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打破技术封锁,车间里过节是小事

发布时间:2019-09-12 11:45编辑:科学浏览(54)

    上海光机所:车间里过节是小事 完成任务是大事

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    团队成员春节期间在实验室里连熔激光钕玻璃。

    胡丽丽研究员在实验室 本文图均为 受访者供图

    胡丽丽研究员在实验室 本文图均为 受访者供图

    团队成员春节期间在实验室里连熔激光钕玻璃。

    激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知地球上能够输出最大能量的激光工作介质。中科院上海光机所自1964年建所以来就立志拿下激光玻璃研究的“皇冠”。

    钕玻璃是指含有稀土发光钕离子的特殊玻璃,它可以在“泵浦光”的激发下对激光能量进行放大,是激光器的“心脏”。激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知能够输出最大激光能量的工作介质。

    钕玻璃是指含有稀土发光钕离子的特殊玻璃,它可以在“泵浦光”的激发下对激光能量进行放大,是激光器的“心脏”。激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知能够输出最大激光能量的工作介质。

    激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知地球上能够输出最大能量的激光工作介质。中科院上海光机所自1964年建所以来就立志拿下激光玻璃研究的“皇冠”。

    2月17日,大年初二下午2点,上海嘉定,中科院上海光机所高功率激光单元技术研发中心。该中心的玻璃车间,热气腾腾,安宁而有序。上海光机所研究员胡丽丽课题组的30多位科技人员和技术工人,正坚守在科研攻关的第一线,默默付出。

    大尺寸激光钕玻璃成品需同时符合高光学质量、低应力、无铂颗粒等夹杂物、高一致性等28个技术指标,钕玻璃尺寸越大,生产难度越高。

    大尺寸激光钕玻璃成品需同时符合高光学质量、低应力、无铂颗粒等夹杂物、高一致性等28个技术指标,钕玻璃尺寸越大,生产难度越高。

    ■本报记者 黄辛 通讯员 沈力

    激光钕玻璃是高功率激光装置核心材料。它是一种含有稀土发光离子——钕离子的特殊玻璃,可以在“泵浦光”的激发下产生激光或对激光能量进行放大,是激光器的“心脏”。数千片大口径高品质的激光钕玻璃在装置中,就像时刻准备一声令下迸发战斗力的“千军万马”列阵,又像人类“心脏”一样反复“搏动”和“接力”,将微不足道的激光能量放大到“小太阳”量级的能量。

    激光钕玻璃连续熔炼技术被誉为美国国家点火装置(NIF,目前世界最大激光惯性约束聚变装置)七大奇迹之首。然而,掌握激光钕玻璃关键技术的西方国家对我国实施严格的技术封锁和产品禁运,我国必须靠自主研发。

    激光钕玻璃连续熔炼技术被誉为美国国家点火装置(NIF,目前世界最大激光惯性约束聚变装置)七大奇迹之首。然而,掌握激光钕玻璃关键技术的西方国家对我国实施严格的技术封锁和产品禁运,我国必须靠自主研发。

    2月17日,大年初二下午2点,上海嘉定,中科院上海光机所高功率激光单元技术研发中心。该中心的玻璃车间,热气腾腾,安宁而有序。上海光机所研究员胡丽丽课题组的30多位科技人员和技术工人,正坚守在科研攻关的第一线,默默付出。

    激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知地球上能够输出最大能量的激光工作介质。在被称为地球上的“小太阳”的激光惯性约束聚变装置中,激光钕玻璃发挥着不可替代的作用。

    如何突破封锁,解决我国激光聚变研究的战略急需,成为摆在中科院上海光机所胡丽丽团队面前的一大挑战。

    如何突破封锁,解决我国激光聚变研究的战略急需,成为摆在中科院上海光机所胡丽丽团队面前的一大挑战。

    激光钕玻璃是高功率激光装置核心材料。它是一种含有稀土发光离子——钕离子的特殊玻璃,可以在“泵浦光”的激发下产生激光或对激光能量进行放大,是激光器的“心脏”。数千片大口径高品质的激光钕玻璃在装置中,就像时刻准备一声令下迸发战斗力的“千军万马”列阵,又像人类“心脏”一样反复“搏动”和“接力”,将微不足道的激光能量放大到“小太阳”量级的能量。

