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公司動態

量子物理實驗室風淋室的特點

發布時間:2017-08-30

杏文最后一遍檢查完激光抽運小型銫原子鐘整機設備,關上實驗室的燈,走出辦公樓,滿足地伸了個懶腰。努力了6年,團隊研發出的全球首款激光抽運小型銫原子鐘終于進入量產階段,再過不久,就將肩負起產生北京時間的重任。

  北京時間,來自國家授時中心的原子鐘房內。每1秒,是銫原子振蕩9192631770周所經歷的時間。過去45年,北京時間都是由9臺美國產的銫原子鐘和2臺氫原子鐘比對、計算產生。也許在第46個年頭,北京時間將由“成都造”銫原子鐘產生。

  匠人氣質1

  多10%的細心

银河平台app下载地址  每天“3小時” 逐一檢查150根線纜

银河平台app下载地址  趙杏文將及肩長的頭發隨意地束在腦后,31歲的臉上未施粉黛。她穿上灰白條紋的防靜電服,換上棕色的防靜電拖鞋,走進風淋室,待強風將身上的灰塵吹干凈后,才放心步入量子物理實驗室內。

银河平台app下载地址  實驗室位于中國電子科技集團公司第十研究所控股的成都天奧電子股份有限公司一樓,這里存放著項目組研發了6年的結晶——全球首款激光抽運小型銫原子鐘。實驗室內要求十萬級的潔凈度,即空氣中塵粒數不超過3500000/立方米,以確保銫原子鐘的精準度。

  原子鐘的原理是將特殊元素,如氫、銫、銣等置于特定的封閉裝置,然后測定其振蕩的頻率,并將頻率轉化為時間。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。

  近年來,各國都在致力研究新型的激光抽運銫原子鐘,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。去年年底,“成都造”激光抽運小型銫原子鐘在打通所有環節后,全球率先研制出原理樣機,目前已進入工程化設計階段,準備量產,預計今年內可投入試用。其精準度與磁選態銫原子鐘相當,160萬年誤差一秒。相較于為神舟一號至神舟八號衛星提供時間校準的銣原子鐘,準確度高出10倍以上。屆時,北京時間將由“成都造”的銫原子鐘來產生和保持。就連銣原子鐘在為衛星守時之前,都需要銫原子鐘來校準。

银河平台app下载地址  目前,趙杏文需要做的,就是反復測試銫原子鐘的穩定性。她所在的量子物理實驗室分為兩個小房間,外間用于測試和裝配,里間用于摸底實驗和整機測試。空氣中,彌漫著裝修后留下的刺鼻氣味。趙杏文每天要在這樣的環境中待上至少8個小時,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。

银河平台app下载地址  銫原子鐘整機設備里有4個電路模塊是趙杏文設計的,6年前,她連電路、電阻、萬用表、示波器是什么都不知道。

  匠人氣質2

  多10%的奉獻

  3個月直面生死 2000伏高壓電擊中提銫

银河平台app下载地址  2008年底,趙杏文還是四川大學原子分子物理專業的一名研究生。成都天奧電子股份有限公司去川大宣講,介紹原子鐘的技術知識、國際地位。本以為原子分子物理只能從事仿真計算、數字模擬等偏理論的工作,沒想到還能用原子、分子做成產品,趙杏文當下被挑起了興趣。在簡歷的“愛好”一欄,趙杏文寫的是蹦極,公司錄取了這個喜歡挑戰的姑娘。

银河平台app下载地址  當時,銫原子鐘項目還未成立,趙杏文被分配到了銣原子鐘項目,跟著產品設計師項俊騏學習,調試銣原子鐘設備里的電路。面對“天書一樣”的電路圖,學校學的理論知識丁點用不上。趙杏文整整自學了3年,晚上8時下班后,趙杏文翻閱各種與電路相關的理論書籍與視頻,直至深夜零時;白天再跟著師傅逐一討教、實踐。

  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。直到成都晚報記者跟項俊騏聊起,他才知道趙杏文私下補課的事情。

  2009年,銫原子鐘項目成立。成都天奧電子股份有限公司負責研究電路,位于陜西臨潼的國家授時中心負責研究物理部分,趙杏文被調往陜西的銫原子鐘聯合實驗室出差。因為此前沒有先例可以借鑒,每一步都需要自己摸索,僅第一步——提取銫原子,就花了3個月的時間。

  提取銫原子,需要使用2000伏的高壓電源擊穿金屬銫泡,讓銫原子噴出來。擊穿前,銫泡必須在18℃的室溫下,進行一周的真空制備。實驗室里的離子泵、機械泵、分子泵同時發出巨大的轟鳴聲。擔心設備出問題,實驗室里必須有人24小時守護。趙杏文負責值守白天的12小時,回到安靜的環境中,耳朵也仍在嗡嗡作響。

银河平台app下载地址  這僅僅是開始。7天真空制備后,趙杏文需要操作團隊自己拼裝的設備,撥動電源,激發2000伏的高壓,擊穿銫泡。唯一的保護只有腳下一塊50厘米見方的絕緣木板。銫泡太厚的話無法擊穿,太薄了又會漏氣。每一次擊穿失敗都意味著趙杏文得再一次站上木板,心虛與期待同時拉扯著她。每次擊穿之前,她都會給家里打個電話,不知道這次進去還能不能出得來。3個月,擊穿20多次,團隊才成功從0.12毫米厚的銫泡內提取出銫原子。

  匠人氣質3

  多10%的堅守

  銫原子鐘年內投用

  她準備為其奉獻一生

  同去陜西出差的3位同事已相繼離職,僅剩趙杏文堅守至今。當然,在研究長時間沒有進展的時候,趙杏文也打過退堂鼓。但父親從小就跟她灌輸,“堅持是成功的一種途徑,哪怕你是一名基層工人,堅持做下去,都能成為一流的高手”,她沒讓父親失望。

银河平台app下载地址  去年,趙杏文的母親因為肝囊腫,做了兩次大手術。老兩口愣是沒有告訴女兒,也從未要求女兒必須回到家鄉河北。“年紀大了,身體不好是正常的,沒有必要影響她的工作。”趙護勛笑著。好在女兒身邊有丈夫王值彬的陪伴,讓老兩口頗為放心。

银河平台app下载地址  王值彬是一名結構設計師,成都人,晚趙杏文1個月進公司。2013年,兩人結婚,公司規定有兩周的婚假。王值彬本想休息一周,度個蜜月,當時,銫原子鐘項目剛剛獲得“國家重大科學儀器設備開發專項”立項支持,急需人手,趙杏文脫不了身。久而久之,婚假也就化成了水,至今沒有兌現。

  王值彬早有心理準備,妻子是個工作狂。夫婦倆每天上午一起開車出門,下了班一起回家。大辦公室里,王值彬的位置在趙杏文背后,他一抬頭就能看到妻子伏案工作的背影。趙杏文每天都不愿意早走,時常加班到深夜。王值彬也不催促,獨自看書,做著手頭的工作,等著。偶爾下班出了辦公樓,見天色還亮,趙杏文總會嘟囔一句,“今天下班還挺早。”回家后,卻不知道該做什么。“我都對她無語了。”王值彬笑著嘆了口氣,寵溺地說。

  “成都造”銫原子鐘目前已經取得了第一階段的勝利,預計今年內可投入試用。趙杏文深知,還有很長的路要走,“我已經做好了付出一輩子的準備。”趙杏文說完,笑得像花一樣