《真空科学与技术学报》创刊40周年纪念专题

 真空测试计量技术是确保载人航天、探月工程、北斗导航等重大航天工程顺利实施的重要基础。围绕计量发展和航天发展建设对真空测试计量提出的新任务、新要求，真空测试计量发展在深度、广度及维度上表现出强劲的态势。近日，兰州空间技术物理研究所李得天研究员及其团队在《真空科学与技术学报》上发表综述文章，概述了近年来该团队围绕国家重大战略需求、瞄准真空测试计量技术核心科学问题，所开展的面向航天应用的真空测试计量原始创新研究。研究工作实现了由真空中性气体测试计量向空间电推进真空等离子体测试、卫星充放电真空模拟测试、真空环境下空间计量等交叉领域的拓展，并在月球样品采样、飞船交会对接、空间守时原子钟研制、卫星平台升级换代、卫星安全防护等应用中发挥了至关重要的作用。

真空测试计量是实施真空量值准确、可靠传递及真空环境下多参数综合测试，具有长期连续性及广泛拓展性的一门技术基础和应用科学，在航空航天、核工业、半导体、高端装备制造等领域发挥着重要支撑作用。在面向航天应用时，真空是地外空间的首要特殊环境，人类航天从地面到宇宙深空，经历着由中性气体到等离子体、由单参数到多参数的复杂真空环境变化。因此，真空测试计量技术是保障航天型号产品质量，确保载人航天、探月工程、北斗导航等重大航天工程顺利实施的重要基础，是构建一体化国家战略体系和能力的重要支撑。此外，真空测试计量技术在大科学装置、集成电路核心装备以及攻防兼备的战略武器装备等领域也发挥着重要基础性作用，做到“顶天立地”、“量天地、度万物”，为落实质量强国、制造强国战略提供源头供给。

作为我国真空测试计量学科的诞生地，兰州空间技术物理研究所始终以航空航天、加速器、核工业、半导体等领域真空测试计量需求及国防先进真空量值溯源及传递体系构建为主线，长期围绕真空测试计量基础理论、真空环境下多参数综合测试关键技术开展创新研究。通过近60年的发展，使我国真空校准与测试能力达到国际先进水平，部分参数首次实现“领跑”。在此基础上，全面突破了真空中性气体测试计量难题，系统构筑了国防先进真空计量体系及航天泄漏检测工程核心能力，实现了真空量值的国际等效与自主可控，保证了火箭发射、载人航天、深空探测等重大工程可靠实施。与此同时，针对我国卫星平台推进技术升级换代、卫星安全运行重大需求，在充分研判“卡脖子”急需及真空测试计量技术发展趋势的基础上，实现了真空中性气体测试计量向真空等离子体测试、复杂真空效应模拟测试的跨越，逐步在真空量值（中性气体）溯源及传递、空间电推进真空等离子体测试、卫星充放电真空模拟测试、真空环境下的空间计量测试四个方向形成了自己的研究特色和优势，进入面向航天应用的“真空大计量”发展新阶段。同时，面向国家质量强国、制造强国战略部署，充分发挥测试计量对科技创新的源头供给及经济发展的支撑保障作用。

兰州空间技术物理研究所李得天研究员研究团队长期从事真空量值溯源及传递体系构建、真空计量基础理论探索及关键技术攻关工作，构建了先进的国防真空计量体系，实现了真空量值的国际等效与自主可控。在此基础上，依据高真空条件下等离子及电磁辐射复杂耦合环境下的综合计量测试需求，围绕空间电推进及卫星充放电效应地面真空模拟测试难题，逐步形成了真空中性气体测试计量、空间电推进真空等离子体测试、卫星充放电真空模拟测试、真空环境下的空间计量等研究方向。团队先后承担了包括国家杰出青年科学基金、国家重大科研仪器研制项目、军口 973 、国防技术基础项目、民用航天项目在内的数十项国家重点项目，针对真空测试计量学科基础科学问题、前沿技术及其航天应用关键问题开展了前瞻性、探索性研究，取得了一系列具有自主知识产权的创新成果。

李得天，研究员，博士生导师，国际宇航科学院（IAA）院士，2011年国家杰出青年基金获得者，国防“973”项目首席科学家，国家“863”计划主题专家，军科委基础加强重大项目技术首席，科技部创新人才推进计划重点领域创新团队负责人。入选国家百千万人才工程，第三批国家“万人计划”科技创新领军人才，入选甘肃省拔尖领军人才。担任国际标准化组织真空技术委员会(ISO/TC112)委员、中国真空学会副理事长、中国计量测试学会副理事长兼真空计量专委会主任、中国宇航学会电推进专委会副主任、《真空与低温》期刊主编、《Journal of Vacuum Science and Technology B》编委等。获国家技术发明二等奖1项（第一完成人），国家科技进步二等奖1项（第一完成人），国家科技进步三等奖1项，省部级科技奖29项。获得何梁何利科技创新奖、全国创新争先奖、中国真空科技成就奖、航天创新奖、航天贡献奖等。在国内外发表学术论文300余篇，授权发明专利28件（第一发明人），出版著作3部（第一作者）。