    中科院上海光机所自1964年建所以来就立志拿下激光玻璃研究的“皇冠”。当时以干福熹院士、姜中宏院士为核心的钕玻璃团队为我国激光钕玻璃的研发奠定了重要理论、实验、总体与单元技术基础。后经姜中宏院士、张俊洲研究员、蒋亚丝研究员、朱从善研究员等对钕玻璃熔炼工艺及配方深入潜心研究,发明了N21、N31磷酸盐激光钕玻璃及其半连续熔炼工艺技术以及包边技术,为“神光”系列装置提供了核心放大器工作物质。

    钕玻璃总是在封闭式隧道窑炸裂,是胡丽丽团队面临的一个困难。

    钕玻璃总是在封闭式隧道窑炸裂,是胡丽丽团队面临的一个困难。

    激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知地球上能够输出最大能量的激光工作介质。在被称为地球上的“小太阳”的激光惯性约束聚变装置中,激光钕玻璃发挥着不可替代的作用。

    2005年以来,上海光机所钕玻璃团队为满足我国激光聚变研究的战略急需,开始挑战以连续熔炼技术为核心的大尺寸激光钕玻璃批量制备技术。

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    中科院上海光机所自1964年建所以来就立志拿下激光玻璃研究的“皇冠”。当时以干福熹院士、姜中宏院士为核心的钕玻璃团队为我国激光钕玻璃的研发奠定了重要理论、实验、总体与单元技术基础。后经姜中宏院士、张俊洲研究员、蒋亚丝研究员、朱从善研究员等对钕玻璃熔炼工艺及配方深入潜心研究,发明了N21、N31磷酸盐激光钕玻璃及其半连续熔炼工艺技术以及包边技术,为“神光”系列装置提供了核心放大器工作物质。

    大尺寸钕玻璃元件需同时符合高光学质量、低应力、无铂颗粒等夹杂物、高一致性等28个技术指标,普通人很难想象把美丽高雅的紫色钕玻璃打磨成“完美玻璃”的艰辛。

    胡丽丽研究员与激光钕玻璃

    胡丽丽研究员与激光钕玻璃

    2005年以来,上海光机所钕玻璃团队为满足我国激光聚变研究的战略急需,开始挑战以连续熔炼技术为核心的大尺寸激光钕玻璃批量制备技术。

    围绕大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术,胡丽丽团队经过10多年持续攻关,从基础研究出发,对大尺寸激光钕玻璃批量制造涵盖的连续熔炼、精密退火、包边、检测四大关键核心技术进行了持续攻关,逐项打破国外技术封锁。

    成型后的钕玻璃温度高达六七百摄氏度,需要在这个隧道窑里呆上一个星期,逐渐冷却到六七十度。实验初期,玻璃都在隧道窑里炸裂了。请来的外援专家,到现场看了后说这个问题他们也解决不了。

    成型后的钕玻璃温度高达六七百摄氏度,需要在这个隧道窑里呆上一个星期,逐渐冷却到六七十度。实验初期,玻璃都在隧道窑里炸裂了。请来的外援专家,到现场看了后说这个问题他们也解决不了。

    大尺寸钕玻璃元件需同时符合高光学质量、低应力、无铂颗粒等夹杂物、高一致性等28个技术指标,普通人很难想象把美丽高雅的紫色钕玻璃打磨成“完美玻璃”的艰辛。

    2012年,中科院上海光机所建立了激光钕玻璃连熔中试线。这是我国自主发明并建成的具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线,实现了大尺寸N31型激光钕玻璃的批量生产,使激光钕玻璃的关键工艺技术达到国际先进水平。

