电源知定仪

近日，苏州博众仪器科技有限公司（下称：博众仪器）发布了“200kV超高稳定度直流高压电源”、“15A高稳定度恒流源”两款全新产品。作为电子显微镜的关键部件，这两款产品的研制成功,也标志着博众仪器在高端电子显微产品自主开发中进入了全新阶段。此外，两款产品的应用领域十分广阔，对促进国内带电粒子高端装备的发展具有重要意义。高压电源是现代电力电子技术的重要研究课题之一，被广泛应用于电子显微镜、离子注入机、电子束曝光机等静电装置中。在电子显微镜领域，高压电源为电子源发射的电子提供加速电压。超高稳定度的高压电源对于保证电子显微镜的高质量成像起着关键作用。高稳定度高压电源一般要求稳定度优于100ppm，博众仪器本次发布的超高稳定度高压电源实现了200kV高压、高稳定输出，其稳定度优于10ppm、纹波优于10ppm（如需更高性能指标还可特殊定制），相关性能已达到国内领先水平。高稳定度的恒流源是电子显微镜、粒子加速器、质谱仪等现代仪器中产生稳定磁场的核心电源系统之一。应用于透射电子显微镜的恒流源主要为磁透镜提供激励电流，高稳定度的恒流源同样对保证透射电子显微镜的高质量成像起着关键作用。博众仪器本次发布的高稳定度恒流源采用了特殊的闭环反馈控制技术，其稳定度优于10ppm、纹波优于10ppm，可输出±15A双极性高稳定度的直流电流，如需更高性能指标还可特殊定制。“200kV超高稳定度直流高压电源”和“15A高稳定度恒流源”是博众仪器技术发展战略布局中的重要一环，也是博众仪器全面实现电子束控制技术的关键一步。目前，该系列产品已作为成熟产品对外销售，并可提供定制化服务。本次产品发布，不仅体现了博众仪器产业技术的深厚积累，也是对国内高端仪器设备行业发展的有力推动。未来，博众仪器将不断提升技术，持续拓展市场，为科技进步和高质量发展增添动力。博众仪器成立于2020年3月，专注基于电子束技术的高端装备研、产、销，主营透射电子显微镜及其核心部件，如：肖特基电子源、超高稳定电源（包括高压电源及恒流电源）、高精度控温冷水机等产品，并提供电子枪、高压电源、磁透镜等整体解决方案。

近日，中科院合肥研究院等离子体所EAST磁体电源团队在黄连生研究员带领下，基于脉冲功率内生供应设计理念，采用全控型脉冲功率调制技术，研制出具有完全自主知识产权的新一代磁体电源(额定电流±15kA)，并首次应用于托卡马克装置，完成EAST极向场PS11/PS12电源升级改造。新型PS11/PS12磁体电源于2022年11月25日正式投入EAST装置运行，顺利完成2022年度EAST秋季实验，稳定运行51天，累计放电3402次。经实验验证，其性能满足并优于设计指标。充分证明高功率聚变磁体电源变流器由晶闸管相控整流向全控型脉冲功率调制技术革新的可行性，验证了新一代磁体电源具有高效率、高功率因素、谐波可控、快响应、高可靠性等全面技术性能优势以及低综合成本优势。新一代磁体电源于2021年获中国科学院重大科技基础设施维修改造项目支持，由黄连生研究员及其技术团队历经4年研发储备及2年关键技术攻关研制，其方案设计、关键技术验证、生产制造、假负载测试、EAST系统测试及运行工作等各里程碑节点均已按计划圆满完成。新一代磁体电源的成功研发及投运，不仅可推动全控整流技术在大电流领域的工程应用，也为未来磁约束核聚变堆建设提供全新的磁体电源系统解决方案。