 分子真空泵（简称分子泵）因其工作稳定可靠，在分子流态下具有很好的抽气效率，已经成为清洁高真空、超高真空应用领域的主流获得设备，在科学仪器、工业生产设备中得到广泛应用。近年来，分子泵在设计理论与方法、磁悬浮轴承及控制技术、转子系统加工制造与装配技术、性能检测与故障诊断技术、转子系统的动力学分析等方面得到快速发展，为分子泵的技术进步和更广泛应用起到了重要的推动作用。近日，东北大学王晓冬教授在《真空科学与技术学报》上发表综述文章，针对分子泵高转速的特点，介绍了分子泵抽气性能计算方法和结构设计方面的研究进展，对分子泵研究的未来发展进行了展望。

随着计算机技术的发展，数值模拟方法在分子泵抽气特性的分析中发挥了越来越重要的作用，成为分子泵设计的重要工具，带动了分子泵抽气性能计算能力、计算精度的持续改进，为分子泵的结构改进和性能优化提供了更大空间。

从分子泵设计的基本问题出发，在建立复合分子泵涡轮级、牵引级抽气性能计算模型的基础上，通过入口气体分子入射条件修正、涡轮叶列抽气性能积分中值算法、牵引级抽气性能分段流态判别算法、涡轮抽气通道三维算法等四个方面的算法改进，来提高分子泵抽气性能计算的预测精度；从涡轮级-牵引级级间过渡结构、牵引级间隙泄漏抑制结构、多段牵引结构等三个方面，提出了复合分子泵结构改进方案，为分子泵性能的提升提供了重要思路。

面向未来在更广泛应用领域，对高性能、高可靠性分子泵的需求，要关注过渡流态及全流域抽气性能分析方法、空间扭曲、非平行三维叶列的设计与性能计算方法、组合叶列抽气性能的求解方法等方面的研究，这些都是分子泵结构设计和性能计算研究的新课题。

依工程应用角度，如何确定单级、多级涡轮叶列、牵引通道设计规范，引入多学科协同优化设计方法，考虑转子系统动力学、变形，工作间隙对抽气性能影响等，运用参数化设计技术，开发适于工程应用的分子泵优化设计计算软件，是作者未来研究工作的主要内容之一，对于分子泵正向设计和快速研发具有重要意义。

东北大学王晓冬教授课题组的研究方向为稀薄气体动力学、计算流体力学理论及应用，主要采用蒙特卡洛（MC）模拟、直接模拟蒙特卡洛（DSMC）、计算流体力学（CFD）数值分析等方法，研究真空工程中分子流、过渡流、粘滞流态下的气体/带电粒子的输运及能量传递行为。在清洁高真空、超高真空获得、超音速射流/羽流分析、多场耦合作用下带电粒子行为研究中取得了系列研究成果。

王晓冬，工学博士，东北大学教授，博士生导师，真空与过程装备系主任，中国真空学会常务理事，真空冶金专委会主任，“真空科学与技术学报”、“真空”、“真空与低温”杂志编委。科技部、国家自然科学基金委、国家留学基金委项目评审专家。在清洁真空获得原理、复杂真空系统设计、跨音速射流分析等领域开展教学和科研工作。先后承担国家级、省部级等科研项目50余项，主编学术专著、译著、教材7部，发表学术论文近200篇，获批专利、软件著作权20余项，获得省部级各类奖励10余项。

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，826-834页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202106001

引用格式：

J.Meng, W.Yang, C.Luo, W.Xie, Z.Chai,  C.Li, J.Jiao，Y.Wan, J.Liu,  X.Lin, X.Ma, X.Zhu, X.Zhang, N.Wei，The Vacuum System of Large Heavy?Ion Accelerator Facility and Its Challenges, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9,826-834(2021)     

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中国科学院近代物理研究所真空技术室目前已形成年轻、充满创新力的科研团队，包括正高级工程师1名、高级工程师5名、工程师10名、助理工程师1名，在读博士4名。该团队依托国家重点实验室—“兰州重离子加速器”， 从事加速器超高/极高真空系统相关工作。瞄准加速器真空系统发展前沿，开展真空物理计算、NEG镀膜、动态真空、低温极高真空系统等方面研究。承担了多台大型加速器真空系统的设计建造任务，具有丰富的理论和实践经验，为大科学装置的建设提供了有力支撑。

