2018年05月23日
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  图为田进寿介绍“条纹相机”。

  ■文/图 记者 张潇

  “好比显微镜让我们观察到了细胞,条纹相机就好比是一个放大时间的‘显微镜’。”侯洵院士说道, 5月22日,由中国科学院西安光学与精密机械研究所承担的国家重大科研装备研制项目“高性能条纹相机的研制”顺利通过验收。验收专家组由中国科学院合肥物质科学研究院刘文清院士担任组长。项目顺利通过验收标志着我国具有自主知识产权的高性能条纹相机进入实用化水平。

  具有超高时间和高空间分辨能力

  什么叫条纹相机?侯洵院士介绍道,条纹相机主要是研究超快过程用的,我们眼睛的分辨率只有1/24秒,分辨率很低,也就是说,如果一个现象发生得很快,比如一个东西掉在地下打碎了,我们只能看到结果——打碎了,发生了什么?中间的过程我们是看不到的。普通相机分辨率大约1/2000秒,但是自然界的很多现象非常快,只有弄清具体过程才能控制它,改变发展方向。目前我们的条纹相机最高的可以到百万亿、千万亿分之一秒,对于化学、生物等基础研究是非常有意义的。所以大家形象的叫它“时间显微镜”侯洵院士举了这样一个例子:例如光合作用,叶绿素将光能最后变成生物能储存在植物体中,这个过程中发生了什么,怎么发生的?如果研究清楚就可以提高效率,哪怕是提高1/100,这个效果都大得不得了。

  条纹相机是同时具备超高时间分辨与高空间分辨的唯一高端科学测量与诊断仪器,在时间分辨的超快现象研究中发挥着难以替代的作用。条纹相机的研制涉及光学、光电子、超快电子学、微电子学、精密机械和计算机等多门学科,研制起点高、难度大,目前国内只有少量单位具备初步的研发能力。

  那么,这种“时间显微镜”有什么应用呢?侯洵院士表示,在国防尖端技术、国家基础学科研究中用处非常大。国家要发展,基础创新非常重要。好比是空间分辨率提高让我们看到了细胞,时间分辨率的提高也为我们开辟了更广阔的研究范围。

  打破“禁运”走在国际前列

  侯洵院士表示,这其中,最大的意义就在于我们打破禁运,小批量生产,走在了国际前列,个别指标走在了国际前沿。在器件、控制系统两大方面做了很大的突破。

  作为十分敏感的尖端技术,条纹相机的国际学术研究成果及器件设备的共享性很低,国外相关的技术对我国实行严格的封锁,对条纹相机也实行严格的出口管制。

  据介绍,2012年1月起,在中国科学院和财政部的策划支持下,中国科学院西安光学精密机械研究所启动了 “高性能条纹相机的研制”项目,针对高性能条纹相机的时间分辨率、动态范围和同步频率三个主要技术指标的提升,解决了条纹相机制备过程中存在的各种工艺问题和工程实施难题,取得了多项创新性成果。项目的研制成功,对我国精密测量仪器水平的提高以及打破国际封锁、替代进口、实现超快诊断相关技术与仪器的自主研制生产、满足国家重大工程、国家战略高技术及前沿科学领域的需求具有极其重要的战略性推动作用,解决了我国条纹相机这一高端科学仪器受制于人的窘境。

  从零起步到逐渐产业化

  “禁运就意味着我们都是从零开始,因为条纹相机应用的范围和军事有关,比较敏感。” 田进寿是条纹相机工程中心负责人,他介绍说,所有设备平台都是我们经过艰苦研发的,条纹相机已经可以小批量生产了,正在逐渐走产业化。

  条纹相机验收项目的专家充分肯定了项目所取得的成果,指出项目团队应再接再厉,以项目验收作为新的工作起点,持续推动核心关键技术突破,保持仪器设备的核心竞争力;要进一步加强仪器设备的科学应用,促进重大科研成果产出;尽早实现研制仪器的产业化推广,更好地服务国家基础前沿研究,满足国际战略需求。

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