p 　　说起威思曼公司，2004年，高永明看到中国高压电源产品依然受制于国外，毅然从上市公司辞职，创办了西安威思曼高压电源有限公司。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/6a8290a6-1fff-475e-ac95-816c69293c8a.jpg" title=" 高永明.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " strong 西安威思曼高压电源有限公司经理 高永明 /strong /span /p p 　　威思曼公司2007年注册成立。“当时因为我上班的上市公司也用高压电源，每次采购的价格都不一样，明摆着是中国做不了，你只能任人宰割。当时我就决定我们自己下大力气去开发高压电源。”而选择做分析仪器的电源，也是由于2007年左右正是RoSH指令实施后采购XRF的高峰，所以，威思曼公司的第一个产品就是XRF高压电源，公司前十年也一直致力于耕耘分析仪器领域。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/40f2f8ef-62b0-4bf8-9fc2-e9a9434ac35a.jpg" title=" 镉大米电源_meitu_1.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " strong 镉大米检测仪的电源 /strong /span /p p 　　X射线类分析仪器的电源产品，除了RoSH检测仪，威思曼还提供测金仪、测厚仪、镉大米检测仪，以及XRD等的电源。“镉大米检测仪的电源我们是全球第一家自主研发的生产商，是与钢研纳克一起合作推出，并得到了国家粮食局系统的认可。”高永明说到。 /p p 　　“目前X射线类分析仪器的高压电源产品仍是威思曼主要生产的一类产品。”高永明说到，“但是，这类产品的利润已经非常薄了。”为此，近年来高永明在不断拓展新的产品以及新的应用领域。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 场发射扫描电镜电源研制成功，解决了一项“卡脖子”的技术 /span /strong /p p 　　2012年底，威思曼公司拿到了咸阳市科技局一个5万元的资助项目。“我们自己光资金投入就有250万左右。历经六年的时间，2017年电子显微镜的高压电源产品才正式问世。”据了解，目前世界上只有三家厂商能够生产该类产品，而国内能做的就只有威思曼高压电源一家公司。 /p p 　　“这款电源的设计初衷是给台湾一家公司的场发射扫描电镜产品定制开发。”这家台湾公司的场发射扫描电镜主要用于半导体行业，客户只有三星和英特尔这两家做晶圆的公司。虽然市场销量非常少，但一台仪器都可以卖出一个多亿人民币的价格来。“我们的高压电源就是配套在这个电子显微镜里头的，而该电子显微镜产品2017年已经开始整机销售了。目前，这个高压电源在世界上是属于电子显微镜电源中比较顶尖的。”高永明自豪地说到。“如今，国内生产电子显微镜的公司用到电源就会找到我们。” /p p 　　不过高永明也遗憾地说，这种电镜电源的市场量很少。为此，我们好奇地问到，威思曼公司自己投入了那么多资金、花了那么长的时间，研制出来的却是一个市场量很小的产品。当时，高永明是怎么想的呢? /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/1b3598be-5ef2-4df1-93a2-ef04231ac651.jpg" title=" 电子显微镜_meitu_2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 场发射扫描电镜电源 /span /strong /p p 　　“其实做这个产品，我是任性了一把，也真的是因为一种‘情怀’的存在。” 高永明讲述到，当年美国总统尼克松访访华的时候送给周总理一个礼物，就是电子显微镜技术。如今，纳米材料的研究与加工等在国家发展中发挥着重要作用。虽然，电镜作为一种纳米材料表征技术的市场量并不很大，但是很多实验室都会用到，如果国外仪器公司不卖给我们，就是个“卡脖子”的问题。“接了这个活，也是因为许多老科学家对我们的鼓励，‘这个事咱们国内一定要做，咱们中国一定要做出尖端的、世界一流的电子显微镜，所有的配套的东西一定要在中国解决。 ’” /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2017重大专项取得重大突破，将大幅提升整个高压电源产品性能 /strong /span /p p 　　场发射扫描电镜电源产品的研制成功，标志着威思曼公司掌握了尖端技术，在这个行业里达到了一定“高度”。也因此，威思曼公司顺利获得了2017年科技部“重大科学仪器设备开发”重点专项—— “X射线高压电源”项目。该项目主要为了解决小体积、大功率、高电压电源的国产化问题。 /p p 　　2017年12月18号该项目正式启动。据高永明介绍，重大专项项目要求非常具体，该项目要求实现的指标是：体积132*480*480mm、功率5000瓦、电压250千伏、逆变频率240K赫兹。“这四个条件同时实现是很难的，目前全球范围内都没有该级别的产品。”高永明说到：“我们当时接下这个项目也是有点忐忑。在高压电源领域，没有太多可参考的东西，完全要我们自主研制。” /p p 　　不过，仅用了不到半年的时间，该项目已经取得了重大突破。接下来，高永明和他的同事们将不断“抠”细节、做出工程样机来。重大专专项产业化的要求——每年2000万产值，高总认为，有难度，但是非常有信心完成。 /p p 　　“完全按照重大专项这些指标制作的产品并没有多大的市场，但是，使用重大专项的某几项技术细分成不同的产品就很有用了，这也是重大专项的意义。” 高永明说到，“未来，我们要把这项技术扩展到所有的产品中去。这可能对整个高压电源领域是比较大的一个震动，对整个高压电源产品的性能将有大幅度的提升。” /p p 　　2018年威思曼又承担了国家科技项目“增材制造”项目——金属3D打印机的子项目，仍是核心部件——高压电源，也是中国首款。 /p p 　　 strong 后记 /strong /p p 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 威思曼的很多产品开发是来自于合作伙伴的需求，另外一个典型的例子是威思曼与广州禾信合作开发的质谱仪专用高压电源模块，电源的噪声、稳定性等性能的高低决定着质谱仪的分辨率等指标。广州禾信的董事长周振当时说到，做中国人的质谱，也应该做一个中国人的高压电源公司。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　大约5年前的时候，广州禾信实现了数字离子阱质谱仪的原理样机，但是样机的脉冲电源体积太大，比预期的整机体积都要大。为了实现小型化，当时就找到了威思曼。而威思曼最后做出的电源只有烟盒大小，使得广州禾信的数字离子阱质谱仪才可以做的非常小。周振董事长也比较受触动，开始与威思曼形成了战略合作关系。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　谈到公司的未来发展规划，高永明表示，“我们一定要做中国高压电源领先公司，全球领先的高压电源制造商。”中长期的规划是拓展医疗、安检等应用领域，实现产值规模达到7000万。同时，将公司投入1个多亿计划建设的“西安威思曼科技园”建起来。长期的规划是通过十年左右时间，实现企业上市。 /span /p p br/ /p