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散斑实验装置

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  • 走进中国散裂中子源:这个装置挺“卷”
    作者:倪思洁 来源:中国科学报8月中旬,广东东莞。天气时晴时雨,空气潮湿闷热,郁郁葱葱的荔枝林里,我国迄今为止已建成的、单项投资规模最大的大科学工程——中国散裂中子源正在进行暑期停机检修。2018年8月23日,中国散裂中子源项目通过国家验收,正式投入运行。从那时起,这片昔日的荔枝林里,人气就起来了。这里的年均公众参观访问量超1万人次,最火爆的一次线下科普活动中,科研人员半天里就接待了6000人次,前来参观的小汽车一直从中国散裂中子源的大门口排到高速路口。不仅如此,科学界和产业界对中国散裂中子源机时的竞争也很激烈,项目申请书逐年成倍增加,以至于每100份申请书中,只有29份能成功。这台已运行4年的大装置为何如此“火爆”?趁着停机检修,《中国科学报》记者深入实地一探究竟。红的、绿的、蓝的、黄的… … 好看:五彩斑斓的“黑科技”每年,中国散裂中子源都会放“暑假”,停机时间长达一个半月到两个月,这段时间,科研人员要给装置做“保养”。中国散裂中子源是由国家发改委立项支持建设的国家重大科技基础设施,法人单位是中国科学院高能物理研究所。这个装置让中国成为继英国、美国、日本后世界第四个拥有脉冲散裂中子源的国家。散裂中子源常被比作“超级显微镜”,因为它能够用加速器加速质子打到靶上产生的中子,来探索物质微观结构。它的源头——加速器系统,像卧龙一般,藏在地下。地下17米,空调和新风系统让原本湿热的空气变得干爽。沿着亮绿色走道向前,人们能看见一个五彩斑斓的“黑科技”世界。黄色的是可以让粒子“飞奔”起来的漂移管直线加速器系统,蓝色的是可以把粒子聚成一束的四极磁铁,红色的是可以让粒子以15度角“拐弯”的二极磁铁… … 它们先是串成一条长串,之后又围出一个大环。长串部位是直线加速器,环形部位是快循环同步加速器。看似庞大笨重的装备,安装精度要达到10微米到百微米级别,使得自然界微小的物质-质子,能够按要求得到控制并加速。一旦运行起来,每1秒钟,快循环加速器会像旅游大巴一样“接待”25波等待加速的负氢离子。每波负氢离子“上车”后,会转换为质子,并在0.02秒里沿着快循环同步加速器跑约20000圈,直到速度达到0.92倍光速。接着,接近光速的质子束像“微型子弹”一样,冲向重金属靶,金属靶的原子核被撞“碎”,科学家又用特殊装置把“碎片”里不带电的中子降速后,引入一台台谱仪中。谱仪位于离加速器隧道不远的地方,同样五彩斑斓。中国散裂中子源一期共建了3台谱仪,分别是有着绿色外壳的通用粉末衍射仪、小角中子散射仪,以及有着蓝色外壳的多功能反射仪。4年来,中国散裂中子源还与粤港澳大湾区高校、研究机构等合作建设了若干条谱仪,以满足全国及地方研究机构和企业的需求。红的、绿的、蓝的、黄的… … 以靶站为中心,已经建成和正在建设的谱仪向四面伸展,让中国散裂中子源看起来像一朵绽放的七色花。“我们的设备国产化率达到90%以上。”散裂中子源科学中心主任、中国科学院高能物理研究所副所长陈延伟告诉《中国科学报》,全国近百家合作单位完成了装置各项设备的研制与批量生产,许多设备达到国际领先或先进水平。5000、97%、800、122%… … 好用:超级显微镜的“超能力”在中国散裂中子源,科研人员喜欢用数字说话。最让他们自豪的一个数字是“5000”。在这里,时间不按年、月、日算,而是按小时算。“我们每年打靶提供中子束流的时间在5000个小时。”陈延伟说。5000小时,意味着一年8700多小时里,中国散裂中子源大部分时间都在产生中子,开展实验。“国际上的其他三台散裂中子源,英国、日本每年的中子束流时间一般都在4000小时左右。”陈延伟说。另一个让他们自豪的数字是“97%”。“2020年到2021年,我们的实际运行效率超过了97%,这是全球其他散裂中子源都无法达到的效率。”散裂中子源科学中心副主任、中国科学院高能物理研究所研究员王生说,实际运行效率是散裂中子源实际运行时间与计划运行时间的比值。数字越高,说明散裂中子源故障率越低,按计划运行的稳定性更好。在描述中国散裂中子源的运行成效时,他们则喜欢用课题的数量来说明。“4年,中国散裂中子源开放运行8轮,共完成800余项课题,重点支持国家重大需求项目的机时。”陈延伟说。面向国家重大需求,他们完成了航空航天发动机叶片应力测试,对“奋斗者”号焊接工艺进行验证… … 面向世界科技前沿,他们开展了超级钢、分子筛吸附剂、量子材料等研究。面向经济主战场,他们在高性能芯片、电池、材料、应力检测等领域,为钢铁研究总院、国电电力发展股份有限公司、中国石油天然气集团有限公司等高技术企业和研究机构提供了重要支撑。面向人民生命健康,他们在2020年8月成功研制出我国首台具有完全知识产权的硼中子俘获治疗实验装置,并于今年7月底在东莞市人民医院开始安装。好的数据和成果,使用户像滚雪球一般激增。陈延伟介绍,目前,注册用户已超过3800人,2021至2022年度申请课题数同比增长了122%,课题申请的通过率为29%。提功率、优性能、加终端、做交叉… … 好谋:未来的“小目标”日渐激增的机时申请和正在加剧的科技战,让中国散裂中子源的“升级”成为现实需求。早在工程设计之初,科研人员就为装置升级预留了空间。正因如此,未来可以直接在一期工程的基础上升级改造。陈延伟介绍,目前,中国散裂中子源已经完成一期的全部设计指标。2020年2月,打靶束流功率达到100千瓦的设计指标,比原计划提前一年半;2022年2月,打靶束流功率达到125千瓦,超过设计指标25%,并且实现了稳定高效运行,大幅度地提高了装置性能。提升打靶束流功率,会使装置在同等时间里生产出更多中子,进而使实验时间缩短,样品分辨率提高。“就好比白天光线强时拍照,曝光时间会比晚上拍照时短,而且拍出来的照片也会更清晰。”陈延伟解释。科研人员对未来的“小目标”之一,就是将打靶束流功率提升到500千瓦,让中子源变得更“亮”。此外,散裂中子源科学中心副主任梁天骄介绍,中国散裂中子源升级改造后,有望覆盖用户需求的绝大部分领域,满足更多尺度结构和动力学表征,为多学科交叉研究提供更有力的支撑。如今,趁着暑期停机检修,这里的科研人员正在为即将安装的新谱仪和实验终端做前期准备。对于该装置未来的进展,《中国科学报》还将持续关注。中国散裂中子源加速器局部 李子锋摄王生向记者介绍直线加速器工作原理 倪思洁摄蓝色的四级磁铁 倪思洁摄红色的二级磁铁 倪思洁摄中国散裂中子源部分线站与实验终端 李子锋摄
  • 共享大科学装置 共建重点实验室 共育新质生产力 长三角战略科技力量协同正提速
    “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。
  • 人民日报:科学装置半闲置谁之过
    最近,《中国科学报》一篇名为《“第一缕曙光”的美丽与哀愁》的报道,读后让人真的感到很哀愁。   探测“宇宙第一缕曙光”,是当代天体物理领域一个非常前沿的课题。它的主要科学目标是研究“宇宙在大爆炸后什么时刻形成第一代恒星”,进而揭示宇宙从黑暗走向光明的历史。2007年建成的21CMA项目,被《科学》、《自然》杂志称为“可得诺奖的举措”。   让人大跌眼镜的是,耗资3000万元的21CMA建成后从未正常运行过。而且,由于很难再筹措到运行经费,今年8月份21CMA可能再次面临被关闭的命运。   据报道称,21CMA项目所面临的困境并非个案。很多已建成的科学装置,包括一些花钱更多的大科学装置,目前处于闲置和半闲置状态。这无疑是一种巨大的浪费。   是什么原因导致如此多的科学装置成了鸡肋?笔者认为,有两个原因不容忽视:一是科研立项时论证不严谨、审批不严格,二是科学装置类项目管理上的“重建设、轻运行”。   据业内人士介绍,有的科研课题在立项时未经同行专家的严格论证,有的项目提出人专门找“同意”的专家来论证,有的项目则是“领导拍板”。这就导致一些课题项目在未充分论证的情况下就仓促上马。   此外,我国的科学装置工程一直存在着“重建设、轻运行”现象。相关部门往往是在装置建设之初很有热情,愿意花大功夫、投大力气,到后期运行时就缺乏系统的管理,当出现困难时甚至撒手不管。   如何防止类似的事情重演?   首先要把好课题立项和项目审批关。比如,在一个项目上马之前,必须经过多方权威专家长期深入调研和充分客观论证,不能只听一种声音。特别是对于像21CMA这类可能取得重大突破但预知风险大的项目,在立项时更要论证充分,对项目技术方案的可靠程度、运行存在的困难等,尽可能做到心中有数。同时,在立项前要科学评估出心理所能承受的最大风险系数,当评估结果在这个系数以上时,就要慎之又慎、三思而行。   立项审批关把好了,不仅科研经费能得到有效合理的分配,避免“饿的饿死、饱的撑死”,同时也可有效防控科研项目的重复设置和科学装置的闲置。   同时,要重视和加强对科学装置的运行管理。经过严格审批的项目上马建成之后,应成立专门的机构来维持运行。相关部门应给与充分信任,保证持续稳定的经费投入。如果项目在运行中遇到困难,也要尽最大能力帮助解决问题,不宜轻言放弃。
  • “基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置”通过验收
    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。
  • 法国聚变研究实验装置关键部件“中国制造”
    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。
  • 稳态强磁场实验装置:探索科学宝藏的“国之重器