    胡丽丽秉着“只能上,不能退”的决心,当场拍板自己解决。她带领团队花了半年时间,重新做方案,改变隧道窑的结构,最终解决了玻璃炸裂的问题。

    胡丽丽秉着“只能上,不能退”的决心,当场拍板自己解决。她带领团队花了半年时间,重新做方案,改变隧道窑的结构,最终解决了玻璃炸裂的问题。

    围绕大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术,胡丽丽团队经过10多年持续攻关,从基础研究出发,对大尺寸激光钕玻璃批量制造涵盖的连续熔炼、精密退火、包边、检测四大关键核心技术进行了持续攻关,逐项打破国外技术封锁。

    2014年研究团队圆满完成“神光”系列装置1000余件大尺寸N31型激光钕玻璃的研制,自主研发的激光钕玻璃成品铂颗粒、羟基吸收系数等核心技术指标国际领先,并成功应用到我国神光系列装置,全面打破国外技术封锁。“大尺寸高性能激光钕玻璃批量制造关键技术及应用”项目荣获2016年度“上海市技术发明奖特等奖”及2017年度“国家技术发明奖二等奖”。

    这时,钕玻璃包边成为阻挡他们前进的又一座大山。

    这时,钕玻璃包边成为阻挡他们前进的又一座大山。

    2012年,中科院上海光机所建立了激光钕玻璃连熔中试线。这是我国自主发明并建成的具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线,实现了大尺寸N31型激光钕玻璃的批量生产,使激光钕玻璃的关键工艺技术达到国际先进水平。

    据悉,上海浦东张江的大科学装置——上海超强超短激光装置,2017年实现10拍瓦激光放大输出,它的泵浦能量就是来源于团队研制的激光钕玻璃。

    原有外购的包边胶存在容易脱胶、收缩大导致钕玻璃炸裂等问题。寻找了数家外协单位仍然未解决问题。胡丽丽团队决定自主研发钕玻璃包边胶。

    原有外购的包边胶存在容易脱胶、收缩大导致钕玻璃炸裂等问题。寻找了数家外协单位仍然未解决问题。胡丽丽团队决定自主研发钕玻璃包边胶。

    2014年研究团队圆满完成“神光”系列装置1000余件大尺寸N31型激光钕玻璃的研制,自主研发的激光钕玻璃成品铂颗粒、羟基吸收系数等核心技术指标国际领先,并成功应用到我国神光系列装置,全面打破国外技术封锁。“大尺寸高性能激光钕玻璃批量制造关键技术及应用”项目荣获2016年度“上海市技术发明奖特等奖”及2017年度“国家技术发明奖二等奖”。

    为进一步满足国家重大科技专项的任务需求,钕玻璃团队乘胜追击,继续研发了具有更好综合性能的新型N41激光钕玻璃。经过前期紧张的实验验证、设计开发和各项准备工作,2018年1月,启动了首次N41激光钕玻璃的连续熔炼中试实验,实验一旦启动这条连熔线就需要持续数月不停运转。

    通过几年的持续攻关,上万次实验,胡丽丽团队不仅最终研制出满足性能的包边胶,还成功研制出一整套机械化包边工艺,大大提升了钕玻璃包边性能和批量生产效率。

    通过几年的持续攻关,上万次实验,胡丽丽团队不仅最终研制出满足性能的包边胶,还成功研制出一整套机械化包边工艺,大大提升了钕玻璃包边性能和批量生产效率。

    据悉,上海浦东张江的大科学装置——上海超强超短激光装置,2017年实现10拍瓦激光放大输出,它的泵浦能量就是来源于团队研制的激光钕玻璃。

    此刻,技术人员正坐在控制室中的屏幕前,认真查看和记录着连熔线的各种实时数据。技术工人们有的正根据工艺要求按时将称好的原料投进高温炉里,有的在切割从隧道窑出来的钕玻璃,他们有条不紊地进行着连熔线的各类操作。

