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儀器領(lǐng)域院士風(fēng)采系列|姚駿恩:成功創(chuàng)制我國(guó)第一臺(tái)電子顯微鏡,成為中國(guó)儀器由仿制到自研標(biāo)志

雖然年逾九十高齡,姚駿恩院士依然對(duì)六十三年前國(guó)慶期間北京展覽館的盛況記憶猶新:1959年10月1日,北京展覽館中央大廳大排長(zhǎng)龍,蜂擁而至的人們爭(zhēng)相一睹為快我國(guó)第一臺(tái)自主設(shè)計(jì)電子顯微鏡的風(fēng)采,此臺(tái)10萬倍電子顯微鏡神奇到能將蚊子翅膀上的“汗毛”看得一清二楚。

這臺(tái)XD-100型電子顯微鏡,正是由姚駿恩主持設(shè)計(jì)與研制。該項(xiàng)成果被列為中國(guó)儀器儀表行業(yè)由仿制到自主設(shè)計(jì)制造的一個(gè)標(biāo)志。從此,我國(guó)儀器儀表領(lǐng)域在自主創(chuàng)新之路行穩(wěn)致遠(yuǎn),姚駿恩也由此迎來屢創(chuàng)佳績(jī)的科研人生。

姚駿恩是著名應(yīng)用物理專家,主要從事電子顯微鏡和掃描探針顯微鏡等分析成像儀器研制及其應(yīng)用研究;系中國(guó)電子顯微鏡學(xué)會(huì)和《電子顯微學(xué)報(bào)》主要?jiǎng)?chuàng)辦人和負(fù)責(zé)人之一,對(duì)有關(guān)理論研究和應(yīng)用做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。于2001年當(dāng)選中國(guó)工程院院士。


師從光學(xué)泰斗王大珩,起步于中科院儀器館

姚駿恩大學(xué)期間起初就讀于大連大學(xué)工學(xué)院電機(jī)系。學(xué)校為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)水平,進(jìn)行了摸底考試。考試那天的監(jiān)考老師正是光學(xué)泰斗王大珩教授。

其時(shí),大連大學(xué)工學(xué)院尚無應(yīng)用物理系,1950年秋,王大珩動(dòng)員學(xué)生轉(zhuǎn)學(xué)應(yīng)用物理。于是,包括姚駿恩在內(nèi)的20名學(xué)生成為新中國(guó)第一個(gè)應(yīng)用物理系的首批學(xué)生,姚駿恩擔(dān)任班長(zhǎng),后又被選為校學(xué)生會(huì)數(shù)理分會(huì)主席。

1952年,為了支持國(guó)家第一個(gè)五年經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃的需要,全國(guó)大學(xué)物理系的學(xué)生全體提前一年畢業(yè),姚駿恩進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院儀器館(現(xiàn)為長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)參加工作。

從采購實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等到研制精密電阻箱,姚駿恩在工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn),不斷成長(zhǎng),逐步培養(yǎng)了他獨(dú)立進(jìn)行科研工作的能力。


深耕分析成像儀器科研創(chuàng)國(guó)內(nèi)“第一”

1958年9月,中科院長(zhǎng)春光機(jī)所成立電子顯微鏡研究小組,決定自行設(shè)計(jì)研制100kV大型電子顯微鏡,由姚駿恩任組長(zhǎng)和課題負(fù)責(zé)人。他全力以赴投身科研任務(wù),快速完成了電子顯微鏡電子光學(xué)系統(tǒng)和電磁透鏡的設(shè)計(jì),并提出了對(duì)機(jī)械、電子線路等要求。1959年9月末,經(jīng)過10個(gè)月夜以繼日的科研攻關(guān),姚駿恩率領(lǐng)研究小組終于研制成功我國(guó)第一臺(tái)自主設(shè)計(jì)的XD-100型電子顯微鏡。

其后,該項(xiàng)成果被列為中國(guó)儀器儀表行業(yè)從仿制到自行設(shè)計(jì)制造的一個(gè)標(biāo)志和“中華人民共和國(guó)四十年重大科學(xué)技術(shù)成就”之一,并收入《自然科學(xué)大事年表》。當(dāng)年10月1日,這臺(tái)10萬倍電子顯微鏡作為一項(xiàng)重大科技成果,在北京展覽館中央大廳閃亮展出。