    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”。 /p p   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。 /p p 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" / /p p style=" text-align: center " ①2016年底混合磁体首次调试成功。 /p p 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" / /p p style=" text-align: center " ②安装在水冷磁体上的扫描隧道显微镜。 /p p 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" / /p p style=" text-align: center " ③混合磁体。 /p p    strong “极端条件就是把不可能变成可能” /strong /p p   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。” /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p    strong 国际领先水平的科学实验系统 /strong /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   “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。” /p p    strong “边建设边开放”的管理新模式 /strong /p p   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。 /p p   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。” /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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
  • 浙大牵头建世界最大超重力实验装置
    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" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " 上图:离心机ZJU400,迷你版CHIEF /p p 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" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " 下图:陈云敏院士 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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? /p p 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。 /p p 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”! /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 什么是超重力 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 它能压缩时空,一眼万年 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。” /p p 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。 /p p 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”。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 超重力有什么用 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 可以在实验室里“跑高铁” /p p 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。 /p p 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”。 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。” /p p 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。 /p p 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”。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 记者现场探访 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 超重力离心机长啥样 /p p 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? /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。 /p p 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。” /p p 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。 /p p 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? /p p 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。” /p p 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。 /p p 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
  • 预防实验隐患——连接式废液收集装置
    “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。
  • 北京怀柔科学城首个大装置开工 综合极端条件实验装置启动建设
    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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   “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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p   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。 /p p /p
  • 深紫外自由电子激光装置实验获重大进展
    记者从中国科学院上海应用物理研究所获悉,经过多年技术积累和艰苦努力,上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)实验取得重大进展,我国自由电子激光实验研究步入世界先进行列。   自由电子激光是激光家族的一个新成员,被国际上公认为新一代光源,有着重要的应用前景。高增益自由电子激光在亮度、相干性和时间结构上,都大大优于第三代同步辐射光源,是国际上竞相发展的新一代大科学装置。   自由电子激光的工作模式主要有“自放大自发辐射(SASE)”和“高增益谐波产生(HGHG)”两种。其中,“高增益谐波产生(HGHG)”工作模式需要短脉冲激光和高品质电子束流的精确相互作用,技术比较复杂,但是性能较“自放大自发辐射(SASE)”工作模式更好。   经过多年的技术积累和艰苦努力,上海深紫外自由电子激光装置于2010年12月中旬成功进行了高增益谐波产生自由电子激光放大与饱和的实验,这是上海深紫外自由电子激光装置成功进行了自放大自发辐射实验和外种子自由电子激光调制实验之后,所取得的又一重大进展。   目前,我国已成为继美国之后世界上第二个实现高增益谐波产生自由电子激光放大与饱和的国家,这表明我国已经基本掌握了相关主要关键技术,为我国未来的X射线自由电子激光大科学装置的发展奠定了坚实基础。   中国科学院上海应用物理研究所是我国大科学装置“上海光源”的建设和运行单位。“上海光源”是目前世界上性能最好的第三代中能同步辐射光源之一。目前,中科院上海应用物理研究所正积极开展自由电子激光新一代大科学装置的预研。
  • 《焦点访谈》:国家重大科技基础设施稳态强磁场实验装置顺利验收,综合极端条件实验装置启动建设
    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
  • 高分子表征技术专题——同步辐射硬X射线散射表征高分子材料:原位装置的研制和应用
