重离子加速器研发的医用重离子加速器，就取得了很好的社会效应。”杨建成建议，国家对大科学装置产生的高精尖技术的转移转化应给予更多关注。

7月19日，记者从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉，中心研制建设的4秒电磁弹射微重力实验装置已于近日启动试运行。该装置达到了4秒微重力时间、10μg微重力水平、过载加速度不超过5g、实验间隔不大于10分钟的国际先进水平。与传统单程落塔、抛物线飞机等相比，装置在实验效率、实验载荷强度要求、运行成本、不同重力水平模拟等方面具有较大的优势。4秒电磁弹射微重力实验装置。倪思洁摄中国科学院空间应用工程与技术中心电磁技术室副研究员张永康介绍，充分有效的地面验证，是空间科学实验的前提和基础。地基研究能够大幅缩短实验周期、降低实验成本、提升空间实验成功率，是天基研究的重要补充手段。电磁弹射微重力实验装置有效解决了探空火箭、失重飞机、落塔等传统地基微重力设施存在的实验成本高、准备时间长、过载较大等缺点。4秒电磁弹射微重力实验装置采用电磁抛射的方式在地面构建微重力实验环境，即采用电磁弹射系统将实验舱垂直加速到预定速度后释放，实验舱在上抛和下落阶段为科学载荷提供微重力环境。在实验效率方面，传统落塔平均每天仅可以做2-3次实验，抛物线飞机每次可以飞行30架次以上，但实验准备周期约2-3个月。4秒电磁弹射微重力实验装置可以达到每天近百次实验的频率，准备时间1-2天，极大地提高了科学实验的效率。在实验载荷强度要求方面，传统落塔在降落回收阶段，试验舱和实验载荷要承受20g左右的冲击，很大程度上限制了常规科学仪器的使用。在本装置中，实验舱所受的电磁驱动力是全程可控的，无论是微重力、月球重力还是火星重力模拟实验，实验舱的回收加速度都可控制在3g左右，因此常规科学仪器都可以用于实验。在运行成本方面，装置采用储能和电磁驱动技术，装置运行仅消耗电能，单次实验消耗电能仅1度左右，运行成本较低，便于开展大规模的科学实验。张永康介绍，目前正在开展微重力流体物理实验，中国科学院空间应用工程与技术中心正在规划建设20秒电磁弹射微重力实验装置，力争实现微重力时间20秒、载荷500公斤的国际领先指标，构建国际微/低重力实验中心，为空间科学领域的科学家提供高效便捷的地基微/低重力研究平台，并为载人航天、深空探测等国家重大工程提供相关技术验证条件。4秒电磁弹射微重力实验装置效果图。中国科学院空间应用工程与技术中心供图

日前，我国&ldquo 十一五&rdquo 期间部署建设的国家重大科技基础设施项目&mdash &mdash 脉冲强磁场实验装置，在华中科技大学通过国家验收，正式宣告我国拥有了国际顶级水平的脉冲磁场实验装置。　　强磁场与极低温、超高压等，被列为现代科学实验最重要的极端条件之一。脉冲强磁场技术是产生强磁场的重要技术，建设脉冲强磁场实验装置可为凝聚态物理、材料、磁学、化学、生命与医学等领域科学研究提供理想的研究平台。　　脉冲强磁场实验装置边建设、边试运行。截至2014年9月底，脉冲强磁场实验装置已累计开放5790机时，为德国德累斯顿强磁场实验室、美国普渡大学、日本东北大学及我国北京大学、南京大学、中科院物理所等50个国内外科研单位开展了170项科学实验。　　验收委员会认为，脉冲强磁场实验装置以其优异的性能，成为国际上最好的脉冲强磁场装置之一。希望项目建设单位充分发挥装置优势，进一步提高性能、开放共享，加大人才的培养和引进力度，着力开展高水平的科学研究，使脉冲强磁场实验装置成为国际一流的科研平台。