    围绕大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术,胡丽丽团队经过十多年持续攻关,逐项攻克了大尺寸激光钕玻璃批量制造涵盖的连续熔炼、精密退火、包边、检测四大关键核心技术。

    围绕大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术,胡丽丽团队经过十多年持续攻关,逐项攻克了大尺寸激光钕玻璃批量制造涵盖的连续熔炼、精密退火、包边、检测四大关键核心技术。

    为进一步满足国家重大科技专项的任务需求,钕玻璃团队乘胜追击,继续研发了具有更好综合性能的新型N41激光钕玻璃。经过前期紧张的实验验证、设计开发和各项准备工作,2018年1月,启动了首次N41激光钕玻璃的连续熔炼中试实验,实验一旦启动这条连熔线就需要持续数月不停运转。

    胡丽丽告诉记者:“激光玻璃的连续熔炼是一项难度很高的技术,国际上只有美国和我们掌握该技术。由于激光玻璃的技术指标多、要求高,每一个环节都必须衔接好、配合好。”她特别强调:“现在做科研压力很大,必须以认真负责的态度去做好每一个项目。”

    胡丽丽团队的成果打破了国外技术封锁,取得了以连续熔炼为核心的大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术的突破,实现了涵盖大尺寸激光钕玻璃连续熔炼、包边和高精度检测的三项核心技术发明。团队还自主发明并建成了具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线,实现了大尺寸激光钕玻璃的批量生产。

    胡丽丽团队的成果打破了国外技术封锁,取得了以连续熔炼为核心的大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术的突破,实现了涵盖大尺寸激光钕玻璃连续熔炼、包边和高精度检测的三项核心技术发明。团队还自主发明并建成了具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线,实现了大尺寸激光钕玻璃的批量生产。

    此刻,技术人员正坐在控制室中的屏幕前,认真查看和记录着连熔线的各种实时数据。技术工人们有的正根据工艺要求按时将称好的原料投进高温炉里,有的在切割从隧道窑出来的钕玻璃,他们有条不紊地进行着连熔线的各类操作。

    上海光机所党委书记邵建达饱含感情地说,整个团队共有80余人参与钕玻璃项目研究,团队中有兢兢业业、日日夜夜坚守高温一线的技术工人,也有身怀绝技带领大家解决激光钕玻璃连续熔炼池炉侵蚀、大尺寸成型、低附加应力包边的中科院关键技术人才如陈树彬、唐景平以及孟涛研究员。这些年团队中有老同志退休,有新人加入,大家始终坚持继承与创新,围绕把激光钕玻璃做好的同一个目标而奋斗。

    大尺寸N31激光钕玻璃已经成功应用于我国“神光”系列激光装置和用于开展前沿基础研究的上海超强超短激光实验装置。

    大尺寸N31激光钕玻璃已经成功应用于我国“神光”系列激光装置和用于开展前沿基础研究的上海超强超短激光实验装置。

    胡丽丽告诉记者:“激光玻璃的连续熔炼是一项难度很高的技术,国际上只有美国和我们掌握该技术。由于激光玻璃的技术指标多、要求高,每一个环节都必须衔接好、配合好。”她特别强调:“现在做科研压力很大,必须以认真负责的态度去做好每一个项目。”

    大年初二这天,《中国科学报》记者跟随该课题组副组长、正高级工程师陈树彬走遍了整个车间的各个生产环节。他介绍说:“2012年,钕玻璃连熔中试线的建成让钕玻璃生产从‘原始手动’转向连续生产线,这大大提高了钕玻璃生产效率和性能。”为保证各项激光科技工程任务,他们常常加班加点。“我们的日历上不标注节日,只标注工程任务节点。”

    目前,上海光机所已成为国际上独立掌握钕玻璃元件全流程生产技术的机构。胡丽丽作为第一完成人,荣获上海市2016年度技术发明奖特等奖、2017年度国家技术发明奖二等奖。

    目前,上海光机所已成为国际上独立掌握钕玻璃元件全流程生产技术的机构。胡丽丽作为第一完成人,荣获上海市2016年度技术发明奖特等奖、2017年度国家技术发明奖二等奖。