    2021年,《高分子学报》邀请了国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写从基本原理出发的高分子现代表征方法综述并上线了虚拟专辑。仪器信息网在获《高分子学报》副主编胡文兵老师授权后,也将上线同名专题并转载专题文章,帮助广大研究生和年轻学者了解、学习并提升高分子表征技术。在此,向胡文兵老师和组织及参与撰写的各位专家学者表示感谢。更多专题内容详见:高分子表征技术专题高分子表征技术专题前言孔子曰:“工欲善其事,必先利其器”。 我们要做好高分子的科学研究工作,掌握基本的表征方法必不可少。每一位学者在自己的学术成长历程中,都或多或少地有幸获得过学术界前辈在实验表征方法方面的宝贵指导!随着科学技术的高速发展,传统的高分子实验表征方法及其应用也取得了长足的进步。目前,中国的高分子学术论文数已经位居世界领先地位,但国内关于高分子现代表征方法方面的系统知识介绍较为缺乏。为此,《高分子学报》主编张希教授委托副主编王笃金研究员和胡文兵教授,组织系列从基本原理出发的高分子现代表征方法综述,邀请国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写。每篇综述涵盖基本原理、实验技巧和典型应用三个方面,旨在给广大研究生和年轻学者提供做好高分子表征工作所必须掌握的基础知识训练。我们的邀请获得了本领域专家学者的热情反馈和大力支持,借此机会特表感谢!从2021年第3期开始,以上文章将陆续在《高分子学报》发表,并在网站上发布虚拟专辑,以方便大家浏览阅读. 期待这一系列的现代表征方法综述能成为高分子科学知识大厦的奠基石,支撑年轻高分子学者的茁壮成长!也期待未来有更多的学术界同行一起加入到这一工作中来.高分子表征技术的发展推动了我国高分子学科的持续进步,为提升我国高分子研究的国际地位作出了贡献. 借此虚拟专辑出版之际,让我们表达对高分子物理和表征学界的老一辈科学家的崇高敬意!同步辐射硬X射线散射表征高分子材料:原位装置的研制和应用Characterization of Polymer Materials by Synchrotron Radiation Hard X-ray Scattering Technology: The Development and Application ofin situInstruments作者:赵景云,昱万程,陈威,陈鑫,盛俊芳,李良彬作者机构:中国科学技术大学国家同步辐射实验室 安徽省先进功能高分子薄膜工程实验室 中国科学院软物质化学 重点实验室,合肥,230026 西南科技大学核废料处理与环境安全国家协同创新中心,绵阳,621010作者简介:昱万程,男,1990年生. 2010年本科毕业于天津工业大学轻化工程专业,2015年博士毕业于中国科学技术大学高分子科学与工程系. 2015~2017年和2017~2020年分别在中国科学技术大学高分子科学与工程系,北京航空航天大学物理系从事博士后研究. 2020年9月至今,任中国科学技术大学国家同步辐射实验室特任副研究员. 主要从事利用同步辐射X射线散射技术结合原位装置在线研究高分子材料加工过程中的多尺度结构演变,同步辐射X射线散射数据高通量处理方法的开发和应用.李良彬,男,1972年生. 1994年本科毕业于四川师范大学近代物理专业,2000年博士毕业于四川大学高分子材料科学与工程系. 2000~2004年在荷兰国家原子分子物理研究所和Delft科技大学从事博士后研究,2004~2006年在荷兰联合利华食品与健康研究所担任研究员. 2006年至今,任中国科学技术大学国家同步辐射实验室研究员,兼任化学与材料科学学院高分子科学与工程系教授、博士生导师. 2013年获国家杰出青年基金资助. 担任《Macromolecules》副主编,《Polymer Crystallization》《Chinese Journal of Polymer Science》《Journal of Polymer Science》和《高分子材料科学与工程》编委. 主要从事同步辐射时间空间能量分辨技术、原位研究方法和高分子材料加工-结构-性能关系方面的研究.摘要同步辐射硬X射线散射技术是表征高分子材料晶体结构和其他有序结构的有力手段. 高时空分辨的现代同步辐射光源具备强大的实时、原位、动态和无损表征能力,在高分子材料加工和服役过程中远离平衡态的多尺度结构演变研究方面有着巨大优势. 为了充分发挥这一优势,合理设计同步辐射原位研究装置,实现原位实验过程中的样品环境控制十分关键. 本文通过结合具体的研究案例,首先介绍同步辐射原位实验的设计、原位研究装置的研制、操作技巧和数据处理等整个在线实验流程,帮助读者建立对同步辐射原位实验的基本认识. 最后,选择了若干具有代表性的高分子材料体系和样品环境,简要概述同步辐射硬X射线散射技术在表征复杂加工外场作用下高分子材料多尺度结构演变方面的应用,帮助读者加深对同步辐射原位研究装置及相关实验过程的理解,以期引发读者的思考,积极拓展同步辐射硬X射线散射技术在高分子材料表征中的应用.AbstractThe synchrotron radiation hard X-ray scattering technology is a powerful tool to characterize the crystalline and other ordered structures of polymer materials. For the high temporal and spatial resolutions, modern synchrotron radiation light sources own the powerful capability of real-time,in situ, dynamic and non-destructive characterization. Thus, it gives the synchrotron radiation hard X-ray scattering technology a huge advantage for the study of structural evolutions far away from the equilibrium during the processing and service of polymer materials. To give full play to this advantage, the reasonable design ofin situ instruments and the control of sample environments during the in situ synchrotron radiation experiments are critical. In this review, we first introduce the whole procedures of in situ experiments through a specific research case, including the design of in situ synchrotron radiation experiments, the development of in situ instruments, operation skills and data processing. We hope that the detailed introduction can help the audiences establish a fundamental cognition of the in situ synchrotron radiation experiments.Finally, we select several representative polymer material systems and the corresponding sample environments, and briefly overview the applications of the synchrotron radiation hard X-ray scattering technology in studying the multi-scale structural evolutions of these polymers under complex processing fields. We believe that these applications would inspire the audiences to think and deepen their understanding on the synchrotron radiation in situ experiments by using in situ instruments. Undoubtedly, it is beneficial to further expand the applications of the synchrotron radiation hard X-ray scattering technology on the characterization of polymer materials. 关键词同步辐射硬X射线散射技术  同步辐射原位研究装置  高分子材料加工  多尺度结构演变KeywordsSynchrotron radiation hard X-ray scattering technology  In situ instruments  Processing of polymer materials  Multi-scale structural evolutions 同步辐射是带电粒子以接近光速的速度在沿弧形轨道的磁场中运动时释放的电磁辐射. 对比普通X射线光源,同步辐射X射线光源亮度更高、光谱连续、具有更好的偏振性和准直性,并且可精确计算. 至今,我国经历了三代同步辐射大科学装置的建设、研究和发展,从第一代北京同步辐射装置、第二代合肥同步辐射装置到较为先进的第三代上海同步辐射光源[1]. 目前,我国正在积极建设和规划第四代先进光源,如北京高能同步辐射光源和合肥先进光源[2]. 同步辐射光源是前沿基础科学、工程技术和材料等领域所需的重要研究手段,是国际科学研究竞争的关键资源.同步辐射硬X射线散射技术在高分子结构表征中的应用非常广泛,例如广角X射线散射(WAXS)和小角X射线散射(SAXS)可表征高分子材料在亚纳米至百纳米尺度上的结构信息[3]. 目前,上海光源即将建成我国第一条超小角X射线散射(USAXS)线站,可进一步实现微米尺度的结构探测. 在此基础上与毫秒级分辨的超快探测器联用可以实现高时间分辨. 依托时间分辨的同步辐射WAXS/SAXS/USAXS研究平台,我们将能够同时获取高分子材料在0.1~1000 nm尺度内的结构信息,可以满足半晶高分子材料加工成型过程中多尺度结构快速演化、嵌段共聚物微相分离以及高分子复合材料研究等方面的表征需求.高分子材料制品的服役性能强烈依赖于加工工艺. 即使是相同的高分子原材料,通过不同的加工工艺,所获得的产品性能可能是完全迥异的. 例如:聚乙烯通过吹塑成型可加工成柔韧的包装膜,通过挤出成型则可制成刚韧适中的排水管道,还可通过纺丝加工成超强纤维. 高分子材料的加工参数主要包括加工温度、升降温速率、剪切和拉伸等加工外场的应变速率、应变和压强等. 因此,温度场、流动场等复杂外场、多加工步骤和参数相互耦合是高分子材料加工过程的主要特点[4,5]. 研制与多尺度表征技术联用的在线研究装备是表征高分子材料在加工过程中发生多尺度结构快速演化的重要实验手段. 