中科院是我国承担大科学装置建设、运行和管理的“国家队”——截至“十一五”，我国已建、在建和立项待建的大科学装置中，由中科院建设、运行和管理的约占80%。在科研生涯始自大科学装置、现在又是中科院分管此项工作副院长的詹文龙院士看来，“大科学装置集中体现了国家科学基础设施的水平和技术制造能力，是一个国家综合科技实力的象征”。　　所谓大科学装置，通俗地理解，是人类感知觉能力的延伸，是对诸如距离更远、信号更弱、时间更短、能量更高、温度更低、压力更强、规模更大等观测能力极限的突破，是现代前沿科学研究必不可少的条件。现实中，它是同步辐射光源，是强磁场，是大型粒子对撞机，是有望帮助人类找到终极科学问题答案的机器，通过它，人类或许能够知道：我们来自何处，我们由何物构成，以及生命和宇宙的意义何在。总之，它本身就是科学的“加速器”。　　2009年，中科院决定与国家自然科学基金委员会共同设立“大科学装置科学研究联合基金” (简称联合基金)，自掏腰包，3年共投入6000万元，在全国范围而不仅仅是中科院系统，支持基于大科学装置的研究。如今，第一期联合基金执行已近尾声，双方第二期的合作协议也于7月12日续签，联合基金由原来的4000万元/年增加至6000万元/年，执行期为2012—2014年。近日，科技日报记者就相关问题专访了詹文龙。　　中科院为何把这笔经费用途的决定权交出去　　联合基金由中科院和基金委各出一半，所有项目按照科学基金“依靠专家、发扬民主、择优支持、公正合理”的原则进行评审，也就是说，中科院相当于把每年几千万元经费的决定权交给了基金评审的专家。在自身已是大科学装置的主要运行、管理方的情况下，中科院这么做是出于什么考虑?　　詹文龙介绍说，为了充分发挥大科学装置作为国家科技基础设施的建设效益，中科院长期以来都在积极探索和实践大科学装置开放共享的运行模式和管理机制，包括设立开放经费、发挥装置科技委员会与用户委员会作用等。“不过限于支持体量、受众范围等诸多因素，大科学装置的开放共享虽在不断改善，但总体上仍有潜力可挖。”　　他表示，设立联合基金，可以利用基金委面向全国的申请受理平台，依靠其项目评审体系和专家资源，以基金项目的形式，引导全国的科研人员将自己的研究工作与我国的大科学装置密切结合，在充分发挥大科学装置强大科研支撑能力的同时，一方面提升科学家的研究水平和创新能力，培养一批依托大科学装置开展工作的研究队伍，另一方面不断更新和补充大科学装置实验终端的测试能力，持续增强其多学科研究支撑能力。　　第一期联合基金共3年(2009—2011年度)，经过全面论证，双方选择了北京正负电子对撞机、上海同步辐射光源、兰州重离子研究装置和合肥同步辐射光源4个装置，面向全国受理项目申请。詹文龙介绍，选择这4个装置的原因是，它们都属于具备多学科研究支撑能力的平台型装置。第二期联合基金协议中，稳态强磁场实验装置也被纳入其中，成为第5个依托装置。　　促进大科学装置开放共享新模式初见成效　　“联合基金这两年的执行情况基本实现了我们设立时的初衷。”詹文龙说。　　据介绍，2009年和2010年两年中，联合基金共收到项目申请533项，资助133个项目。这些项目的学科主要分布在10个学科方向。其中，材料学交叉、化学交叉、凝聚态物理和生命科学交叉是份额最大的4个研究方向，四者总数接近三分之二。　　詹文龙还介绍说，这两年，中科院之外有38个单位(含中国科技大学)获得了3780万元的支持，另外，大科学装置的用户中，出现了四分之一的新面孔。　　他总结认为，大装置联合基金的明显效果主要体现在4个方面：一是在稳定原有队伍的同时，促进了新队伍的培养，增强了人员合作 二是激发了研究新思路，加强了多学科交叉，促进了重大成果的产生，部分项目已有研究论文发表或接收 三是进一步提升了大科学装置的开放共享度及其与全国研究单位的合作 四是增强了大科学装置的科研支撑和服务能力。联合基金项目覆盖了广泛的学科领域，提出了大量新的科学问题，为解决这些问题，从装置性能到各实验线站都得到了进一步发展。“以前我们有些实验方法是借鉴国外的，现在，科学家提出的新的科学问题是国际上所没有的，只能自己创新了。”詹文龙说。　　建设大型多学科综合研究基地 抢占未来科技竞争制高点　　“虽然项目进展都不错，但也有些遗憾，比如联合基金没有收到一份来自企业的申请，获得资助的研究单位中，只有两家是中科院和大学以外的。”詹文龙说，第二期联合基金应当吸引地方科研单位、企业等更多用户依托大科学装置开展研究工作。　　他介绍，国家越来越重视发挥大科学装置在国家科技和社会经济发展中的战略作用。从“十五”后期开始，国家发改委由以往“提一个议一个”的审批模式改变为中长期规划指导下的成批次建设的模式。据悉，“十一五”期间，发改委批准了12个建设项目，“预计‘十二五’期间批准的建设项目将不少于‘十一五’。除了物理学科外，可能还会包括能源等学科的装置”。　　具体到中科院在这方面的计划，詹文龙指出，目前，我国已有和在建的大科学装置主要集中在北京、上海、兰州、合肥、广东5个地方，另外还有分布在全国各地的天文台。5个地方的大科学装置要在提高水平和效益上做文章，并逐步形成集聚效应。谈到此，詹文龙提出了一个概念——大型多学科综合科研基地。　　他指出，西方发达国家的科学技术水平和强大的国际竞争能力，相当大程度上是通过一批高水平的大型科研基地体现的。这些基地科研力量集中，科研任务集中，国家投资集中，科学技术成果累累 学科多样，学科交叉，发展新型、边缘科学和突破重大新技术的能力强。而这些基地往往是在大科学装置的基础上发展起来的，逐渐拥有了大科学装置群，作为支撑其强大科技竞争力的基本条件。　　建设大型科研基地，抢占未来科技竞争制高点，是提升国家科技创新能力、发展高科技的要求。根据大科学装置目前的布局，中科院决定，把第一个依托大科学装置建设的大型科研基地选在北京。　　在他的描述中，记者了解到，这将是一个拥有同步辐射光源、综合极端条件实验设施、超级计算设施等多个装置的科学中心，论文不再是在这些装置上产出的唯一“产品”，纳米、生物等多个产业的集聚会让成果迅速转化，这里将是吸引国际高水平人才的“梧桐树”，不同学科的研究人员会在这里比邻而居……　　詹文龙说，这不仅仅是一幅愿景图。按照计划，“十二五”期间将重点进行装置的建设，争取在2020年前使这些“速度更快、温度更低、压力更大、电磁场更强”的高水平装置全部投用，而其运行模式也将是全新的。　　前不久的一则新闻算是詹文龙这番话的一个注脚：中科院怀柔园区北京综合研究中心规划用地约2200亩，将重点规划建设国家“十二五”规划中部分大科学装置项目。初步估算，项目总投资达到60亿元，计划于“十二五”至“十三五”规划期间分步建设。