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冯进军:科研要不断学习深造 敢于寂寞、不怕风险 | 70周年·同心同行

来源:默认部门     编辑:资讯中心     发布时间:2019年10月24日              

  

  20世纪80年代初,一节物理实验课上,老师做了个有趣的实验,在真空管中将石头和羽毛同时释放,两者同时落地。

  这是我第一次接触真空物理实验,这仿佛开启了一扇通向真空电子的神秘“大门”,吸引我往里不断探索、不断发现。

  这一探索,就30多年年,也是中国真空电子迅速发展的30多年。

  在科研道路上不断学习深造

  1983年的秋天,我考入了清华大学无线电电子学系电子物理与激光专业。

  五年时光,学业充实,对于我后来从事真空电子学以及相关器件研究起到了重要作用,不少课程给我留下了很深的印象。尤其是当时电子工程系主任张克潜教授讲授的《电动力学》课程给了我很多重要启示:那就是要善于现象看本质,培养抽象思维能力;以发展观点、敏锐目光看待理论应用的前景;培养丰富的想象力。

  毕业临近,我的毕业设计围绕光纤电流传感器的研究工作展开,主要检测环境对传感器性能的影响,旨在提高系统的稳定性和可靠性,同时降噪。为使传感器在不同温度下稳定工作,我多次到718大院和北京真空电子技术研究所寻找专门的元器件和陶瓷件。毕业设计的这些经历使我感到,从事科研要应用于实践,研精覃思,深挖工艺。

  本科毕业后,我考取了北京真空电子技术研究所(中国电科12所,即如今真空电子企业)的研究生,决定在真空电子学领域继续深造。

  研究生期间,我的导师廖复疆研究员正在美国乔治亚理工学院进行科技交流,他鼓励我一定要拓展自己的常识面,把真空电子学和光电子学结合起来。

  在导师廖复疆和彭自安的引导和关心下,我补习了微电子课程,着重掌握微电子工艺方面的常识技能,如掩模技术、硅片氧化、曝光技术、干法刻蚀技术等。这些技术对于后来真空电子学与微电子学结合、建立微加工实验室、推进太赫兹真空辐射源所需的DRIE和UV LIGA技术等起到了重要作用。

  进入12所后很长一段时间,我不断学习真空器件和微电子学的新常识,探索科研新方向。近二十年漫长而无成果科研的经历,让我更加深刻体会到了“在科研道路上需要不断学习和深造,需要敢于寂寞,不怕风险”的道理。

  深耕真空电子 荣获皮尔斯奖

  在12所,我曾三次出国从事国际交流与科研工作。站在国际学术交流舞台上,我了解到国际上的最新研究进展及发展方向,对于开展科技攻关及创新研究大有裨益。

  回国后,我瞄准国家急需从事基础和前沿科研工作,开辟了真空电子器件的新频段,研究了用于高频率器件并便于微加工的新结构、新型真空窗材料、探索了新工艺以及新的模拟和计算方法。

  此后,我牵头建立了专用于太赫兹真空器件的微加工实验室,研制出具有国际水平的毫米波行波管及高频率器件,实现了从毫米波到太赫兹频段的跨越。

  在重点实验室的建设过程中,针对真空电子学的前沿和基础领域,在先进微电子平面工艺和体加工MEMS工艺、新型MPCVD金刚石工艺、高功率回旋器件测试、先进电磁模拟计算、空间行波管宇航环境试验等领域建立了研究平台,为开展创新研究奠定了基础。

  在技术方面,带领团队在毫米波太赫兹真空辐射源、毫米波空间行波管、磁约束热核聚变用的高功率回旋管、量子频标用铯束管和钙束管等方面取得了突破性进展,在真空电子学的基础研究和应用基础研究领域备受国内外同行关注,为我国的重大工程、武器装备和大科学装置的核心电子元器件的自主研发做出了贡献。

  毫米波太赫兹真空器件在电子信息系统可以实现高速率通信、高精度探测、高分辨率成像等,针对这些需求,我瞄准了折叠波导这一新型周期结构,对电磁理论、微加工和精密工艺等做了系统研究,承担了从自然科学基金到国家科技重大专项等各类项目,经过十年的努力,开辟了真空器件的新频段,实现了器件频率从8毫米到3毫米的跨越,研制的行波管处于国际领先水平;同时在太赫兹频段开展研究工作,收到了国际同行的关注和好评,并获得国家技术发明奖和国防科技进步奖。