高分子材料加工与服役在线研究装备类型多样,有小型的剪切和拉伸流变仪,也有模拟实际工业生产的大型原位装备,如原位双向拉伸装置和原位挤出吹塑成膜装置等. 此外,通过发展和集成与同步辐射联用的高分子材料性能表征技术,如用于光学膜的光学双折射检测系统,可建立高分子材料加工-结构-服役性能的高通量表征平台,大幅提高在多维加工参数空间中搜索最优参数的能力,以期为实际的生产加工提供理论指导.为帮助读者建立对同步辐射在线实验的基本认识,本文将以聚二甲基硅氧烷(PDMS)原位低温拉伸为具体研究实例,详细介绍同步辐射在线装置研制、实验设计和数据处理等相关知识;在此基础上,我们将简要概述本课题组多年来利用自主研制的同步辐射原位在线装置及高分子材料加工过程多尺度结构演变研究中的代表性成果. 以此引发读者的思考和共鸣,进一步扩展同步辐射硬X射线散射技术在高分子材料表征中的应用,取得更多更好的创新研究成果.1同步辐射在线实验研究方法同步辐射在线实验是指利用可与同步辐射光源联用的原位装置,研究复杂外场下的高分子合成或者加工过程中的化学或者物理问题. 在开展同步辐射在线实验前,需根据所要研究的具体科学问题,明确样品控制环境. 在充分考虑同步辐射光束线站的空间限制后,购买或研制原位装置. 样品制备完成后,利用原位装置进行样品的离线预实验. 完成以上准备工作后,在预先申请的机时时间段内,携带样品、原位装置和其他配套设备至同步辐射光束线站进行在线实验. 实验过程中需严格按照线站的规定步骤操作,最后保存好实验数据. 我们课题组长期致力于高分子薄膜加工物理的研究和相关原位研究装置的研制,并取得了系列研究成果. 下面我们以典型的硅橡胶——聚二甲基硅氧烷(polydimethyl-siloxane, PDMS)的同步辐射原位低温拉伸实验为例,详细介绍同步辐射在线实验的具体流程和操作.硅橡胶作为一种可以在低温保持高强度和韧性的弹性体,是高新技术、航天航空和武器装备等领域不可或缺的关键材料. 与天然橡胶等常规橡胶相比,PDMS具有极低的玻璃化转变温度(Tg≈-110 ℃)和结晶温度(Tc≈-65 ℃)[6]. 在拉伸和压缩等服役工况条件下,PDMS发生应变诱导结晶(stain-induced crystallization, SIC),因此其服役温度区间及性能主要受SIC而非玻璃化转变控制. 显然,结晶温度Tc的降低将缩小橡胶态的温度窗口. 已有研究表明,PDMS的应变诱导结晶行为非常复杂,在Tc以上至近Tg的范围内,存在多晶型结构并发生不同晶型间的固-固相转变行为. 在拉伸过程中,PDMS出现了α' ,α,β' 和β 4种晶型 [7],对应的WAXS二维图和方位角一维曲线积分分别如图1(a)和1(b)所示. PDMS复杂多晶型晶体结构直接影响材料的物理性质和宏观力学行为. 只有充分了解PDMS的晶体结构,掌握晶型间的转变规律,才能深入认识和理解材料的性能,实现根据服役条件和需求对材料进行改进和设计的目标. 然而,由于在线低温拉伸等研究条件的限制,PDMS应变诱导结晶行为和晶型间的相互转变的相关研究仍较少,并缺乏基础数据和定量模型. 其中,尚未完全解决的问题主要有以下2个方面:(1) PDMS可形成多种晶型,但所有晶型的晶体结构尚未完全确定;(2) 拉伸可诱导不同晶型发生固-固相转变,但目前对转变路径和机理还缺乏认识. 高时空分辨的同步辐射硬X射线散射技术为解决上述科学问题提供了可能. 我们选择以较低应变速率在低温下拉伸PDMS,实时跟踪拉伸过程中的晶体结构演化和固-固相转变. 在计算实验所需的时间分辨率后,我们选择上海光源(SSRF)BL16B1(小角X射线散射光束线站)进行同步辐射在线实验. BL16B1的技术参数和指标符合软物质材料表征需求,其能量范围为5~20 keV,光子通量达到1011 phs/s @10 keV,时间分辨率达到100 ms,X射线波长 λ=0.124 nm,可探测的空间尺度范围为1~240 nm.Fig. 1(a) The 2D WAXS patterns of polymorphous PDMS (b) The 1D azimuthal intensity curves with the azimuthal angle (ψ) ranging from 0° to 180° of diffraction peaks at 2θ=10.42° (Reprinted with permission from Ref.‍[7] Copyright (2020) American Chemical Society).在明确所要解决的科学问题后,需要解决样品环境的控制问题,即能与同步辐射硬X射线联用的低温原位拉伸装置. 通过调研,我们发现市面上早已有了商业化的低温拉伸设备,如Linkam公司配置液氮制冷系统的拉伸热台TST350以及Instron 3366型万能拉伸机. 然而,这些商业化设备都存在明显的不足,并不能满足我们的实验需求. 例如:TST350虽可实现与同步辐射联用,然而为了使得温度控制均匀并提高升降温速率,其样品空间很小,所能达到的应变空间十分有限,因此很难将具有较高断裂伸长率的橡胶类样品拉伸至大应变乃至断裂;此外,TST350采用按压式夹具,在拉伸过程中存在严重的打滑现象,即样品从夹具处滑脱. Instron 3366型万能拉伸机仅仅可以实现低温拉伸,并不能与同步辐射联用. 因此,我们转而自行研制与同步辐射硬X射线联用的低温原位拉伸装置. 在研制过程中,需要解决的主要难点问题有:(1) 单轴拉伸至断裂,即大应变的实现;(2) 低温环境的实现(室温至-110 ℃);(3) 样品的打滑现象;(4) 考虑上海光源光束线站的空间限制,在尺寸上实现与同步辐射硬X射线的联用. 我们受商业化流变仪(sentmanat extensional rheometer, SER)的启发,在研制时通过伺服电机驱动2个对向旋转的辊夹具对样品施加拉伸(如图2(a)). 如此,样品能以卷绕的方式无限拉长,可以在不增大腔体体积的前提下实现大应变,同时保证样品腔内部温度均一可控. 通过使用安川伺服电机,并配置减速机、运动控制器和MPE720控制系统,装置能够实现较宽的应变速率范围(0.0025~30 s-1). 低温环境的实现参考低温热台和示差扫描量热仪等仪器常用的降温模块,采用液氮降温的方法,使用自增压液氮罐将液氮注入低温腔体. 考虑到PDMS样品不能直接与液氮接触,需要在样品腔外部设计液氮流道. 样品腔采用导热性较好的不锈钢304,流道和样品腔采用一体式加工设计,避免焊接可能带来的缝隙. 我们利用有限元方法模拟了样品腔内温度,结果表明当环境温度为室温时,样品腔内部温度最低能够达到-150 ℃(图2(c)),可以较好地满足实验环境温度要求. 通过将样品腔内抽真空,外部采用吹氮气的方式,可以有效解决窗口结霜的问题,从而避免窗口结霜对X射线散射实验产生不利影响[8,9]. 根据锥形散射计算X射线窗口尺寸,并采用聚酰亚胺薄膜(杜邦公司Kapton系列薄膜)作为窗口材料. 为解决上海光源BL16B1线站的空间限制问题,低温原位拉伸装置的整体设计秉持小型化原则,设计效果图如图2(b)所示. 最终研制的装置实物如图2(d)所示[10].Fig. 2Schematic diagram of uniaxial stretching (a), the design of low-temperature stretching device (b), finite element simulation of temperature distribution in cryogenic chamber (c), physical image of low-temperature uniaxial stretching device combined with synchrotron radiation (d).结合本课题组多年的研究和实践经验,我们想要强调的是,在真正开展同步辐射在线实验前,离线预实验非常重要. 一方面,可以对力学曲线、装置升降温速率、保温时间等进行重复性验证,将在线实验的每个步骤都离线模拟重复,确保在有限的机时内高效执行实验计划;另一方面,在同步辐射光束线站的装置安装和校准需要丰富的操作经验,通过离线预实验,可以充分掌握装置的操作细节和常见问题的解决方法,如此方能在突发情况出现时从容应对. 此外,在进行在线实验时,需严格遵守同步辐射光束线站的管理规定,保障人身安全.同步辐射硬X射线原位实验通常在空气、氮气、溶液等环境中进行,获得的原始WAXS/SAXS数据包含空气等背底的散射. 因此,在原位实验的过程中,除了获得不同实验条件下的样品散射信号外,还需单独获得相应实验条件下的空气等背底散射信号,然后在后续的数据处理过程中扣除这些背底散射. 扣除背底散射通常是在WAXS/SAXS一维积分曲线上进行的,扣除操作恰当与否的判读标准是扣除背底后一维积分曲线的两端基线应保持水平. 同时,也要考虑原位研究装置对散射信号的影响. 为了进行数据的对比分析,通常需要对所获得的数据进行归一化处理.图1(b)为归一化处理后PDMS不同晶型的方位角一维积分曲线. 从图中可以明显看出PDMS 4种不同晶型所对应特征峰的区别:ψα=90°,ψα' =80/100°,ψβ=60°/120°,ψβ' =42°/72°和109°/138°.heng Lirong(郑黎荣).Chinese J Phys(高压物理学报),2020,34(5):3-15.doi:10.11858/gywlxb.202005543Xu Lu(许璐),Bai Liangui(柏莲桂),Yan Tingzi(颜廷姿),Wang Yuzhu(王玉柱),Wang Jie(王劼),Li Liangbin(李良彬).Polymer Bulletin(高分子通报),2010, (10):1-26.doi:10.1021/la904337z4Cui K,Ma Z,Tian N,Su F,Liu D,Li L.Chem Rev,2018,118(4):1840-1886.doi:10.1021/acs.chemrev.7b005005Chen W,Liu D,Li L.Polymer Crystallization,2019,2(2):10043.doi:
  • 世界首台套井下大功率电加热提干装置 试验成功
