千张机

一个国家的科研仪器研发水平，特别是能否研制出原创性的科研仪器，会在很大程度上决定其基础科学研究在国际竞争中的地位和潜力。然而，当下原创性的国产科研仪器常常是“千呼万唤难出来”，原因何在?盖因“欠账”太多。　　一欠需求牵引　　这种牵引首先应该表现在科学研究、技术开发以及生产的具体任务对某种仪器的需求上。有了需求，才会有人去研制和生产仪器，如果这些仪器能够占领市场并实现可观的经济效益，自然会有人去做。　　目前牵引拉动方面的主要问题是我们的科研还远未成为当今世界的领跑者，反而是以跟踪研究居多。这种状态下所用的科研仪器以已经商业化的、有钱就买得到的成熟产品为主。而目前拥有充足经费的采购者们倾向于采购比较现成的进口仪器，似乎除了国防等领域需求的高端仪器，很少有人愿意进行自主研发或采买国产仪器。　　实际上，真正有望做到世界领先水平的实验科学研究工作必须依靠有自己特点的先进科研仪器，特别需要那些运用到许多新原理、新方法和新技术的自主研发的仪器，这样的仪器没有现成的产品可买，即使有类似的也需要买回来再升级改造和进行系统集成。显然，如果不重视仪器的研发，在实验手段这个环节上就轻易地输掉了关键的一局，在国际科技竞争中直接使自己处于落后的位置。　　此外，国人惯有的崇洋心理，还造成同档次的国产货无法和进口货平等竞争，这种现象在高端科研仪器方面表现尤其明显。　　要形成高端科研仪器研发的有效牵引，一方面，研究工作要超越目前的跟踪模仿阶段的“二流”水平，达到国际领先的“一流”水平 另一方面，仪器研发水平本身也要上去，帮助大家建立对国产科研仪器的信心。　　二欠投入和政策　　目前我国的仪器研发经费是不足的，而且还很不均衡，因此“钱”必然长期困扰仪器研发工作。　　我们应该注意到，除了直接投入，目前用在采购仪器上的钱，有一部分实际会间接用到研发上，因为如果国内的科研院所都能花比较多的钱用于采购国产的新型科研仪器，就可以使国产科研仪器的创新—研发—销售形成一个顺畅的良性循环，如能让企业乐于投入大笔的经费在研发环节，这样研发和生产的队伍也容易稳定，自然会对创新非常有利。　　因此，在科研仪器采购的经费安排上，也应有适当的政策鼓励科研院所采买国产仪器，虽然这些国产仪器在技术指标上尚不能全面和国外进口仪器抗衡，但是却在使用、维护和维修方面要比进口仪器便利和便宜得多。　　此外，大到国家，小到一个具体的单位甚至课题组，都欠缺一些合理、稳定的针对仪器研发的激励政策。当前的考评和奖励体系中，罕有涉及自主研发仪器的工作量如何换算的内容。这种激励政策的缺失，造成科研人员除非必须或者自己本身痴迷于仪器的改进和研发，否则基本上不会对仪器的自主研发感兴趣。　　为了搞好原创性的科研仪器研发，项目主管部门应该把仪器自主研发成果作为科研项目的重要考核指标之一，各单位在制定员工考评和奖励制度时，应该明确新仪器开发和改进方面工作量的计算标准及相应的奖励规格，这样才能鼓励员工积极参与科研仪器的研发。　　三欠基础和能人　　国产科研仪器研发根基尚浅，基础薄弱。　　这一方面源于我国在基础材料和加工技术方面比较落后，这种落后影响到了包括仪器仪表行业在内的整个工业技术领域。主要表现在常用的基础材料和器件的质量不够好，虽然可凑合着用在普通的民用技术中，但用于高端的研究型仪器，则很难保证其技术指标能够达到科学研究的要求 有时虽可以通过“优中选优”选出最合适的材料和器件，但成本太高很难被产业化大量生产和使用。　　另一方面的基础薄弱，是指理论基础。目前做仪器研发的人主要是工程技术人员，他们在理论水平方面通常低于那些需要使用仪器做研究的科学家，对一些与仪器研发相关的重要的科学原理没有吃透或掌握不全面，难以对仪器的相关原理真正做到融会贯通，因而难以迅速形成新的设计。此外，由于大学的分科教育体制，很多研究和技术开发人员的知识面不够宽，也影响了他们对仪器的研发能力的提升。　　而做仪器研发，有些能人是必不可少的。首先要有基础扎实、立足于科学前沿、对所涉足领域的科学问题非常清楚的一批高素质、有实践经验的人作为设计师，他们要知道目前急需的研究手段和实验技术，能提出原创性的解决方案，并善于整合资源实现设计。随后，还要有能工巧匠做出好用的、具有自主知识产权的原创国产科研仪器。当然，这些能人都不是天生的，需要长时间的仪器研发工作去培养和锻炼，研发团队也需要不断的磨合。　　四欠核心和深度　　我国对科研仪器研发的介入深度不够，经常是浅尝辄止。由于全新原理的原创科研仪器的价值通常不容易迅速被人所认识，因此靠新仪器打开市场赚钱较难。从事仪器研发和生产的单位更习惯于生产、改进和销售那些在市场上受欢迎的仪器，包括以往市场份额大、口碑好的老型号仪器和对这些老型号仪器做小的改进，通过提高数字化和自动化程度、增加部分功能、改进外观设计等方式来获得用户青睐。