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"時間工匠"研發銫原子鐘 成都制造守住"北京時間"

2018-05-21 12:48:45  來源:華西都市報  瀏覽:11713  評論:0

趙杏文雕刻時間的人

  趙杏文,女,25歲起加入成都天奧電子股份有限公司從事銫原子鐘研究,歷時8年研發了全球首款商品型激光抽運型銫原子鐘,今年的五一國際勞動節,成都市總工會授予她“成都市五一勞動獎章”。

  如果科研是一趟旅行,在這個過程中,有人相伴,有人離去,她卻一個人走完了全程。她就是趙杏文,來自成都的一名量子物理工程師。

  一身休閑裝、個子小巧,還在哺乳期的趙杏文,身上散發出女性的溫柔。而在科研領域,她卻是堅持不懈的“時間工匠”。

  2009年,從四川大學原子與分子物理研究所畢業后,25歲的趙杏文加入成都天奧電子股份有限公司從事銫原子鐘研究。去年,她和團隊歷時8年研發了全球首款商品型激光抽運型銫原子鐘,一舉打破了過去半個世紀的僵局,讓“北京時間”不再由美國定義和校準,引發了網友熱烈討論。

  目前,由他們所研發的銫原子鐘已經進入量產階段。這也意味著,今后,“北京時間”將不再由美國銫原子鐘來保持,真正實現了成都制造守住“北京時間”。為了表彰她在科研上的貢獻,今年的五一國際勞動節,成都市總工會授予她“成都市五一勞動獎章”。

  打破技術壁壘 誓將守住“北京時間”

  每天晚上,當新聞聯播前奏開始播放時,人們都會有著心照不宣的默契,“哦,7點了。”

  大家都知道時間是連續的和流逝的,一分一秒不能中斷的;但是很多人卻不知道,守住時間的工作,就是由銫原子鐘來完成的。

  作為一種精密的計時器具,日常生活中使用的時間準到1分鐘也就夠了。隨著技術的發展,通信、電力甚至軍事等領域,對時間的要求更高,甚至要精準到百萬分之一秒,千萬分之一秒。為了適應這些高精度的要求,人們制造出了一系列精密的計時器具,銫原子鐘就是其中的一種。

  趙杏文說,這種鐘的穩定程度很高,最好的銫原子鐘達到2000萬年才相差1秒。在國際上,普遍采用銫原子鐘的躍遷頻率作為時間頻率的標準,廣泛使用在天文、大地測量和國防建設等各個領域中。

  “很多人不知道,我們經常說的北京時間背后的銫原子鐘,其實是來自于美國。”趙杏文告訴記者,目前,全世界的標準時間都是由磁選態銫原子鐘提供和保持的。因工藝、材料等原因,只有美國和瑞士能夠生產。包括北京時間在內,全世界90%的“時間”都是由“美國造”HP5071銫原子鐘來守時。

  “沒有自己時間工具,最后只能受制于人。”趙杏文說,由于國外的技術封鎖,中方在采購時會遇到很多附加條件。而一旦出現故障,也必須要向外國求助。這種情況下,自主研發出中國人自己的銫原子鐘就成為當務之急。

  為了打破國外壟斷,填補國內空白,2009年成都天奧電子股份有限公司開展銫原子鐘研發,剛入職的趙杏文加入了銫原子鐘研究團隊,并逐漸成長為項目骨干。與項目團隊一起,申請到了國內原子鐘領域第一個“國家重大科學儀器設備開發專項”立項支持項目。

  每天要花3小時 逐一檢查150根線纜

  2009年,從四川大學原子與分子物理研究所畢業后,25歲的趙杏文開始真正進入原子鐘的研究領域。

  自認為是專業對口的她,一開始就有點傻眼了。“電路、電阻、萬用表、示波器是什么都不知道。”趙杏文坦言,之前在學校做的都是理論研究,真正到了實戰,卻發現完全不是這么回事。

  她當時的老師項俊騏發現這個學物理的女徒弟“上手挺快”,碰到不懂的就問,不管是裝機、拆螺釘的粗活,還是調試電路的精細活,趙杏文什么都搶著做。跟著他學習的一年多時間,趙杏文已經可以自己設計電路模塊。

  “其實都是私底下用功。”趙杏文坦言。就在趙杏文他們一門心思要攻克這個困擾了中國半個世紀的難題時,競爭對手也在前赴后繼地出現。

  當時,各國都在研究新型的激光抽運銫原子鐘,從而規避磁選態銫原子鐘無法逾越的材料和工藝問題,但尚未有成品面世。

  2013年12月,趙杏文和團隊成功突破技術瓶頸,率先制造出了原理樣機。“其實關于激光抽運技術的原理大家都知道了。關鍵就是環境適應性。”為此,她和團隊還來不及沉浸在興奮中,便開始馬不停蹄地進行環境適應試驗。

  “銫原子鐘猶如電腦主機大小,內部有個關鍵零部件——激光系統。”趙杏文說,這個系統極其“敏感”,對外部的溫度、振動、電磁干擾、靜電等要求非常高。

  這套激光系統是由大大小小三十個精密零部件組成,每個造價不菲。”趙杏文說,如果雙手不小心觸摸到,系統有可能當下就報廢。這也意味著,幾十萬的設備就報銷了。為了反復測量產品的穩定性,趙杏文每天要在實驗室待上至少8個小時,其中要花上3個小時逐一確認每一臺整裝設備內的150根線纜、9路電源有沒有接錯,調試15個電路模塊。

  隨著產品越來越穩定,已經懷上了寶寶的趙杏文還是不放心,一直堅持“戰斗”到臨產:今年1月26號生下寶寶,1月23日她才開始正式休假。

  科研之路苦澀伴常伴 八年煉成“時間工匠”

  經過4年時間的反復改進,2017年,工程樣機終于出爐了。

  趙杏文說,目前,由她所在的團隊研發的銫原子鐘已經生產了三批工程樣機。科研的道路,從來都不是一路鮮花,過程中伴隨著苦澀和沮喪。趙杏文說,他們所做的事情之前從來沒有人做過,在從事研究時,能夠參考查閱的資料極少。這對團隊的原創性要求很高。

  “完全做一個自主研發的產品,如果遲遲沒有成功,從心理上,也是一種傷害。”趙杏文坦言。

  過程中有人因工作枯燥、辛苦、不能很快出成果而離開了,但又有喜歡挑戰的人加入了。在項目的研發過程中,見證了全程的,最后只剩下了趙杏文自己。

  “曾經一度,我也差點放棄了。”

  在最沮喪的某一天晚上,趙杏文坐著公交偶然在公司樓下下了車。

  看著曾經奮斗過的實驗室,還有她們嘔心瀝血研發出來的零部件,往事歷歷在目,“還是舍不得就這么放下。”回憶起此前的經歷,這個身材小巧的工程師,內心蘊藏著極大的能量。

  就像一個執著的老農,被譽為“時間工匠”的趙杏文還是迎來了收獲的時刻。“第三批次的工程樣機出來之后,反復確認了,懸著的心終于落下來了。”趙杏文透露,產品合格率高,意味著他們研發的銫原子鐘已經成為一款成熟產品。隨著時間推移,人員更迭,現在已經形成了一支穩定的銫原子鐘科研團隊,接下來他們還將繼續研發小型化、高性能、車載型以及星載型銫原子鐘。“科研的路上沒有終點,我已經做好了準備。”趙杏文說。

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