復旦大學邯鄲校區的一個小院里，藏著一件“鎮院神器”——上海電子束離子阱裝置。之所以說它是“神器”，主要是因為這種相關領域全國唯一、全球也僅有8臺的大科學裝置，是幾乎唯一一種可以穩定產生類日冕高溫等離子體，從而開展太陽物理“天地聯合實驗”的裝置。
中青報·中青網記者了解到，這個占據超過300平方米空間的“大家伙”，并不是買來的商業成品，而是由復旦大學核科學與技術系的教授和博士團隊設計出一個個部件、組裝起一個個螺栓，用10多年時間一點一點徒手“搓”出來的。
“最早的時候，它是我們系為軍工研究建立的一個裝置。隨著我國科技的發展，現在我們用它來做更多的拓展性研究。”復旦大學核科學與技術系副教授楊洋參與了這臺實驗裝置的更新工作，是當時徒手“搓”機器的“四大金剛”之一——當時，4名與他年齡相仿的復旦核科研究生在項目首席科學家的帶領下，歷時4年多，升級建造了一臺全新的超級電子束離子阱裝置。
目前，這臺巨大的機器可以用來模擬恒星表面星冕區域的特殊環境。它具有無可替代的優勢——能在1立方厘米空間里，同時實現極高真空、超強磁場和最高1.5億攝氏度以上的極限環境，而與之一壁之隔（1立方厘米之外）卻是零下270攝氏度的超低溫區域與之共存。可以說是宇宙中少有的方寸之間極限兩重天的環境。
“這臺機器的外延有8條各具功能的管道，這些管道都指向中間一個核心區域，也就大約1立方厘米的空間。我們就是在這1立方厘米里面模擬出宇宙中恒星表面星冕的環境。”楊洋告訴記者，這就是科學的魅力所在——為了研究某個問題，你可能需要在數百平方米的大裝置中構建出一塊1立方厘米的特殊空間，并在這個極限小空間里做實驗、取數據。
楊洋介紹，當時這臺裝置中的許多模塊，都是全國首創。既買不到現成的成品，也沒有國外經驗可以借鑒。這臺裝置的“一磚一瓦”都要靠師生自己設計圖紙、找工廠來加工制作。“四大金剛”的一個重要工作，就是到工廠去蹲點，和工人師傅一起，一點一點把某個需要的零部件，通過工藝上的不斷打磨，加工和制作出來。零部件回來后，還要學生們自己動手安裝到這個裝置上去。
安裝過程本身，也會面臨各種問題。有一次，在安裝一個零部件時，一個密封件意外斷裂了，關聯的一個緊固螺栓掉落了。這個螺栓恰好滾落到了1立方厘米這個關鍵部位附近。
楊洋說，一個小螺栓的出現，很有可能導致實驗的徹底失敗，“我們需要營造的空間具有一個超強的均勻磁場，一個螺栓就會極大改變局域的磁場環境，讓努力前功盡棄”。
按常規方法取出這個螺栓，就要把整個已搭建得差不多的裝置拆了重裝，而看上去像“鍋爐罐”裝置，光核心區就有五六層之多。同學們大致算了一下，拆裝的時間在1年以上。為了把這枚螺栓取出來，一群博士生和教授聚在一起琢磨了兩周時間。最終，他們采用“吸塵器大法”安全地把螺栓取了出來。
這種方法雖然類似吸塵器，但對吸力要求很高，并且由于管道彎曲復雜，僅能容納8毫米直徑的吸管進入，且螺栓不能直接從管里吸出來。為此，復旦師生們采用了無油渦旋干泵和高強PVC管，并自己加工了轉接接口。但螺栓的滾落位置又太深，無法目視定位。于是，幾個同學又想辦法買來了做手術用的柔性內窺鏡，就像做手術一樣，雙人配合操作這個內窺鏡與吸管，七拐八繞之后，成功把螺栓吸在了吸管口，并安全取了出來。
楊洋告訴記者，在建造全新儀器裝置的“搓機”的過程中，“意外”是一種常態。每一次“意外”，都考驗著師生們解決問題的能力和水平。
比如，這臺機器要營造零下270攝氏度以下的低溫環境，不可避免地要用到液氦這一國家戰略資源。我國本身沒有大量的含氦礦儲量，科研機構和醫療機構使用的液氦基本都要從國外進口。但因為這是全球稀缺的不可再生資源，買起來也并不容易。