这种小修小改的“研发”远远无法达到原创的级别，只是这样做便于赚钱，所以不少科研仪器的研发生产单位乐此不疲。　　目前我国很多仪器的核心部件实际是进口国外产品。这种利用产自不同国家的零部件进行组装生产仪器的状况在全球化时代虽属正常现象，但其中有一些根本没有掌握核心技术，却仍自我标榜为“具有自主知识产权”的国货精品，则完全是掩耳盗铃、自欺欺人。　　实际上，科研仪器如果没有真正属于自己的核心技术，是难以占有稳定的市场份额的，更无法在科学界获得良好的口碑。　　五欠信心和人气　　正是由于前面提及的一系列原因，国产仪器的生产者、销售者和使用者往往都缺少足够信心。　　生产者对原材料和器件没信心，对自己的产品也没信心。销售者在向用户推销时更喜欢炫耀他所卖的仪器里面有哪些部件完全是进口的，仿佛进口的“标签”就是高质量高性能的保证书一样，却对自己的技术和产品没有足够的信心。　　许多使用者也对国产仪器缺乏信心。真正理解原创性的国产科研仪器研发工作的意义，并能够自觉支持和投入这方面工作的人还不多。目前不仅主管领导对仪器研发重视不够，有时甚至在科研队伍中也有很多人不赞同做自主研发，或者即使不反对，也不会积极协助做仪器研发的人。没有一定的人气，这种科研仪器的研发可能会变成一个“费力不讨好”的苦差事，从而影响研发积极性。　　此外，一件复杂的研究型仪器的研制涉及很多学科的知识，通常需要一定规模的团队(甚至是跨单位、跨行业的组合)的合作。这个研发团队应该建立行之有效的团队合作制度，其成员应该具有高度的团队合作意识，在合作中尽可能多地沟通交流，避免闭门造车，这样才能把仪器的研发工作真正做好。目前，国内包括仪器研发在内的很多科研合作还需要加强。　　总之，只有补上这些“欠账”，才能指望未来有一些新型的国产原创性科研仪器被研发出来，而以新的实验技术和研究手段为基础的原创性领先成果才有可能被做出来。　 (作者系哈尔滨工业大学教授)

中广网淄博5月14日消息 据中国之声《央广新闻》报道，形形色色的绿色有机食品充斥市场，很多消费者宁愿多花钱也愿意买绿色有机产品。而记者采访发现，绿色有机管理有点乱，几十块钱就可以买几千张山寨绿色有机认证标签，三万元就能保证拿下绿色有机认证，绿色有机认证亟待规范。　　在淘宝网上搜索绿色有机蔬菜的标签，发现就有很多网络卖家，专门印刷销售有机食品标签，并且价格非常便宜，500张加运费，每张不过几毛钱，如果数量大，价格还能优惠，甚至能跌到几分钱一张标签。卖家还表示，他不但可以印刷绿色有机标志，甚至其他许可类标志也可以印刷，价格相差无几，主要是一个开机费，多印就是材料费。他还表示，这个绿色有机认证具有标签模板，可以直接印刷，如果客户有特殊要求，发一个图版过来，他们也可以制作。　　因为市场上这种有机食品非常多，所以消费者很难鉴别认证标签的真伪。　　绿色有机食品对于环境、土壤、水源、空气质量、药物等多方面都有严格规定，而且认定过程非常烦琐，比如需要提供种植基地的图纸以周边地理环境图纸等，还要有第三方检测的证明，最后认证专家还会亲临现场进行抽检。但是，记者在网络上找到北京的一家有机认证咨询公司，表示需要有机认证，对方只是简单询问了一下，比如地理位置、种植面积等基本情况之后，就说可以有机认证，收费3万块多一点。　　随后，他们给记者发来一个认证说明，说需要准备材料，并表示是专门从事这个行业的，会跟记者签订合同，缴费之后，能够保证拿到认证资格，如果通不过，他们会继续想办法，直到拿到认证为止。　　为了证明他们不是骗子公司，这家公司网站上还贴出了企业经营证书，国家认证监督管理委员会批准的文件扫描鉴别等，而在网上搜索这种认证咨询公司，能搜出30多万个网页来，由此看来，绿色有机认证管理确实有些混乱。

新型自由电子激光x射线探测器 ePix10K，每秒可获1000张图像同步辐射与自由电子激光通常都用于研究自然界中一些肉眼无法观察到的超快现象。这些装置可产生的超亮且超快的x射线，就像巨大的频闪灯一样，“冻结”了快速的运动，它们可以捕捉到分子、原子的动态影像，研究人员就能够拍出清晰的快照，探究看不见的微观世界的秘密，为人类对自然的研究工程服务。美国能源部SLAC国家加速器实验室开发出了新一代的x射线探测器ePix10K,新的探测器每秒最多可获1000张图像，速度约是上一代的10倍。这大大提高了光源的有效利用率，即每秒可发射数千次x射线。相比于旧款ePix及其它探测器，ePix10K可以处理强度更高的x射线，同时灵敏度提高了3倍，且像素高达200万。SLAC的直线加速器相干光源（LCLS）x射线激光器上安装了一个16模块，220万像素的ePix10K x射线探测器1ePix10K概述epix10k 是由SLAC开发的一种用于自由电子激光装置（FEL）的混合像素探测器，可通过自动调节增益提供超高探测范围（245 ev至88 mev）。