1964年,姚駿恩在XD-100的基礎(chǔ)上,又設(shè)計(jì)研制DX-2型100kV電子顯微鏡,重點(diǎn)解決了電子顯微鏡的“心臟”——物鏡極靴的研制和髙穩(wěn)定度100kV髙壓電源的問題,分辨本領(lǐng)達(dá)到當(dāng)時(shí)的國(guó)際先進(jìn)水平0.4/0.5nm。

1965年,他在《科學(xué)儀器》雜志上發(fā)表了我國(guó)第一篇詳細(xì)論述電鏡設(shè)計(jì)制造的論文,對(duì)國(guó)內(nèi)的電鏡研制工作起到了先導(dǎo)作用。

20世紀(jì)70年代以后,姚駿恩的科研事業(yè)蒸蒸日上。1973~1975年負(fù)責(zé)指導(dǎo)完成我國(guó)第一臺(tái)掃描電子顯微鏡研制;1987~1988年率先在國(guó)內(nèi)提出并主持完成掃描隧道顯微鏡的研制和生產(chǎn);1991~1993年提出并主持完成我國(guó)第一臺(tái)超分辨光子掃描隧道顯微鏡,還主持研制了原子力顯微鏡。

豐碩科研成果讓姚駿恩榮獲諸多榮譽(yù),他榮獲了國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)及全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)等11項(xiàng)國(guó)家和省部級(jí)科技獎(jiǎng)。


只爭(zhēng)朝夕第四次創(chuàng)業(yè)”,聚焦空間納米測(cè)控技術(shù)

進(jìn)入新世紀(jì),姚駿恩迎來了科研事業(yè)“第二春”。2001年,他當(dāng)選中國(guó)工程院院士。

同年,姚駿恩參與研制生產(chǎn)的Nspm-6800型掃描探針顯微鏡獲得了2001BCEIA金獎(jiǎng)。2003年,他邁進(jìn)北京航空航天大學(xué),擔(dān)任教授、校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任,航空科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)首席科學(xué)家和理學(xué)院物理研究所所長(zhǎng)。

姚駿恩說:“這實(shí)現(xiàn)了他54年前報(bào)考航空工程系為祖國(guó)航空事業(yè)服務(wù)的愿望。”對(duì)此,他倍加珍惜。

在北京航空航天大學(xué)期間,姚駿恩只爭(zhēng)朝夕,全力以赴致力于工作之中:開拓學(xué)科方向、培養(yǎng)科研人員。在國(guó)家自然科學(xué)基金和科學(xué)技術(shù)部等支持下,他負(fù)責(zé)完成了“納米分辨率活細(xì)胞掃描探針原位實(shí)時(shí)顯微觀測(cè)系統(tǒng)的研究”、“復(fù)雜系統(tǒng)與空間物質(zhì)結(jié)構(gòu)科技創(chuàng)新平臺(tái)”的子平臺(tái)——空間物質(zhì)納米級(jí)就位測(cè)試、“掃描電鏡增配聚焦離子束納米加工系統(tǒng)”、“場(chǎng)發(fā)射槍透射電子顯微鏡”等研制項(xiàng)目,并籌建了“微納測(cè)控與低維物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。

姚駿恩將這次工作機(jī)會(huì)比喻為“第四次創(chuàng)業(yè)”:第一次是在中科院長(zhǎng)春光機(jī)所主持設(shè)計(jì)、研制10萬倍大型電子顯微鏡;第二次是在中科院北京科學(xué)儀器廠研制我國(guó)第一臺(tái)掃描電鏡;第三次是在中科院北京電子顯微鏡開放實(shí)驗(yàn)室主持完成掃描隧道顯微鏡的研制和生產(chǎn)工作。

姚駿恩說:“這是我的第四次創(chuàng)業(yè),我希望重振我國(guó)電子顯微鏡制造事業(yè);發(fā)展空間納米測(cè)控技術(shù),在進(jìn)行太空探測(cè)時(shí),能用上中國(guó)自己研制的超顯微分析儀器,把原子力顯微鏡等超顯微鏡放到空間,在月球、火星表面實(shí)現(xiàn)納米量級(jí)的就位測(cè)量……”





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