電纜經(jīng)過輻照加工,可以大大提高耐高溫的性能;管材經(jīng)過輻照加工,有加熱后恢復原形的“記憶”;食品經(jīng)過輻照加工,可以在保證安全的基礎上延長保質期。
上述的輻射加工是將電子加速器產(chǎn)生的電子束或放射性同位素產(chǎn)生的γ射線的能量轉移給被輻照物質。
隨著帶電粒子加速器技術的發(fā)展,不僅為粒子物理的研究提供了強大工具,而且被廣泛應用到工業(yè)輻照、醫(yī)療設備消毒、腫瘤醫(yī)療、食品保鮮、材料改性等方面。
在中國科學院高能物理所(以下簡稱高能所)有這樣一個機構,全稱是北京市射線成像技術與裝備工程技術研究中心,它依托高能所,開展一些“接地氣”的民用技術裝備的開發(fā)和研制。
承擔轉化任務
高能所是中科院一家歷史悠久的老所,也集中了我國多個大科學裝置,建設有北京正負電子對撞機(BEPC)、北京譜儀(BES)、北京同步輻射裝置(BSRF)、西藏羊八井國際宇宙線觀測站、大亞灣中微子實驗等大型裝置等。
提起高能物理,會讓人聯(lián)想到重大科學研究和前瞻技術,然而,如何將這些科研成果轉化為生產(chǎn)力,已經(jīng)成為高能所要思考的一個重要問題。
北京市射線成像技術與裝備工程技術研究中心(以下簡稱中心)的成立,承擔起這項轉化任務。中心依托大科學裝置產(chǎn)生的創(chuàng)新成果、先進技術和高能所在核成像技術方面的積累,開展射線成像基礎研究、關鍵技術研發(fā)和整機研制。
在此基礎上,中心先后建立了“射線成像探測器技術實驗平臺”“高速核電子學綜合實驗平臺”“圖像重建及算法、軟件工程開發(fā)平臺”和“成像設備系統(tǒng)測試檢驗平臺”等一系列工程化實驗平臺,并在該平臺上完成了一系列關鍵部件和整機的研發(fā)。
中心主任魏龍告訴《中國科學報》記者:“我們是高能所成果轉化的窗口,這里既是研發(fā)部門,也是協(xié)調(diào)全所成果轉化的部門。”
技術研發(fā)面向應用,產(chǎn)品開發(fā)面向市場。中心致力于掌握新型探測器、電子學、算法軟件等方面的核心技術,同時爭取開發(fā)出性能先進、具有市場競爭力的產(chǎn)品。
研發(fā)源自需求
“不同于高能所的其他科研單元,我們的研發(fā)工作圍繞市場需求展開,用高能所的先進技術成果服務地方經(jīng)濟建設?!敝行母敝魅挝捍娣逭f。
成立以來,中心不僅提高了我國高端射線成像技術的自主創(chuàng)新能力,還為產(chǎn)業(yè)技術進步提供完整的技術支撐和專業(yè)的人才隊伍。
針對國家戰(zhàn)略和企業(yè)需求,中心先后研制成功“小型正電子發(fā)射斷層掃描儀(Micro-PET)” “核素與熒光雙模小動物成像系統(tǒng)”“小型SPECT/CT掃描儀”“小型PET/CT掃描儀”“乳腺癌早期診斷掃描儀(PEM)” “乳腺專用SPECT掃描儀”“高性能工業(yè)CT系列產(chǎn)品”等一系列具有自主知識產(chǎn)權的高性能射線成像裝備。
中心的研發(fā)團隊組成也比較年輕,這里聚集了一批“70/80后”的年輕人。比如,乳腺專用SPECT掃描儀項目的主要負責人李琳就是一位“80后”,她所在團隊開發(fā)了兩臺乳腺專用SPECT掃描儀設備,并且于2013年在兩家醫(yī)院順利完成臨床試驗,即將為大眾健康服務。
2011年,由中心團隊參與研發(fā)的高精度CT設備,實現(xiàn)了對古生物化石、現(xiàn)生生物樣本的高精度掃描、圖像重建和處理,在兩年多的應用中已經(jīng)取得了豐碩的研究成果。
當年,該設備的研發(fā)就是應中科院古脊椎所要求,以供古脊椎所等國內(nèi)外研究機構進行古生物研究。
綻放合作之花
中心的成立還為地方培育了可持續(xù)性自主研發(fā)的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),并持續(xù)不斷地使自主創(chuàng)新的產(chǎn)品進入國內(nèi)外市場,對加速高端射線成像設備國產(chǎn)化具有重要意義。
2013年,中心團隊參與研發(fā)的國內(nèi)首臺L波段10MeV/40kW工業(yè)輻照電子加速器問世,這也是高能所與企業(yè)緊密合作取得的重大科研成果。
合作始于2008年,雙方在三極電子槍、L波段聚束段加速結構、恒流充電式脈沖調(diào)制器、大功率水冷系統(tǒng)和大功率掃描系統(tǒng)等關鍵技術取得了一系列的突破。
一直以來,中心主要定位于新技術和新產(chǎn)品的開發(fā),比如關鍵部位研制、核心算法、軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成,最后進行轉移轉化。
“我們的很多研發(fā)都面向民用市場?!蔽捍娣褰榻B道,比如中心研發(fā)的板狀物高精度三維掃描系統(tǒng),可以對大尺寸薄板物體進行微米分辨的三維成像。這是一項先進技術,國外也是剛起步。
目前市場上的高精度探測器多數(shù)被國外壟斷,而由中心研發(fā)的X射線探測器在性能、價格方面都可以滿足用戶需求,有望打破國外的壟斷局面。
(原載于《中國科學報》 2014-01-07 第8版 平臺)
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