它具有三种增益模式（高，中和低）和两种自动调节增益模式（高至低和中至低）。首批ePix10K探测器围绕模块构建，该模块由与4个Asic结合的传感器倒装芯片组成，从而产生352×384个像素，每个像素100 μm x 100 μm。 ePix10K由两个主要的核心部分组成：感光传感器和专用集成电路（Asic）。后者处理传感器采集的信号，赋予epix10k独特的性能。以前的探测器（例如LCLS科学家使用了几年的ePix100）经过定制，可以在x射线激光每秒120脉冲的发射速率下最大化性能。SLAC的探测器团队进一步开发了该技术，现在它每秒可以捕获1,000张图像。2epix10k的主要规格specification 135k,2mof pixels/module 384 x 352pixel size100μmactive area dimensions38.4 x 35.2mm2max signal(8 kev photons equivalent) 11000frame rate (hz) 120 hz (or up to 1khz)sensor thickness (μm) 5003ePix10K的应用SLAC的ePix 旨在满足使用强大x射线光源研究化学、生物和材料的原子细节的科学家的特定需求。它们速度快，长时间运行稳定并且对大范围的x射线强度敏感，这意味着它们可以处理非常明亮的x射线束以及单个光子。ePix10K将成为SLAC的直线加速器相干光源（LCLS） x射线激光器中x射线科学的新主力，它也将使其他设备受益。美国能源部的Argonne国家实验室的先进光源（APS）和欧洲XFEL已经在使用该技术。4具体案例去年，研究人员把ePix10K带到了APS的Biocars光束线站，这是一个研究生物学和化学过程的实验站。该线站使用了一种被称为时间分辨串行晶体学的技术，研究人员用激光照射微小晶体，并使用APS 的x射线探究晶体的原子结构如何响应激光刺激。“我们将这种方法应用于蛋白质，例如，了解酶如何催化重要的生物反应，”芝加哥大学的Biocars运营经理Robert Henning说，“原则上，我们可以在APS上以每秒1,000个x射线脉冲的速度进行这些实验，但是大多数探测器无法处理与该速率相关的全部强度。”新的探测器将使科学家充分利用x射线源的能量，节省大量时间。Henning说：“要获得完整的数据，我们通常需要拍摄数千张x光照片，能够利用到APS的每一个脉冲，将减少完成这一任务所需的时间。”5ePix10K系列前景SLAC的探测器团队目前已经在开发新一代的探测器ePixHR，它将能够每秒拍摄5,000到25,000张图片。SLAC的最终目标是每秒能得到10万张图片。”此外，该团队正在研究一种革命性的新型探测器SparkPix，它将能以LCLS-II发射x射线脉冲的高速率采集图像并实时处理数据。参考资料【1】g. blaj, a. dragone, c. j. kenney, f. abu-nimeh, p. caragiulo, d. doering, m. kwiatkowski, b. markovic, j. pines, m. weaver, s. boutet, g. carini, c.-e. chang, p. hart, j. hasi, m. hayes, r. herbst, j. koglin, k. nakahara, j. segal and g. haller,“performance of epix10k, a high dynamic range, gain auto-ranging pixel detector for fels.”aip conference proceedings 2054, 060062 (2019) ,submitted.【2】p. caragiulo et al., "design and characterization of the epix10k prototype: a high dynamic range integrating pixel asic for lcls detectors," 2014 ieee nuclear science symposium and medical imaging conference (nss/mic), seattle, wa, 2014, pp. 1-3, doi: 10.1109/nssmic.2014.7431049.【3】https://www6.slac.stanford.edu/news/2020-08-20-new-x-ray-detector-snaps-1000-atomic-level-pictures-second-natures-ultrafast