系列高性能条纹相机在西安成功研发，使得我国成为世界上条纹相机类型最多的国家——
捕捉万亿分之一秒
西安光机所研究员田进寿在实验室检查设备（资料照片）。
在探索科学的道路上，人类始终渴望定格时间，洞察微观世界的瞬息万变。高性能条纹相机的诞生，让这一梦想照进现实，助力科研人员在超快探测领域披荆斩棘。
近日，专家团队对中国科学院科研仪器设备研制关键技术团队项目“超快诊断关键技术研发团队”进行了验收。
“项目通过验收，是对我们取得阶段性成果的肯定。一系列成果的取得，源于团队始终面向国家重大需求，在创新实践中不断提升自主创新能力和水平。”4月2日，团队负责人、西安光机所研究员田进寿接受采访时表示。
“与其受制于人，不如我们自己努力研制！”
世界上，许多现象的发生过程十分短暂。例如，植物的光合作用、超大规模集成电路产生的电信号、激光器产生的超短激光脉冲等，发生时间多在皮秒、飞秒甚至阿秒量级范围内。科学家把这种持续时间小于1微秒即百万分之一秒的现象称为超快现象。
“超快现象的研究在科学发展中具有重要意义。但是捕捉这种现象，靠人眼和普通相机是不行的。”田进寿介绍，“我们人类眼睛的分辨能力是二十四分之一秒。也就是说，任何变化快于二十四分之一秒的过程，我们的眼睛是看不清楚的。目前，市面上性能最好的单反相机的快门速度极限为两千分之一秒，不足以让我们捕捉广泛存在于自然或科学技术研究中的瞬态事件。”
“高性能条纹相机的时间分辨率可以达到万亿分之一秒，是具备同时测量超高时间分辨率与高空间分辨率的唯一高端科学仪器，代表了当前光电诊断技术的最高水平。”田进寿介绍，“高性能条纹相机的应用领域十分广泛。例如，在同步辐射装置及正负电子对撞机等大型装置中，条纹相机可以诊断粒子束团和光束长度等关键性指标，为重大装置的改进和性能提高提供参考依据。”
很长一段时间，我国在高性能条纹相机领域严重依赖进口，不仅要花高价采购，还时常遭遇技术封锁和禁运。田进寿说：“与其受制于人，不如我们自己努力研制！”
让高性能条纹相机的“眼睛”更加明亮
2012年，国家重大科研装备研制项目“高性能条纹相机的研制”正式启动。项目旨在研究设计具有自主知识产权的高性能、高可靠性、实用化条纹相机系统，并形成一定的批量生产能力，满足国家大科学工程和国家重大基础前沿研究对高性能指标和条纹相机不断增长的数量需求。
项目由西安光机所原所长赵卫主持，田进寿是其中重要负责人。
“高性能条纹相机被称为尖端科学仪器皇冠上的明珠，所涉及的理论和技术均已接近物理极限，涵盖光学、光电子、超快电子学、材料学、精密机械和计算机等多门学科，起点高、技术复杂、难度极大。”田进寿回忆。
从理论研究、技术指标，到关键工艺，科研人员进行了一系列创新。
“高性能条纹相机的研制过程涉及上百道工艺，要突破多项关键工艺瓶颈。”田进寿介绍，团队经过持续研究和攻关，取得突破。其中，团队采用超高真空转移阴极制作和热铟封技术突破了高量子效率可见光阴极工艺，同等测试条件下阴极灵敏度指标高于欧洲某公司水平；采用转移阴极工艺使高性能条纹相机的“眼睛”更加明亮。
在理论、技术和工艺取得系列重大突破的基础上，田进寿团队成功研制了系列化条纹相机。相机的核心性能指标达到国际先进水平，部分指标达到国际最高水平。其中，4200-Ⅱ型条纹相机，打破禁运，突破了行波选通分幅相机时间分辨不足的限制；6200型以及7200型两款条纹相机，可满足更多领域对超快相机的需求。
田进寿介绍，高性能条纹相机的研制成功，使得我国成为世界上条纹相机类型最多的国家，也标志着我国光电领域尖端科学仪器已达到国际领先水平，且拥有完全自主知识产权，一举打破了国际垄断与限制。
攻克一个个难关 用重大突破点亮科技未来
专家团队在“超快诊断关键技术研发团队”的验收报告中说：“团队成功研制出条纹管、光电倍增管、像增强器等系列化核心器件，构建起我国自主的超快电真空探测器工艺制作和专用测试评估平台，保证了条纹相机从设计、器件研制、整机集成和系统测试整个过程的先进性和完备性，为精密科学仪器的研制和小批量生产奠定了基础。”
在田进寿看来，高性能条纹相机的成功研制，背后是科学家精神的支撑。
“多年来，团队成员传承老一辈科学家的精神，凭借扎实的专业知识和顽强的毅力，攻克一个又一个技术难关。”田进寿介绍，“在团队发展过程中，一批优秀的科研人才迅速成长起来。年轻人在前辈的指导下，积累经验，勇挑重担，逐渐成为科研主力。目前，我们团队已经构建起较为成熟的人才梯队。这不仅为团队的持续创新注入了活力，还为我国超快诊断技术领域培养了大批专业人才。”
如今，实验室的小批量生产能力已初步满足了国内在国防高技术和基础前沿科学领域的迫切需求，并在国家重大科技专项和基础前沿领域发挥了作用。
“目前，我们正积极推动将高性能条纹相机产业化，让其更好地服务于国家重大科技和先进制造行业，并走出国门、走向世界，为我国乃至全球的科学研究作出更大贡献。”田进寿说。（记者 张梅文/图）