    截至3月20日,在曙采超稠油蒸汽驱杜84-33-69井现场,辽河油田采油工艺研究院井下大功率电加热提干装置,自1月11日成功投运,已连续平稳运行70天,加热功率突破1兆瓦,在每小时5.5吨的注汽速度下,井底蒸汽干度提高36%。超稠油蒸汽驱杜84-33-69井现场这标志着世界首台套1兆瓦井下大功率电加热蒸汽提干装置试验成功,迈出了辽河油田实现能耗及碳排总量双控降的坚实一步,在国内外稠油热采领域开辟出一条崭新的绿电消纳、降碳减排之路。研究背景作为国内陆上最大的稠油生产基地,辽河油田主要通过蒸汽锅炉实现注蒸汽热采开发,期间产生的热损失会极大增加能耗和碳排放量,严重制约油田绿色低碳转型发展。油田生产现场为实现国家“碳达峰、碳中和”目标,辽河油田围绕集团公司“清洁替代、战略接替、绿色转型”发展战略,加大清洁能源替代和控碳减碳力度,油田公司加大了井下大功率电加热技术攻关力度,按照 400千瓦、1兆瓦、3兆瓦“三步走”战略部署开展技术攻关与应用,助力辽河油田实现绿色转型发展。井下大功率电加热技术采油院企业高级专家张福兴表示:“以往稠油注汽都是在井口烧天然气,这套装置通过电加热器实现井口内外转换,可以在井下对蒸汽进行二次加热,相当于一个地下的清洁锅炉,大大提高了加热效率,可以通过降低锅炉出口干度的方式减少天然气用量,与此同时通过电加热达到提升井底蒸汽干度的效果。”井下大功率电加热技术工作原理看似简单,但每次技术升级难度极大。十三年的攻关历程,才带来了井下大功率电加热技术的成功突破。2011年:率先研发出150千瓦、450℃电点火装备,在多个油田推广应用90余井次,增油降本效果显著。2021年:成功研发出国内领先的400千瓦井下大功率电加热提干技术。2022年:着手研究1兆瓦井下大功率电加热技术。2023年:成功研发出世界首台套1兆瓦井下大功率蒸汽提干装置。从400千瓦到1兆瓦,意味着什么?张福兴表示,这是革命性、颠覆性的突破。科研人员多次深入现场在没有任何成熟经验借鉴参考下,科研团队通过成百上千次理论计算、仿真模拟及室内试验,历时15个月研发,成功突破450℃高温、4千伏高电压绝缘、每米5000瓦高功率密度、外径38毫米极限预制工艺、井口长期高温高压密封技术等7大行业性难题,总体技术达到国际领先水平。项目组计划在深层SAGD、超稠油蒸汽驱开展包括杜84-33-69井在内的3口井先导试验3年,试验期内预计总节约天然气36.75万方,累增油1.2万吨。下一步,项目组将依托集团公司科技专项《稠油大幅度提高采收率关键技术研究》及板块公司先导试验项目《稠油开发井下大功率电加热技术研究与试验方案》,推动传统地面燃气锅炉向新型井下清洁蒸汽发生器转变,在规模推广1兆瓦大功率电加热技术的基础上,加快攻克3兆瓦井下蒸汽发生技术,全面提升电气化率,完成能耗结构调整、实现绿色转型发展。到2030年,井下大功率电加热技术将在辽河油田超稠油蒸汽驱、深层SAGD等领域实现规模应用。从世界首座电热熔盐储能注汽试验站到世界首台套1兆瓦井下大功率电加热蒸汽提干装置,永攀科研高峰的辽河人不惧失败不畏挑战再次攻克难关创造奇迹。
  • 固体所承担强磁场下X射线全散射装置研制项目通过验收
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 7月29日,中国科学院科研仪器设备研制项目“强磁场下X射线全散射装置研制”的技术验收评审会在固体所召开。来自中国科学技术大学、上海应用物理研究所、清华大学等单位专家以及中科院合肥研究院科研处、中科院固体所相关领导、项目组成员代表参加了验收会。& nbsp /span br/ & nbsp & nbsp & nbsp span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 专家组在听取项目负责人童鹏研究员的工作汇报后,详细查阅了项目的管理档案、技术档案和财务档案等相关文件,并进行了现场考察和测试验证。经充分讨论,专家组认为该研制设备的各项技术指标均达到了实施方案规定,完成了研制任务,一致同意项目通过技术验收。& nbsp /span br/ & nbsp & nbsp & nbsp span style=" font-family: & quot times new roman& quot " “强磁场下X 射线全散射装置”主要包括最高场强为10特斯拉的分离线圈超导磁体、样品低温恒温器、X射线全散射装置等三个子系统,具备变温变磁场条件下的X射线衍射、全散射测试功能。利用该装置可在强磁场下开展材料的“局域”、“长程”晶体结构研究,为认识材料在磁场下的丰富物性提供全面的微观结构信息,同时也有望为探索强磁场下新效应提供契机。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 265px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/8ecb9b97-f454-4c61-9b78-32a19cedeb94.jpg" title=" W020190731539805686384.png" alt=" W020190731539805686384.png" width=" 400" height=" 265" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p
  • 走近科研“利器”综合极端条件实验装置
    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。”
  • 我国首个超导托卡马克实验装置正式退役
    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。
  • 萃取技术的奥秘揭秘——萃取实验装置助力学生掌握工业化工过程
    萃取是一种常用的分离和纯化技术,特别适用于分离提纯液体或乳浊液中的溶质。萃取原理类似于吸收,利用溶质在两相之间的溶解度差异进行分离操作。在化工类专业的实践教学中,萃取实验装置扮演着重要角色,通过实践操作装置,学生可以深入理解萃取技术的原理和应用。本文将介绍萃取实验装置在实践教学中的应用与成果,以及其特点和优势。 一、实践教学中的萃取实验装置应用 实践教学中的萃取实验装置主要用于验证性实验,如苯甲酸在水煤油中的萃取过程。装置包括萃取剂槽、水泵、流量计、塔部进料口、塔部出料口、油水液面控制管等。原料液则通过油泵、流量计,从塔部出料口流入设备。萃取剂和原料液在装置中进行接触,利用其密度差异和溶解度不同,实现苯甲酸的分离提取。 二、装置特点与优势 1. 萃取工艺的应用前景良好:萃取工艺成本较低,应用前景良好。实践教学中的萃取实验装置可以使学生了解并掌握萃取工艺的基本原理和操作技术,为将来的工作实践奠定基础。 2. 结构简单、操作方便:萃取实验装置采用欧标铝型材框架设计,整体结构简单紧凑,使用方便。硬质PVC透明管路设计使实验现象更直观,学生能够清晰观察和理解萃取过程。 3. 智能学习系统的配套:萃取实验装置配备智能学习系统,通过预习视频、3D仿真、在线考评测试等功能,培养学生的自主学习意识,激发学生的学习兴趣。同时,教师也可以借助该系统减轻教学压力,并提供学生个性化的辅导和指导。 4. 提供质保服务:为了解决用户后顾之忧,该装置提供6年质保服务,确保用户在使用过程中的顺利进行。这为教师和学生提供了更大的安心和保障。 总结: 萃取实验装置在化工类专业的实践教学中具有重要应用和优势。通过实践操作装置,学生可以了解萃取技术的原理和应用,提高实践动手能力、掌握分离原理和操作技巧,培养科学认识和实际工作能力。装置的特点和配套智能学习系统进一步增强了实践教学的效果和学习体验。为了确保用户的使用体验和满意度,该装置还提供质保服务。通过萃取实验装置的应用,将为化工类专业的学生提供更好的实践教学环境和机会,培养出更多优秀的化工人才。
  • “综合极端条件实验装置”项目通过建安验收
    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。
  • 我国航天领域首个大科学装置正式运行!可在地面模拟太空环境做实验
    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。
  • 生态环境部:建设生态环境领域大科学装置和重点实验室等
    3月27日,生态环境部举行3月例行新闻发布会。生态环境部科技与财务司司长王志斌出席发布会,介绍生态环境科技工作最新进展。生态环境部新闻发言人裴晓菲主持发布会,通报近期生态环境保护重点工作进展,并共同回答了记者提问。生态环境部科技与财务司司长王志斌介绍生态环境科技各项工作取得的积极进展,其中,推动实施生态环境科技创新重大行动,推进京津冀环境综合治理国家科技重大专项部署,研究制定重点专项管理工作方案、实施细则等。承接国家重点研发计划“大气与土壤、地下水污染综合治理”“典型脆弱生态系统保护与修复”“循环经济关键技术与装备”3个重点专项,并正式启动2024年指南编制工作。组织开展核与辐射安全、减污降碳、新污染物治理等方向重大科技需求征集凝练。2023年以来,建成环境感官应激与健康等部级重点实验室3个,物联网技术研究应用(无锡)等工程技术中心3个,呼伦贝尔森林草原交错区等部级科学观测研究站7个。王志斌在会上回答21世纪经济报道记者提问时表示,从4个方面对以高水平生态环境科技赋能美丽中国建设作出系统安排,分别为:一是加强美丽中国建设基础科学研究。围绕破解美丽中国建设面临的现实问题和实践难题,在理论方法、成因机理、过程路径等方面解决一批基础性重大问题。比如,在新污染物治理方面,开展新污染物环境与健康风险全生命周期阻控等理论方法研究。在应对气候变化领域,进一步阐明气候变化影响下的生态系统安全、重大风险识别与人类活动适应机制等。二是强化美丽中国建设关键技术攻关。重点围绕减污降碳协同增效、改善生态环境质量、扩绿增汇、风险防范等方面加强关键核心技术研究,开展跨区域、多尺度、多介质的复合型环境污染问题的溯源、调控和协同治理等技术攻关,强化美丽中国数字化治理科技支撑,推动生态环境质量改善由量变到质变。比如,在蓝天保卫战方面,聚焦PM2.5和O3协同防控,加强精细化模拟及多污染物近零排放治理技术等研究,支撑空气质量持续改善。三是推动美丽中国建设重大项目部署。坚持问题导向、应用驱动,开展美丽中国建设重大科技需求凝练,并向中央科技办报送相关科技需求建议书。