针尖增强拉曼光谱技术（TERS）是一种将扫描探针显微术与拉曼光谱相结合的纳米光学表征技术，它所具备的超高空间分辨和超灵敏化学分辨能力为探究纳米尺度上物质的组成结构及其物理化学特性提供了强有力的手段。近日，中国科学技术大学的杨犇、张尧、张杨和董振超等人在《真空科学与技术学报》上发表综述文章，总结近些年针尖增强拉曼光谱技术在超高空间分辨表征方面的进展，讨论了超高空间分辨的可能物理起源，最后重点介绍了他们新近提出的一种基于超高分辨TERS技术的新的分子化学结构解析方法—扫描拉曼埃分辨显微术（SRP）,并对该技术的未来发展和潜在应用进行了展望。

TERS 作为一项纳米尺度下较为成熟的高分辨表征技术，研究范围已拓展到各种环境与体系，涉及室温到低温、大气到超高真空环境，并已经在单分子识别与成像、二维材料结构表征、表面单分子反应、生物大分子识别等领域发挥着巨大作用。对于可能导致高空间分辨拉曼光谱探测的缘由，作者重点阐述了五种可能的理论模型，即皮腔效应、场梯度效应、化学效应、光力耦合效应和自相互作用等机制，并认为皮腔效应可能是最重要的主导机制。作者还重点介绍了一种基于超高分辨TERS成像衍生出来的新的分子化学结构解析方法—扫描拉曼埃分辨显微术，该技术所具有的这种埃级单化学键分辨的识别能力，使得可以通过类似“搭积木”的方式来可视化重构一个分子的化学结构。最后，作者展望了SRP技术的未来发展趋势和潜在应用领域，包括与超快技术的结合、与分子骨架分辨的Q-plus AFM技术的结合、与大数据处理、图像识别等人工智能技术的结合、以及SRP技术在手性分子和二维材料高分辨表征中的应用前景。

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，835-849页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202107012

引用格式：

B.Yang, Y.Zhang, Y.Zhang, Z.Dong, Scanning Raman Picoscopy: A New Methodology for the Determination of Molecular Chemical Structures, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9, 835-849(2021)     

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董振超教授团队长期从事单分子物理化学、单分子光电子学领域的研究工作，致力于面向信息、能源和生物技术的单分子光电效应前沿基础研究，特别是通过研制高空间分辨扫描隧道显微技术与高灵敏单光子检测光学技术相融合的联用系统，深入开展单分子尺度的光电调控和光谱成像研究，在单分子拉曼散射、单分子电致与光致发光、单分子尺度能量转移、以及纳米等离激元光子学等方面取得了一系列标志性成果，并发表在包括《Nature》、《Nature Photonics》、《Nature Nanotechnology》等在内的国内外重要学术刊物上。论文单篇最高引用超千次。亚纳米分辨的单分子拉曼成像成果入选2013年度“中国光学重要成果”、“中国科学十大进展”以及两院院士评选的“中国十大科技进展新闻”，亚纳米分辨的单分子光致荧光成像成果入选2020年度“中国光学十大进展”。

董振超，中国科学技术大学教授、博士生导师，合肥微尺度物质科学国家研究中心单分子物理与化学研究部主任。现为科技部国家重点研发计划和国家自然科学基金委重大重点等多个项目课题的负责人，兼任中国真空学会副理事长、多个学术期刊的编辑或编委。曾获得中国科协“全国优秀科技工作者”荣誉称号（2010）、中国CAIA科技奖特等奖（2013）、中国科学院杰出科技成就奖（主要完成人，2014），国务院政府特殊津贴证书（2016）、中国真空学会中国真空科技成就奖（2018）。4次获得“中国科学院优秀导师奖”。

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，850-864页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202105020

引用格式：

X.Zhou, P.Zhou, Advances in Two-Dimensional Magnetic Materials and Spintronic Systems, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9, 850-864(2021)     

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周鹏，复旦大学微电子学院，教授，博导。长期从事集成电路新材料、新器件和新工艺的研究。主持了国家自然科学杰出青年基金、应急重点项目、优秀青年科学基金（2016）、面上基金等项目，参与了多项国家《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》重大专项项目，参与了科技部重点研发计划、973计划、863重大项目等，获得中组部万人计划科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、上海市青年科技启明星、上海市曙光计划等人才计划支持。以第一/通讯作者已发表SCI论文80余篇，包括4篇Nature Nanotechnology, 1篇 Nature Electronics, 4篇Advanced Materials等。