  随着我国综合国力的提高和宇航事业的发展,高速率星级链接和数传、大容量卫星通信等对高频率毫米波空间行波管的需求提出了急迫的需求。我在重点实验室积极组建了攻关团队,从2007年开始牵头承担了重点实验室基金项目、科技部空间行波管专项、预研瓶颈项目、核高基重大专项等项目,从提高效率、线性度特性、可靠性、寿命等基础开始,将Ka波段毫米波空间行波管的效率在国内首先突破50%。

  

  多年的努力没有白费,经过整个老一辈科学家的铺垫,国家的发展、科技投入等密切相关,众多真空电子人的奋斗,中国真空电子发展水平在国际上由跟跑到并跑,甚至部分实现了领跑。2019年4月29日,第20届国际真空电子学会议上,我获得了真空电子学领域最高奖——皮尔斯奖。此次获奖是该奖自设立以来首次由亚洲人获得,这归功于国家,归功于所有科研人员,是中国真空电子学行业的集体荣誉。

  大胆启用人才 用心“浇灌”未来

  新世纪之初,中国真空电子人才还很短缺。中国要想在真空电子领域赶超国际先进水平,必须要有大量优秀的研究人才。作为一名真空电子的从业者,我有责任去“浇灌”未来。

  在工作中,我大胆启用年轻科技人员,针对空间行波管对高可靠、长寿命的特殊要求,组织召开技术讨论会,制定严密的工作计划,培养了一支高水平的空间行波管研发专业队伍。

  其中,针对近年来电子信息系统对毫米波大功率回旋器件的需求,我从零开始,积极引进两名博士,并培养硕士和博士生;我利用各种渠道,采购所需的高压调制器、超导磁体等高压高功率测试系统,带领团队研制出的毫米波回旋放大器在国内处于领先水平。针对国家对支撑用于热核聚变实验反应堆的140GHz高功率回旋管的需要,我带领团队一起努力,研制出国内首只140GHz回旋管,同时在科技部的支撑下开展170GHz回旋管的研究,努力使高频率高功率回旋管进一步提高功率并实现长脉冲工作,挑战器件的工作极限,为热核聚变的持续稳定工作研制合格器件。

  此外,量子频标真空器件是原子钟的核心器件,对于系统的精度和稳定度具有决定性作用。我针对过去研究存在的问题,重新组建了铯束管研发团队,带领团队从理论模拟和优化开始,对关键部件存在的问题逐一解决,最终研制出符合系统要求的铯束管,目前已经小批量供应系统,并在通信、授时等领域得到应用。

  我认识到,在电真空领域的人才培养、科研方法等方面,国外有很多值得国内借鉴和学习之处。通过融汇中外经验,我引导的多名硕士生获得集团企业优秀论文奖,多名研究生已是部门负责人、技术骨干和管理人员。对于新入职的青年员工,我组织科研人员编制了多种培训教材和手册,采用学习理论、参观实习和承担基金课题等多种形式,培养科技人才;在人员的有效管理方面,要求年轻科技人员摆脱世俗,一心一意从事基础和前沿技术研究,研究方向瞄准国家急需。

  

  在这样的努力下,我带领的微波电真空器件重点实验室研究方向不断扩展,人员规模持续扩大,在真空电子学领域的研究工作备受国内外同行的关注;推进了真空电子学科技创新和管理人才体系建设,实现了梯次布局的创新人才配置,形成了本领域薪火相传的创新主力军。实验室也获得了科工局的“国防科技创新团队”、集团企业的“科技创新卓越团队”和“七好创新团队”、国资委的“中央企业学习型红旗班组”等荣誉称号。

  此外,我协调以IET的名义,在中国举办真空电子学博士生论坛,提高中国博士生的英文写作和表达能力,吸引优秀博士生从事真空电子学这个在国防和国民经济中具有重要作用的领域中来。目前已经举办了两届,每年有60余名博士生和青年科研人员参加,提高了博士生利用英语的沟通和表达能力。

  30多年,弹指一瞬。国家真空电子日益发展,人才队伍日益壮大,作为其中一份子,我感到真的很高兴、很自豪。我将继续与祖国同心、同行,为引领真空电子器件研究、提升国家科研水平和实力继续奋斗。

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