推动实施生态环境科技创新重大行动,推进京津冀环境综合治理科技重大专项部署,加快制定重点专项管理工作方案、管理实施细则,以及2024年度项目指南编制工作方案,做好重点专项承接工作,确保“接得住、管得好”。四是打造美丽中国建设科技支撑力量。推进实施高层次生态环境科技人才工程,培养打造高水平生态环境人才队伍。协调推进国家重点实验室重组评估,建设生态环境领域大科学装置和重点实验室、工程技术中心、科学观测研究站等创新平台,推动国家级科研院所建设,支持高校和科研单位加强环境学科建设,打造生态环境领域国家战略科技力量。王志斌在会上回答新华社记者《关于加强生态环境分区管控的意见》有哪些工作计划和具体措施的提问时表示,生态环境部将积极会同有关部门,从四个方面抓好《意见》的实施:一是开展宣传培训。将生态环境分区管控纳入党政领导干部教育培训内容,针对不同群体需求和特点,持续开展形式多样的宣传培训,把中央的决策部署说清楚、讲明白。同时,我们还将在环境影响评价咨询平台、生态环境分区管控信息平台开设咨询窗口,及时答疑解惑,推动各地加强信息共享,分享做法和经验。二是出台配套政策。主要有三个层面,在法律方面,积极推动将生态环境分区管控纳入正在编纂的生态环境法典,强化法律支撑。在规范性文件方面,研究制定《生态环境分区管控管理暂行规定》,细化生态环境分区管控方案制定发布、实施应用、调整更新、数字化建设、跟踪评估、监督管理等重点环节的管理要求。在技术标准方面,围绕建设全域覆盖、精准科学的生态环境分区管控体系,持续完善相关技术标准。同时,结合美丽中国先行区和示范样板建设等,谋划开展生态环境分区管控理论、技术与应用研究。三是完善实施机制。生态环境部将会同有关部门制定完善生态环境分区管控政策,各相关部门要根据职责分工,加强本领域工作与生态环境分区管控协调联动。同时,我们将指导地方因地制宜出台《意见》配套措施,落实工作任务,完善生态环境分区管控信息平台建设,及时总结推广正面典型,曝光反面案例,营造全社会广泛关注、共同参与的良好氛围。四是加强监督管理。指导地方跟踪评估生态环境分区管控方案制定和实施、调整更新和备案、三类单元环境质量变化等情况,做好监督管理。对生态功能明显降低的生态环境保护单元、生态环境问题突出的重点管控单元以及环境质量明显下降的其他区域,加强监管执法。将制度落实中存在的突出问题纳入中央和省级生态环境保护督察。将实施情况纳入污染防治攻坚战成效考核。提问期间,通过王志斌的回答,我们了解到,目前已建成生态工业园区73家,据2022年度统计,73家生态工业园区创造了全国7.6%的工业增加值,而COD、氨氮、SO2和氮氧化物排放量仅占全国工业排放的4.6%、2.9%、0.9%和1.4%,主要污染物排放强度比全国低81%,固废综合利用率达到90.81%,优于全国工业园区平均水平。以全过程污染预防为核心,积极推进重点企业清洁生产强制性审核,开展重点行业、工业园区整体清洁生产审核创新试点,筛选推广先进清洁生产技术,推动重点行业、园区和区域节能、节水、节材、减污和降碳,实现源头减量、过程减排、末端治理和综合利用。人民网记者提问道长江生态环境保护修复联合研究取得了哪些成效,王志斌回答道,2018年生态环境部成立国家长江生态环境保护修复联合研究中心,重点以支撑长江保护修复攻坚战为目标,以集成应用为导向,聚焦以磷为核心的流域水质目标管理、水生态完整性评估等六大专题,开展关键技术协同攻关和驻点城市“一市一策”科技帮扶,取得一系列科研成果,成效显著。一是构建长江保护修复攻坚战“知识库”和“工具箱”。系统诊断长江水生态环境突出问题,揭示问题成因及机理;研究建立全时空“诊”、全过程“控”、全方位“治”、全要素“保”的长江水生态环境保护修复技术体系,重点构建了水环境精准溯源和系统治理、水生态调查—评估—修复等技术模式,形成覆盖全链条的科技供给。建立长江流域生态环境智慧决策平台,服务推动沿江省市科学数据共享。二是科技支撑长江保护修复攻坚战国家科学决策。围绕长江流域水生态考核试点等攻坚战重要任务,开展关键指标内涵判定、期望值确定、监测关键技术和质控关键技术联合攻关,支撑出台长江流域水生态考核指标评分细则。坚持需求导向,开展“风险防范—污染管控—排口管理—水源保障”管理技术研发,全力支撑饮用水水源地安全保障、入河排污口排查整治、黑臭水体整治、化工园区水污染治理、历史遗留矿山和尾矿库污染防控等攻坚战专项行动。组织专家团队赴杭州亚运会、成都大运会现场进行问题研判,圆满完成国家重大活动的水环境质量保障任务。三是科技助力长江保护修复攻坚战地方精准施策。以联合研究成果为基础,“前店后厂”,送科技、解难题。分两批派驻66个驻点专家团队开展水环境形势分析、磷污染来源解析,以及122个水体水生态调查评估等,形成源清单、问题解决方案等700余份,帮扶地方解决治理难题。与2018年相比,驻点城市总磷浓度平均下降约30%,“一江碧水向东流”的美景重现,人民群众的生态环境获得感、幸福感显著提升。
  • 4秒电磁弹射微重力实验装置启动试运行
    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
  • X射线自由电子激光试验装置项目通过国家验收
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2020年11月4日,国家重大科技基础设施X射线自由电子激光试验装置项目通过国家验收。& nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " X射线自由电子激光试验装置由中国科学院和教育部共同建设,中科院上海应用物理研究所为法人单位,北京大学为共建单位。装置主体由一台8亿4千万电子伏特的高性能电子直线加速器和一台可以实现多种先进运行模式的自由电子激光放大器组成。装置位于上海市浦东新区,将与上海光源、国家蛋白质科学研究(上海)设施、上海超强超短激光装置等组成张江综合性国家科学中心大科学设施集群的核心,成为我国光子科学研究的国之重器。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/92306bfb-33dc-43d6-92d0-665d8bc5c468.jpg" title=" W020201111573040934245.jpg" alt=" W020201111573040934245.jpg" / /p p /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " X射线自由电子激光试验装置项目经过5年半的紧张建设和精细调试,高质量地建成了我国首台X射线波段自由电子激光试验装置;并成功地研制了射频超导加速单元。& nbsp & nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 目前,全球建成的X射线自由电子激光装置仅有8台,其它7台分别位于德国(两台)、美国、日本、韩国、意大利和瑞士。以X射线自由电子激光试验装置为基础,建设的我国首台X射线波段自由电子激光用户装置,将为我国开展能源、材料、生物等领域科学前沿问题的探索提供强有力的工具;同时,也为我国继续开展自由电子激光新原理的探索和验证、关键技术的研究提供了不可替代的实验平台。& nbsp & nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 国家验收委员会专家认为,X射线自由电子激光试验装置的各项指标均达到或优于批复的验收指标。建设单位掌握了自由电子激光装置设计、加工集成、安装和调试以及射频超导加速单元等关键核心技术,取得了一系列重大技术成果。& nbsp & nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在建设过程中,项目自主研制了一系列关键核心设备,其中C波段加速单元的平均运行梯度达到了国际同类装置最高水平,条带型束流位置测量系统的分辨率达到国际先进水平;发展了腔式束流位置探测器和基于偏转腔的束团相空间测量以及XFEL脉冲重构系统,达到国际先进水平;同时实现了超导腔研制的全国产化,垂直测试加速梯度和无载品质因数达到国际先进水平。基于高精度、多维度束流测量和反馈技术,实现了高稳定、高品质的电子束团和FEL辐射产生;在调试过程中,首创了EEHG-HGHG混合级联型的自由电子激光先进运行模式,辐射带宽和中心波长稳定性显著优于传统级联。& nbsp & nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 国家验收委员会专家认为,X射线自由电子激光试验装置的建设队伍通过自主研制和国内外合作,实现了集成创新和原始创新,有力地推动了我国自由电子激光领域的发展,实现了重大的突破,同时为硬X射线自由电子激光装置的建设提供了技术和人才储备。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/2cbee46d-2c88-4f1f-b510-62ff735bc909.jpg" title=" W020201111573041002981.jpg" alt=" W020201111573041002981.jpg" / /p p br/ /p
  • 我国建成世界顶级脉冲强磁场实验装置
    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。
  • 4秒电磁弹射微重力实验装置启动试运行
