1毫米刻6000道槽!长春光机所8年打磨“

2019-06-29 14:08

新华社长春11月14日电 题:1毫米刻6000道槽!长春光机所8年打磨“精密机械之王”

他们的手不像科学家,倒像工人。在1毫米距离里划出6000道刻槽,约20公里行程范围内保证刻槽间距误差小于一根头发丝的千分之一――这是被誉为“精密机械之王”的难度。

中国科学院长春光学精密机械和物理研究所历时8年,日前成功研制大型高精度衍射光栅刻划机,同时攻克把光栅“做大”和“做精”的世界性难题,在这场追逐精密机械王冠的竞争中先拔头筹。

如果在原子力显微镜下细数,长春光机所制造的大面积光栅,表层每1毫米都包含了6000个形状一致、间距相等的“小楼梯”。能够一刀一刀刻划出如此繁复精确的结构,光栅刻划机自身的精度又从何而来?

项目在2009年启动之初,首要的研制难题就是刻划机“三大件”--丝杠、蜗轮、导轨。由于刻划机是制造高精度光栅的母机,几乎所有关键部件都冲击极限水平,无法由现有精度的机床加工而成,所以研究团队决定在机器加工的基础上,手工进行研磨。

长春光机所专程把我国机械刻划光栅创始人梁浩明请回来指导。80岁的老专家张泰亲自上阵,带领一群由博士、硕士组成的科研团队每天研磨、加工和检测,用近1年加工出丝杠,又用了6个月加工出蜗轮、8个月加工出导轨。

“有一次,我们去外面交流。一握手,别人都说,你们的手不像科学家,倒像工人。”巴音贺希格回忆。

项目验收专家组组长曹健林评价:大型高精度衍射光栅刻划机历经8年研制成功,是中国科研工作者工匠精神的集中体现。

光学天文望远镜帮助人类探测深空的奥妙,甚至看到宇宙被点亮时的情景。制造大口径光学天文望远镜,离不开大面积高精度光栅。

长春光机所所长贾平说,他们研制光栅刻划机,就是要制造出更大面积、更高精度的光栅。

光栅又是什么?这是一种形如栅栏,用于测量光谱信息的仪器“芯片”。项目负责人唐玉国介绍,天文观测中,光谱信息让人们了解天体的构成,揭示宇宙诞生及演化规律;光通信领域,光栅的分光作用使得不同波长的光能够携带信息顺着光纤飞入千家万户;生活中,利用光谱信息可以快速探查农药残留、钢材质量、爆炸物特性以及血液样本是否符合健康标准。

大功率激光器也少不了光栅。公开资料显示,美国波音公司、利弗莫尔实验室联合实施的核预警以及导弹拦截计划,就用到了大面积、高精度光栅。

光栅可以复制,但模板必须由刻划机制成。长春光机所研究员齐向东说,他们的光栅刻划机能够制造400mm×500mm中阶梯光栅,是目前世界上最大的中阶梯光栅,相比已知最先进的、应用在美国夏威夷凯克天文望远镜上的光栅,更大、更精密。

长春光机所是我国光栅的发源地。1959年,我国第一台自主研制的光栅刻划机和第一块光栅就在这里诞生。

由于资金限制,大光栅刻划机的研发一度停滞。进入21世纪,大面积高精度中阶梯光栅已经成为制约我国相关领域技术发展的“短板”,尽快研制此类光栅也是各光栅强国之间展开竞争的焦点。

在中科院和财政部的策划协调下,长春光机所获得国家重大科研装备研制项目支持,“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”于2009年1月正式启动。

齐向东介绍,项目形成老中青人才梯队,使关键技术得到有效传承和突破。其中,在尚无国家标准的技术领域取得6项超常规突破、7项超国标最高等级、35项优于国标精密级水平。

贾平告诉记者,光栅刻划机项目培养出的人才团队,将在其它精密机械加工项目中再接再厉,充分发挥科技才能。

“大型高精度光栅刻划机的成功研制,标志着我国大面积光栅制造技术达到了国际前沿。”巴音贺希格说,“也证明我国的精密机械加工技术已经进入世界领先水平。”

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