新年伊始，位於懷柔科學城的高端精密加工共用服務平臺正迎來投運前的最後一環——電力設備接入工作正在緊鑼密鼓地推進。預計2025年年中，這些加工精度達微米級的設備就將投入生産，支撐國産化高端科學儀器設備研發。
高端科學儀器是開展科學研究的有力工具，它們如同科研人員的“眼睛”，是科研活動的重要支撐。近年來，本市以懷柔綜合性國家科學中心建設為契機，推動高端儀器裝備和感測器産業創新發展。截至2024年底，已有340家高端儀器裝備和感測器企業在懷柔落地，一批原創技術和市場化産品涌現，儀器和感測器産業集群加快形成。
國産高端科學儀器完成商業化
細如髮絲、寬度僅0.5毫米的音叉，是qPlus（品質因子增強）型掃描探針顯微鏡的核心部件之一，也是易耗品。此前，這款顯微鏡的整機和耗材均依賴進口。“為什麼不能自己做？”憑著一股不服輸的勁頭兒，北京大學物理學院教授江穎帶領團隊前後花費近10年，從零開始自主研發，搭建起國産qPlus型掃描探針顯微鏡樣機。
將頻移的信噪比提升兩個數量級、利用一氧化碳分子作為原子級探針、讓音叉在低溫真空環境下以皮米級的振幅穩定工作……樣機設計完成後，江穎將相關專利轉讓給位於懷柔科學城的中科艾科米公司，由企業開展後續的成果轉化。
“一開始我們以為把研發經驗分享給企業團隊，産品很快就能成型。”讓北京大學物理學院特聘研究員田野沒想到的是，從樣機到量産竟又用了大半年。以線材為例，一條小小的導線，竟會干擾顯微鏡的信號，為了排除這個問題，他和企業團隊耗時幾個月，反覆嘗試，最終確定必須用一款有遮罩功能的線材，才能有效過濾外機的噪音。
顯微鏡的設計細節還在持續優化。“顯微鏡的前期研發，更多的是從實驗室角度考慮，以科學問題為導向進行研究。但走向産業化，我們就要考慮如何讓用戶更好地使用這個設備。”田野説，以顯微鏡的力感測器為例，團隊重新設計了機械式插片的裝配方式，並形成專利，大大降低了設備的使用難度，提升了適用範圍。
完成商業化轉身的首臺qPlus型掃描探針顯微鏡，已經在懷柔科學城的輕元素量子材料交叉平臺投入使用。利用這臺設備，江穎團隊得到了世界上第一張清晰的冰表面結構原子級“定粧照”，並産出了一系列頂尖科研成果。現在，這款顯微鏡已經獲得10余份訂單，隨著産品的陸續交付，重量級的科研成果將很快産出。
“北京造”儀器設備茁壯成長
走進位於懷柔的多場低溫公司的生産車間，就像走進了實驗室，這裡沒有加工的噪音，也沒有機油的味道，幾十名員工都在和奈米級的動作較勁。車間産出的一兩百種運動控制産品中，最小的只有指甲蓋大，卻是支撐高端科學儀器運作的關鍵零部件。
要在原子水準開展研究，探索物質的極限，離不開高精度的運動控制技術支撐。
“高端設備對應的就是高精度。通俗地講，我們是做馬達研究的，但這個馬達精度很高，在極低溫、超高真空和強磁場的極端環境下，每次移動都能實現奈米級甚至亞奈米級的穩定控制。”多場低溫創始人叢君狀創業7年多，始終瞄準這個細分領域鑽研。從運動控制到感測器測量，再到奈米級的自動化，他的目標是“玩轉原子”。
幾名物理學博士組建的“草根團隊”，推動我國極端環境奈米運動控制産品集群的技術達到國際領先水準，叢君狀特別提到了一個轉捩點——2021年。這一年，多場低溫從市區整體搬遷至懷柔科學城。“在這裡，我們有了寬敞的場地，得到了融資。更重要的是，懷柔科學城為我們提供了工業界、半導體、生物醫藥等領域的需求對接，我們的技術有了更多應用場景。”
從2017年接到第一筆10萬元的訂單，到2024年訂單總金額超過1億元，多場低溫取得了連續7年訂單金額翻番的成績。“把握好大方向，深耕技術打磨産品，在細分領域也能站穩腳跟。”展望新的一年，叢君狀依然信心滿滿，預計2025年公司的訂單金額能再翻一番。
共性技術平臺賦能新設備研發
“在儀器裝備的研發階段，設計方案需要盡可能快速定型，快速打樣是這些研發團隊的共性需求。”懷柔儀器公司董事長張鳴劍表示，為了推動這些自主研發的科學儀器儘快從實驗室走向中試甚至産業化，共性技術平臺的建立必不可少。
圍繞儀器裝備和感測器的製造、測試、驗評等環節，懷柔儀器公司聯合專業單位打造的高端精密加工共用服務平臺、智慧感知共性技術平臺、真空技術聯合實驗室，正在懷柔科學城落地。儀器研發企業的産品迭代需求，不出“城”即可得到滿足。
“現在加工設備已經全部進場，再過幾個月，高端精密加工共用服務平臺就能開門迎客。”從事機械加工的三維博藝公司副總經理楊佔國正帶領團隊，加緊完成平臺建設的收尾工作。“之前企業研發儀器時，零件加工需要到外省市進行，從圖紙溝通、對接再到進料、交付，週期可能要拉長到1個月。在家門口做加工，1周時間就能保質保量完成。”
一條高端儀器裝備和感測器産業鏈正在形成。“方圓幾公里之內，既有我們的合作夥伴，也有我們的客戶、分銷商，産業鏈上下游關係十分緊密。”叢君狀見證了懷柔科學城的建設和發展，以及相關産業鏈的集聚。近年來，高頻系統全固態功率源樣機等35項原創技術在懷柔産出，穩態瞬態熒光光譜儀等20余項産品完成市場化。
未來，越來越多的“北京造”儀器將不斷涌現。2024年12月20日，市經濟和資訊化局等五部門發佈《關於支援發展高端儀器裝備和感測器産業的若干政策措施實施細則（修訂版）》，鼓勵平臺型企業開展揭榜攻關、樣機研發、研究成果轉化和産業化，將根據項目投入給予最高3000萬元的資金補助。同時，本市還將推動特色園區建設，提升公共服務平臺能力，加強産業培育力度，完善産業生態建設，推動本市高端儀器裝備和感測器産業創新發展。（劉蘇雅）