    地面也可以做微重力实验了。19日,记者从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉,由该中心研制建设的4秒电磁弹射微重力实验装置日前启动试运行。该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。目前,该装置可以维持的微重力时间可达4秒、微重力达10μg(十万分之一重力加速度)、过载加速度不超过5g(5个重力加速度)、实验间隔不超10分钟。电磁弹射微重力实验装置(4秒)效果图。中国科学院空间应用中心供图“与传统单程落塔、抛物线飞机等相比,该装置在实验效率、实验载荷力学强度要求、运行成本等方面具有较大的优势。”中国科学院空间应用中心副研究员张永康解释,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,新装置每天可以开展近百次实验,准备时间1-2天,极大地提高了科学实验的效率。同时,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(20个重力加速度)左右的冲击,很大程度上限制了常规科学仪器的使用。在新装置中,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(3个重力加速度)左右,因此常规科学仪器都可以用于实验。此外,在运行成本方面,该装置采用储能和电磁驱动技术,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。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。”张永康说。据悉,中国科学院空间应用中心正在规划建设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500千克的国际领先水平,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。
  • 空间站梦天实验舱发射,这些科学装置踏上“梦天之旅”
    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”。
  • 断路器28昼夜及温升特性试验装置与天津电传所喜结善缘
    随着家用及类似场所用过电流保护断路器应用范围不断扩大,对此类断路器的性能要求也越来越严格,GB10963.1-2005《电气附件 家用及类似场所用过电流保护断路器 第1部分:用于交流的断路器》标准的要求,对家用及类似场所用过电流保护断路器产品的耐热性、耐异常发热和耐燃、温升试验及功耗测量、脱扣特性、运行短路能力等检验项目提出了较为严格的要求;每一年国家市场监督管理总局对家用及类似场所用过电流保护断路器产品质量国家监督抽查结果总会有很多企业的产品是不符合标准的规定。Delta德尔塔仪器针对GB10963.1-2005标准中28天(昼夜)试验专门设计研发了相应的28昼夜试验装置,通过实际试验验证断路器长期工作的可靠性。 2020年底,Delta德尔塔仪器接到天津电气科学研究院有限公司(原天津电气传动设计研究所)委托非标定制一款“断路器28昼夜及温升特性试验装置”,天津电传所老师对设备提出的要求如下,设备定制生产周期要求两个月内完成。本项目设备已经于2021年3月份顺利验收结束。 (Delta德尔塔仪器交付天津电传所&28昼夜及温升特性试验台) 1、设备概述: 1.1、总说明 本“采购技术要求”所要求采购的 28 周期试验装置用于“天津电气科学研究院有限公司低压元器件直流短路、交直流寿试验能力提升项目”。该设备以满足相关工程的试验能力为准,设备供应商为此可以进行必要的优化与性能提升,故最终技术数据以最终实际协商一致的数据为准。1.2 、供货范围: 本“采购技术要求”所要求的供货及服务范围包括:28周期试验装置的设计和制造与检验、运输、现场安装以及其他必要的售后服务和培训等。1.3、运行条件:海拔高度:≤1000m;环境温度:-10℃~+45℃;z大日温差:≤25℃;日相对湿度平均值:≤95%;安装地点:户内;一般情况下仅有非导电性污染,必须考虑到凝露和潮湿引起的绝缘下降。2、性能要求:2.1、功能用途 依据国家标准GB10963.1中9.9款,对MCB进行28 天试验、断路器1.13~1.45倍延时脱扣试验,也适用于GB16916.1第9.22.1.5中1.25倍脱扣电流试验。兼顾产品做200A 以下的温升试验,环境温度、湿度本设备不包含。 2.2、技术标准: 本项目设备的设计、制造、试验等遵循以下标准,但不限于此,且下列相应标准号的标准在合同签订时有更新版本发布时,应满足该更新标准要求。(1)GB10963.1-2005 电气附件 家用及类似场所用过电流断路器 第 yi 部分:用于交流的断路器;(2)GB 10963.2-2008 家用及类似场所用过电流保护断路器第 2 部分:用于交流和直流的断路器;(3)GB16917.1-2014 家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO)第 1 部分:一般规则;(4)GB14048.2-2008 低压开关设备和控制设备 第 2 部分:断路器。 3 、主要设备(部件)技术要求: 3.1 、电源构成: 本装置为三相电源,也可以作为 3 个单相回路进行检测。 3.2、关于输出电压的要求: 标准要求:电路的开路电压至少为 30V,分辨率不低于 0.1V。电源具备电容补偿, 以减少对实验室电源的容量要求。测试电流:0~200A 可长期连续工作,分辨率 0.1A。电流波形:正弦波。3.3、其他要求: 装置应配备稳流功能,配备 9 个工位的续流功能(即可同时进行 9 只 3 相试品的串联试验)。续流要求时间在 1~2s 内实现,并能防止续流后瞬间的电流过冲。装置应具备触摸屏或液晶显示器等元件用于电流显示和设定。标准规定在z后一个周期后需要将电流升到 1.45In,因此要求能够实现至少 2 段电流和时间设定,用于实现断路器特性检测 2 种电流的转换功能。2 个电流转换之间的时间应保证“5s 内稳定的从第yi个电流稳定的升到第二个电流”。3.4 、温升测量记录测试通道:54 通道;设备能带电测量:测量范围:0-200℃;温度传感器:镍铬—镍硅热电偶测量精度:0.2 级;温度曲线显示:具有温度数值以及曲线显示记录;系统应带记录温升的功能,在z后一个流过电流期间,应测量接线端子的温升。 3.5、安全配置:漏电保护,短路保护,过流保护,运行指示,试验结束指示,故障报警自动停机。 3.6 、其他要求 具有基于 Modbus RTU 或 Modbus TCP 通讯协议,可组成计算机控制的智能型设备。 4、安装与调试 在设备安装完毕后,需要根据相关设计文件和订货设备的技术资料,进行调试工作。调试前需确认技术资料完整、有效,与系统及设备实物状况一致,对备进行检查以及完好性和功能验证,也包括参数整定等。 天津电气科学研究院有限公司(原天津电气传动设计研究所)是原国家机械工业部直属研究所,现为中国机械工业集团有限公司所属科技型企业,主要从事电气传动自动化系统工程、中小型水力发电设备成套、低压电控配电装置和新能源电控设备的科研开发、生产制造和检测认证。自1954年8月成立以来,荣获了150余项省部级以上科技奖励,取得了近千项科技成果,承接了万余项国内外工程项目,见证了国家冶金、矿山、交通、国防、电力、石化等国民经济支柱行业的技术进步和产业发展。天津电传所是国家ji"国家电控配电设备产品质量监督检测中心"和部属 "中小型水力发电设备产品质量监督检测中心"的挂靠单位,所拥有的先进检测手段多年来承担着行业产品的试验、检验和认证任务,特别是低压配电产品强制性安全(3C)认证工作。依托于该所的"电气传动国家工程研究中心"拥有电气传动及自动化工程化系统和产业化产品的各类实验室,为国家电气传动工程化研究开发与工程化验证能力以及产业化开发提供了优越的科研条件,大大提高了国家电气传动及自动化行业的技术水平和装备水平。 Delta德尔塔仪器专业致力于为3C低压电器企业提供符合IEC 60898-1:2015+A1:2019 电气附件.家用和类似设施用的过电流保护断路器.第yi部分:交流操作断路器 《Electrical accessories - Circuit-breakers for overcurrent protection for household and similar installations - Part 1: Circuit-breakers for a.c. operation》、GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第yi部分:总则》、GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第yi部分:断路器》、GB10963.1-2005《电气附件-家用及类似场所用过电流保护 断路器 第yi部分:用于交流的断路器》、GB 10963.2-2008 《家用及类似场所用过电流保护断路器第 2 部分:用于交流和直流的断路器》、GB 16917.1-2014 《家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断路器(RCBO)第yi部分 一般规则》、IEC60947-1:2011《Low-votage switchgear and controlgear Part1:General rules》、IEC60947-2:2006《Low-votage switchgear and controlgear Part1:Circuit breakers》等标准的检测设备。 