    上海光机所党委书记邵建达饱含感情地说,整个团队共有80余人参与钕玻璃项目研究,团队中有兢兢业业、日日夜夜坚守高温一线的技术工人,也有身怀绝技带领大家解决激光钕玻璃连续熔炼池炉侵蚀、大尺寸成型、低附加应力包边的中科院关键技术人才如陈树彬、唐景平以及孟涛研究员。这些年团队中有老同志退休,有新人加入,大家始终坚持继承与创新,围绕把激光钕玻璃做好的同一个目标而奋斗。

    听得出,话里有些疲惫和辛劳,话外是争分夺秒、快出成果的豪情。

    胡丽丽说,没有团队的合作,这个项目不可能完成。挑战极限的科研攻关过程中失败是常态,成功来自从一次次失败中吸取和总结教训。这10多年的攻关中,自己团队所经历的失败次数更是难以列举。

    胡丽丽说,没有团队的合作,这个项目不可能完成。挑战极限的科研攻关过程中失败是常态,成功来自从一次次失败中吸取和总结教训。这10多年的攻关中,自己团队所经历的失败次数更是难以列举。

    大年初二这天,《中国科学报》记者跟随该课题组副组长、正高级工程师陈树彬走遍了整个车间的各个生产环节。他介绍说:“2012年,钕玻璃连熔中试线的建成让钕玻璃生产从‘原始手动’转向连续生产线,这大大提高了钕玻璃生产效率和性能。”为保证各项激光科技工程任务,他们常常加班加点。“我们的日历上不标注节日,只标注工程任务节点。”

    “今年又不能和家人一起过年了,因为我要在实验室里加班,所以家里只能让妻子陪着孩子过大年夜了。没有什么遗憾的,为了科研工作,值得。”陈树彬说。

    “在外人看来,我们可能像一群只知道工作的苦行僧。可是我们也都知道,要想做成一点事情,光靠8小时是不够的。”胡丽丽说。

    “在外人看来,我们可能像一群只知道工作的苦行僧。可是我们也都知道,要想做成一点事情,光靠8小时是不够的。”胡丽丽说。

    听得出,话里有些疲惫和辛劳,话外是争分夺秒、快出成果的豪情。

    对于胡丽丽整个团队而言,春节加班已成为常态。“我们已经是连续第八个春节在实验室度过了。团队成员有多人带病、带伤坚守岗位。他们有的家里孩子小,有些老人年纪大,但为了完成课题任务,他们克服了种种困难。”胡丽丽说,“作为项目负责人,我非常感谢这些年团队成员家属对我们工作的大力支持。”

    “今年又不能和家人一起过年了,因为我要在实验室里加班,所以家里只能让妻子陪着孩子过大年夜了。没有什么遗憾的,为了科研工作,值得。”陈树彬说。

    “在车间里过春节是小事,能顺利完成任务才是大事。”连熔线上的科研人员们笑着对记者说。

    对于胡丽丽整个团队而言,春节加班已成为常态。“我们已经是连续第八个春节在实验室度过了。团队成员有多人带病、带伤坚守岗位。他们有的家里孩子小,有些老人年纪大,但为了完成课题任务,他们克服了种种困难。”胡丽丽说,“作为项目负责人,我非常感谢这些年团队成员家属对我们工作的大力支持。”

    2018年,该团队将牢记使命,全力以赴,不断做好做强激光器的“心脏”,在戊戌年继续谱写激光玻璃事业新篇章。

    “在车间里过春节是小事,能顺利完成任务才是大事。”连熔线上的科研人员们笑着对记者说。

    (原载于《中国科学报》2018-02-26第6版院所)

    2018年,该团队将牢记使命,全力以赴,不断做好做强激光器的“心脏”,在戊戌年继续谱写激光玻璃事业新篇章。

    《中国科学报》 (2018-02-26 第6版 院所)

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