以NaCl为代表的碱卤化物是重要的“模型晶体”，对电子轰击相对敏感。过去通常采用非接触式原子力显微镜（AFM）在原子分辨尺度上研究电子激发（Electron-stimulated Desorption, ESD）过程，但这种方法的成像是离位（ex-situ）的，不能排除由于热扩散引起的已有辐射损伤愈合的可能性，且仅能提供样品严格表面信息，而缺少了与ESD机制密切相关的非接近表面的信息，通过原位高分辨透射电子显微技术研究ESD行为可以避免上述问题。

本文通过原位高分辨透射电子显微技术研究了NaCl晶体的电子激发过程，实验发现在电子束辐照下，NaCl晶体的不同表面会以相似的分解速率减小。NaCl晶体的外壳层会有许多钠颗粒形成，随着ESD过程的进行，钠颗粒会聚结成大的Na颗粒。在发生电子激发分解的NaCl晶体内部，存在丰富的矩形岛状结构，这种矩形结构的尺寸约为4-7nm，其中一些拐角发生破缺形成扭结点，同时在NaCl晶体内部也发现了大量位错。研究还发现，碳氢化合物包裹层可以减缓NaCl薄膜的电子激发分解过程。

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，865-870页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202108024

引用格式：

J.Zhou, A.Zheng, T.Xu, K.Yin, L.Sun, Direct Observation of Electron-Stimulated Desorption Process in NaCl Single Crystal, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9, 865-870(2021)     

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孙立涛，东南大学首席教授、博士生导师，长期从事微纳电子材料与器件、可视化原子制造及原位检测方面的研究。发表SCI论文200余篇（其中Science 2篇, Nature及子刊15篇），做国内外会议邀请报告180余次，申请专利100多项，提出并实现了石墨烯在环保领域的应用和产业化，作为主编撰写石墨烯相关专著两本。目前兼任《电子器件》杂志主编，Materials Today Nano杂志编委，美国IEEE纳米技术委员会南京分会主席，江苏省真空学会理事长，国家石墨烯产品质量监督检验中心顾问，住建部科技协同创新专委会委员，欧洲科学基金会专家评审委员会委员等。曾获“Nano Research 2021年度青年创新者奖”，江苏省教学成果特等奖、国家教学成果二等奖，指导团队获国家小平科技创新团队等。国家自然科学基金杰青项目获得者（2015）、教育部长江学者特聘教授（2016）、国家“万人计划”领军人才（2017）、科睿唯安全球高被引科学家（2018-2020）。

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，871-876页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202104012

引用格式：

D.Qian, R.Ma, S.Zhang, L.Ding, Z.Tang, G.Wang, Structure Optimization of Discharge Chamber in Radio?Frequency Ion Thruster, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9, 871-876(2021)     

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大口径电润湿液体透镜的结构示意图

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，877-882页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202108011

引用格式：

Y.Zhao, J.Xu, C.Liu, Q.Wang, Large Aperture Electrowetting?Based Liquid Lens, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9, 877-882(2021)     

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研究方向为显示与成像技术，负责完成了科研项目20余项，现为国家重点研发计划项目和国家重大科研仪器研制项目的负责人。研制了裸眼3D显示器、3D摄像机、新型液晶显示器、可变焦液体透镜和连续光学变焦显微镜等。获得6项省部级科技奖励，获准5件美国专利和147件中国发明专利，出版书籍3部，发表了SCI收录论文300余篇，在国际学术会议上做特邀报告和担任学术领导成员60余次，任大会主席和程序委员会主席举办了国际学术会议各1次。

分别于1992年、1995年和2001年在电子科技大学获得学士、硕士和博士学位，1995-2001年在电子科技大学任职到副教授，2001-2004年在美国中佛罗里达大学光学中心任Research scientist，2004-2018年在四川大学任教授和博士生导师。

更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，883-890页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202107015

引用格式：

H.Feng, M.Zhang, Y.Mao, G.Si, Y.Li, N.Gu, Study on Magnetic Induction Nanowarming of Vitrified Whole Rat Kidneys, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9, 883-890(2021)     

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更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，第9期，891-896页。

DOI:10. 13922 / j. cnki. cjvst.202109008

引用格式：

R.Su, S.Fu, F.Shi, J.Shen, H.Xu, R.Wang, F.Zeng, C.Song, F.Pan, Power Durability Enhancement of Surface Acoustic Wave Filter with Multilayer Electrodes, Chin.  J. Vac.  Sci.  Tech,  41, 9, 891-896(2021)     

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