Delta德尔塔仪器为3C低压电器实验室提供以下项目的专业检测设备:低压断路器——检验项目及设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器 ——检验项目及设备一般工作特性额定运行短路分断能力额定极限短路分断能力额定短时耐受电流带熔断器的断路器的性能综合试验耐湿热性能试验附录B剩余电流保护断路器附加试验附录C用于相地系统中的断路器附加试验附录F电子过电流保护断路器附加试验附录H用于IT系统中的断路器附加试验温升介电性能泄漏电流额定接通和分断能力操动器机构的强度操作性能额定短时耐受电流额定短路接通能力熔断器保护的短路耐受能力熔断器保护的短路接通能力耐湿热性能抗非正常热和着火危险过载试验接线端子机械性能电磁兼容(EMC)(如适用)低压机电式接触器和电动机起动器——检验项目及设备机电式控制电路电器——检验项目及设备耐湿性能耐非正常热和着火危险温升动作条件及动作范围介电性能额定接通和分断能力外壳防护等级(如适用)接线端子的机械性能接触器耐受过载电流能力约定操作性能短路条件下的性能电磁兼容(EMC)(如适用)辅助触头的通断能力和额定限制短路电流(如适用)保护功能报警功能控制功能(验证面板控制功能)热记忆功能故障记忆功能(验证面板显示)一般工作特性额定运行短路分断能力额定极限短路分断能力额定短时耐受电流带熔断器的断路器的性能综合试验耐湿热性能试验附录B剩余电流保护断路器附加试验附录C用于相地系统中的断路器附加试验附录F电子过电流保护断路器附加试验附录H用于IT系统中的断路器附加试验交流半导体电动机控制器和起动器——检验项目及设备控制和保护开关电器(设备)——检验项目及设备介电性能温升极限操作性能动作和动作范围混合式电器中串联的机械开关电器的接通和分断能力及约定操作性能短路条件下的性能接线端子的机械性能带外壳的控制器和起动器防护等级EMC的试验耐湿性能动作范围温升介电性能操作性能短路条件下的性能接通和分断能力电磁兼容性耐湿性能抗非正常热和着火危险外壳防护等级接近开关——检验项目及设备自动转换开关电器——检验项目及设备标志温升介电性能正常条件和非正常条件下开关元件的接通和分断能力限制短路电流性能结构要求防护等级动作距离操作频率电磁兼容性冲击耐受能力振动耐受能力耐湿性能抗非正常热和着火危险附录BII级封装绝缘的接近开关的附加试验具有整体连接电缆的接近开关的附加试验结构要求操作操作控制、程序及范围温升介电性能接通和分断能力操作性能能力短路接通能力短路分断能力短时耐受电流限制短路电流EMC耐湿性能抗非正常热和着火危险外壳防护等级设备用断路器 ——检验项目及设备家用及类似用途机电式接触器 ——检验项目及设备标志检查一般规则检查、机构检查电气间隙和爬电距离标志耐久性螺钉、载流部件及其连接的可靠性,连接外部导体的接线端子的可靠性防触电保护耐热耐异常发热和耐燃防锈介电性能温升28昼夜试验耐漏电起痕脱扣特性额定电流下的性能额定通断能力下的性能在规定的过电流条件下的性能限制短路电流能力温升试验动作与动作范围额定接通和分断能力介电性能约定操作性能耐湿性能过载电流耐受能力抗锈性能标志耐久性耐撞击性能检验电气间隙和爬电距离接线端子的机械性能安装、维修用螺钉和螺母性能验证耐热性能抗非正常热和着火危险试验耐漏电起痕耐老化性能外壳防护等级短路条件下的性能
  • 国内首台大型衡器自动加载温湿度试验装置研制成功
    国内首台大型衡器自动加载温湿度试验装置研制成功   该装置将大幅提升我国衡器性能试验系统能力   日前,中国计量科学研究院成功研制国内首台大型衡器自动加载温湿度试验装置,并通过专家鉴定。该装置通过机器人加卸载系统,无需拆卸衡器,便可自动化实现温度和湿度条件下的大型衡器称量性能试验,整体技术指标优于国外现有装置,大幅度提升了我国衡器性能试验系统能力。   电子计价秤、电子汽车衡、轨道衡、定量包装秤、港口秤……种类众多的衡器与人们的生产、生活密切相关,衡器产品质量合格与否对维护市场经济秩序和贸易公平起到十分重要的作用。包括称量性能试验、重复性试验、除皮试验等在内的衡器性能评价试验是保证衡器计量准确、质量合格的主要手段。   据了解,根据国家相关衡器检定规程,衡器的性能评价试验,除了常温试验,还需要在温湿度条件下进行性能测试。为完成温湿度条件下的测试,以往都是采用模块法,即将体积庞大的大型衡器拆开搬入温湿度试验箱,再由测试人员对各部件分别进行分析测试。但采用模块法进行试验不仅过程繁琐,而且测试人员进入温湿度试验箱会影响测试结果的可靠性。同时,试验箱内最高40℃、最低-10℃的高低温和相对湿度85%的湿度环境,也使得测试人员难以完成加、卸载砝码等线性和重复性试验。大型衡器性能评价试验能力的欠缺,给我国的对外贸易、衡器评价试验和国际互认都带来了严重的影响。此次中国计量科学研究院研制的大型衡器自动加载温湿度试验装置就很好地解决了这一难题。   据课题负责人中国计量科学研究院质量密度研究室主任王健介绍,该装置主要由自主研制的机器人加卸载系统、温湿度试验箱和电动搬运车组成。通过机器人加卸载系统可在12分钟时间里完成(一个温度或湿热点的)10级载荷进程回程试验,无需测试人员进入温湿度试验箱,便可实现各种温度和湿热条件下的衡器的整秤评价试验,大大地缩短了大型衡器的试验时间。同时驱动和电气部件设置在温湿度试验箱的外部,有效避免了温度和湿热条件对设备长期稳定性和可靠性的影响与损害。   与国内外同类技术相比,该装置采用机电一体化设计技术,硬件结构新颖,异型砝码组设计精密,组合方式科学合理,软件功能齐全。目前,试验装置系统运行平稳可靠,可为300~3000千克的大型、特种、异型衡器装置提供专用的温湿度试验环境进行称量性能试验、重复性试验、除皮试验等型式评价试验,测量相对不确定度优于5×10-6。   业内人士评价,大型衡器自动加载试验装置的建立提高了我国衡器计量检测能力,满足国际法制计量组织(OIML)有关衡器的国际建议和OIML型式评价多边承认框架协议(MAA)的试验技术要求,标志着我国衡器计量测试能力进入国际先进行列。
  • 总投资20.96亿!脉冲强磁场实验装置优化提升项目即将动工
    10月下旬,国家发展改革委正式批复“十四五”国家重大科技基础设施脉冲强磁场实验装置优化提升项目的投资概算。至此,该项目已先后获得可行性研究报告、初步设计方案和投资概算批复等,完成全部审批流程,即将在华中科技大学动工建设。此次批复的脉冲强磁场实验装置优化提升项目是在“十一五”国家重大科技基础设施脉冲强磁场实验装置基础上的升级改造。作为前期建设成效好、性价比高的综合交叉平台,脉冲强磁场优化提升设施成功入选“十四五”国家重大科技基础设施建设规划,是全国仅有的两个优化提升项目之一。华中科技大学李亮教授也成为“十一五”和“十四五”先后两个国家重大科技基础设施项目负责人。根据国家发改委批复,脉冲强磁场实验装置优化提升项目总投资20.96亿元,建筑面积4.7万平方米,建设期5年。项目将围绕物质科学、生命科学、强电磁工程科学等领域重大科学问题和国家战略需求,建设110T超强磁场、70T平顶脉冲磁场和9.5T超导脉冲复合磁场,10类实验测试系统以及设施支撑基础平台。项目法人单位为华中科技大学,参建单位包括中国科学院电工研究所、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院、北京大学、复旦大学和南京大学。脉冲强磁场实验装置于2008年开工,2013年建成,2014年正式对外开放运行,已累计运行82521小时,创造了64T脉冲平顶磁场等多项脉冲磁场参数世界纪录,为北京大学、清华大学、哈佛大学、剑桥大学等126个国内外科研单位提供科学研究服务1828项,取得了包括发现对数周期量子振荡等系列重要成果。脉冲强磁场实验装置的建成,填补了国内超高磁场实验条件的空白,满足我国科学家对强磁场实验条件日益迫切的需求,先后获2018年湖北省科技进步特等奖和2019年国家科技奖进步一等奖。随着现代科学技术发展,科学研究对脉冲强磁场实验装置的综合性能指标、实验测试手段、面向的研究领域等提出更高的需求,在广泛征求用户意见和需求调研基础上,华中科技大学启动了脉冲强磁场实验装置优化提升项目建设,将在“十一五”脉冲强磁场实验装置基础上,全面提升磁场参数、丰富测量手段、拓展研究领域,为多学科交叉研究提供公共开放的极端实验条件,支撑前沿基础科学研究领域持续产出重大原始创新成果,建成全球规模最大、最具国际影响力的脉冲强磁场科学中心。
  • 我国成功研制疲劳试验机动态力校准装置
    我国成功研制疲劳试验机动态力校准装置让材料可靠性测试更精准 日前,由中国计量科学研究院自主研制的疲劳试验机动态力校准装置通过专家鉴定。经鉴定,该装置主要技术指标达到国际先进水平,并填补了国内疲劳试验机动态力校准方法研究方面的空白。 疲劳是指材料在重复或交变应力作用下,所受应力远小于其抗拉强度时,经多次循环后,在无显著外观变形情况下而发生的断裂现象。这种断裂一旦发生,往往将导致灾难性的设备或人身伤亡事故。据了解,汽车零部件的破坏中85%由疲劳引起的,航空工程中有60%~80%的断裂是由结构材料的疲劳破坏引起的。为保证产品、工程质量和人身安全,相关行业主要通过疲劳试验机来测量试件材料的疲劳极限和疲劳寿命等性能指标。 该装置的成功研制,为疲劳试验机校准、检定和定型鉴定提供了高准确度的计量标准和科学合理的装置和方法。为航空航天、汽车、船舶、冶金、建筑等行业的材料可靠性与使用寿命测试提供了有力的技术支撑,并为材料计量提供了强有力的量值溯源保障,具有较大的社会效益和经济效益。
  • 振动试验入门——振动试验装置基础知识1
    振动试验目的满足产品的高性能、高品质、高可靠性要求。产品在其寿命周期内会受到各种各样的振动,必须在产品设计和制造阶段考虑振动的影响。特别是对大量制造的产品、不允许有故障的产品等。产品没有经过振动试验验证而制造,产生故障后,对顾客对厂家都会造成金钱损失,失去信任,比如汽车零部件行业等。振动试验装置系统是什么?振动试验装置系统主要包含以下几个部分,如下图。1 振动试验机(含冷却装置);2 功放;3 振动控制仪;4 加速度传感器(控制用)。振动控制仪中输入试验条件,产生振动波形,功放放大后,驱动振动试验机振动,加速度传感器感知加速度量级,反馈给振动控制仪,实现振动控制,振动试验机运行产生的热量,冷却装置对应冷却。振动试验实施时需要什么?※ 振动试验装置※ 振动试验条件※ 试验体(被试验品,含夹具)1 振动试验装置 根据试验条件、试验体形状质量等来选择振动试验装置,特别需要注意以下几个概念,如最大加振力、频率范围、最大加速度、最大速度、最大位移、最大搭载质量等。2 振动试验条件 各个产品有其各自适合的试验条件,有各种各样的规格进行选择,如GB、GJB、IEC、ISO、JIS、MIL等。特殊情况下,可根据测定产品的振动环境,决定其独自的试验条件。 需要注意,按照试验条件进行试验时,会产生过试验和欠试验现象。过试验就是实际试验条件超出要求试验条件(比如加速度量级变大),对试验体实施过剩试验,导致本来不该出现的故障反而发生。欠试验即实际试验条件低于要求试验条件(比如加速度量级变小),导致本来预测发生的故障没有被激发出来。所以,对试验条件或试验情况需要充分研究,根据数据,慢慢加以改善试验条件(学者研究)。3 试验体为了使试验体更好地固定在振动台面上,达到刚性连接,需要使用振动夹具。振动夹具需要满足完全传递振动,将振动试验机产生的振动完完全全地传递给试验体。然而这是一种理想要求,实际上夹具完全传递振动是很难的,特别是在500Hz以上的频率,所以需要对振动夹具进行不停的评价,不断地改良夹具(夹具设计)。在对振动夹具评价的同时,也需要注意加速度传感器的安装和安装位置的选择。安装位置不同,对试验内容有不同的影响,下文别章叙述。备注:图片和部分文字等来源于网络,如有侵权,请联系作者本人。
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