电缆经过辐照加工,可以大大提高耐高温的性能;管材经过辐照加工,有加热后恢复原形的“记忆”;食品经过辐照加工,可以在保证安全的基础上延长保质期。
上述的辐射加工是将电子加速器产生的电子束或放射性同位素产生的γ射线的能量转移给被辐照物质。
随着带电粒子加速器技术的发展,不仅为粒子物理的研究提供了强大工具,而且被广泛应用到工业辐照、医疗设备消毒、肿瘤医疗、食品保鲜、材料改性等方面。
在中国科学院高能物理所(以下简称高能所)有这样一个机构,全称是北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心,它依托高能所,开展一些“接地气”的民用技术装备的开发和研制。
承担转化任务
高能所是中科院一家历史悠久的老所,也集中了我国多个大科学装置,建设有北京正负电子对撞机(BEPC)、北京谱仪(BES)、北京同步辐射装置(BSRF)、西藏羊八井国际宇宙线观测站、大亚湾中微子实验等大型装置等。
提起高能物理,会让人联想到重大科学研究和前瞻技术,然而,如何将这些科研成果转化为生产力,已经成为高能所要思考的一个重要问题。
北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心(以下简称中心)的成立,承担起这项转化任务。中心依托大科学装置产生的创新成果、先进技术和高能所在核成像技术方面的积累,开展射线成像基础研究、关键技术研发和整机研制。
在此基础上,中心先后建立了“射线成像探测器技术实验平台”“高速核电子学综合实验平台”“图像重建及算法、软件工程开发平台”和“成像设备系统测试检验平台”等一系列工程化实验平台,并在该平台上完成了一系列关键部件和整机的研发。
中心主任魏龙告诉《中国科学报》记者:“我们是高能所成果转化的窗口,这里既是研发部门,也是协调全所成果转化的部门。”
技术研发面向应用,产品开发面向市场。中心致力于掌握新型探测器、电子学、算法软件等方面的核心技术,同时争取开发出性能先进、具有市场竞争力的产品。
研发源自需求
“不同于高能所的其他科研单元,我们的研发工作围绕市场需求展开,用高能所的先进技术成果服务地方经济建设。”中心副主任魏存峰说。
成立以来,中心不仅提高了我国高端射线成像技术的自主创新能力,还为产业技术进步提供完整的技术支撑和专业的人才队伍。
针对国家战略和企业需求,中心先后研制成功“小型正电子发射断层扫描仪(Micro-PET)” “核素与荧光双模小动物成像系统”“小型SPECT/CT扫描仪”“小型PET/CT扫描仪”“乳腺癌早期诊断扫描仪(PEM)” “乳腺专用SPECT扫描仪”“高性能工业CT系列产品”等一系列具有自主知识产权的高性能射线成像装备。
中心的研发团队组成也比较年轻,这里聚集了一批“70/80后”的年轻人。比如,乳腺专用SPECT扫描仪项目的主要负责人李琳就是一位“80后”,她所在团队开发了两台乳腺专用SPECT扫描仪设备,并且于2013年在两家医院顺利完成临床试验,即将为大众健康服务。
2011年,由中心团队参与研发的高精度CT设备,实现了对古生物化石、现生生物样本的高精度扫描、图像重建和处理,在两年多的应用中已经取得了丰硕的研究成果。
当年,该设备的研发就是应中科院古脊椎所要求,以供古脊椎所等国内外研究机构进行古生物研究。
绽放合作之花
中心的成立还为地方培育了可持续性自主研发的战略新兴产业,并持续不断地使自主创新的产品进入国内外市场,对加速高端射线成像设备国产化具有重要意义。
2013年,中心团队参与研发的国内首台L波段10MeV/40kW工业辐照电子加速器问世,这也是高能所与企业紧密合作取得的重大科研成果。
合作始于2008年,双方在三极电子枪、L波段聚束段加速结构、恒流充电式脉冲调制器、大功率水冷系统和大功率扫描系统等关键技术取得了一系列的突破。
一直以来,中心主要定位于新技术和新产品的开发,比如关键部位研制、核心算法、软件开发和系统集成,最后进行转移转化。
“我们的很多研发都面向民用市场。”魏存峰介绍道,比如中心研发的板状物高精度三维扫描系统,可以对大尺寸薄板物体进行微米分辨的三维成像。这是一项先进技术,国外也是刚起步。
目前市场上的高精度探测器多数被国外垄断,而由中心研发的X射线探测器在性能、价格方面都可以满足用户需求,有望打破国外的垄断局面。
(原载于《中国科学报》 2014-01-07 第8版 平台)
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