“有一陣子，外國公司突然停止銷售液氦給我們。”楊洋說，這時候復旦核物理團隊就必須考慮“自力更生”。他們自研了一套液氦回收系統，讓液氦池儲量不僅實現了“零蒸發”，如果注入氦氣還能實現負蒸發而凝結出液氦，從而大大降低了大裝置對液氦資源的依賴。
“就像電影《沙丘》里弗雷曼人都穿著一件蒸餾服，專門用來吸收并轉化人體排出來的水分一樣，你可以想象，我們的機器也有一件這樣的‘衣服’，它可以讓我們的液氦實現零蒸發。”楊洋說，復旦核物理團隊研發的這套系統可以實現“液氦注入一次就可以在整個實驗周期內一直有”。
楊洋說，“手搓”一臺大科學裝置，看上去很辛苦、很費腦細胞，但在這一過程中，也能幫助學生甚至一個領域誕生很多新的想法。比如，前述液氦回收系統后來就被應用在工業領域，一些參與該項目的年輕人也由此獲得靈感進行創業，“一點一點地累積新技術、新辦法，從小小的萌芽變成大大的產業。復旦給的這個鼓勵年輕人動手‘搓’裝置的平臺和機會，對我們來說十分珍貴”。
復旦大學邯鄲校區的一個小院里，藏著一件“鎮院神器”——上海電子束離子阱裝置。之所以說它是“神器”，主要是因為這種相關領域全國唯一、全球也僅有8臺的大科學裝置，是幾乎唯一一種可以穩定產生類日冕高溫等離子體，從而開展太陽物理“天地聯合實驗”的裝置。
中青報·中青網記者了解到，這個占據超過300平方米空間的“大家伙”，并不是買來的商業成品，而是由復旦大學核科學與技術系的教授和博士團隊設計出一個個部件、組裝起一個個螺栓，用10多年時間一點一點徒手“搓”出來的。
“最早的時候，它是我們系為軍工研究建立的一個裝置。隨著我國科技的發展，現在我們用它來做更多的拓展性研究。”復旦大學核科學與技術系副教授楊洋參與了這臺實驗裝置的更新工作，是當時徒手“搓”機器的“四大金剛”之一——當時，4名與他年齡相仿的復旦核科研究生在項目首席科學家的帶領下，歷時4年多，升級建造了一臺全新的超級電子束離子阱裝置。
目前，這臺巨大的機器可以用來模擬恒星表面星冕區域的特殊環境。它具有無可替代的優勢——能在1立方厘米空間里，同時實現極高真空、超強磁場和最高1.5億攝氏度以上的極限環境，而與之一壁之隔（1立方厘米之外）卻是零下270攝氏度的超低溫區域與之共存。可以說是宇宙中少有的方寸之間極限兩重天的環境。
“這臺機器的外延有8條各具功能的管道，這些管道都指向中間一個核心區域，也就大約1立方厘米的空間。我們就是在這1立方厘米里面模擬出宇宙中恒星表面星冕的環境。”楊洋告訴記者，這就是科學的魅力所在——為了研究某個問題，你可能需要在數百平方米的大裝置中構建出一塊1立方厘米的特殊空間，并在這個極限小空間里做實驗、取數據。
楊洋介紹，當時這臺裝置中的許多模塊，都是全國首創。既買不到現成的成品，也沒有國外經驗可以借鑒。這臺裝置的“一磚一瓦”都要靠師生自己設計圖紙、找工廠來加工制作。“四大金剛”的一個重要工作，就是到工廠去蹲點，和工人師傅一起，一點一點把某個需要的零部件，通過工藝上的不斷打磨，加工和制作出來。零部件回來后，還要學生們自己動手安裝到這個裝置上去。
安裝過程本身，也會面臨各種問題。有一次，在安裝一個零部件時，一個密封件意外斷裂了，關聯的一個緊固螺栓掉落了。這個螺栓恰好滾落到了1立方厘米這個關鍵部位附近。
楊洋說，一個小螺栓的出現，很有可能導致實驗的徹底失敗，“我們需要營造的空間具有一個超強的均勻磁場，一個螺栓就會極大改變局域的磁場環境，讓努力前功盡棄”。
按常規方法取出這個螺栓，就要把整個已搭建得差不多的裝置拆了重裝，而看上去像“鍋爐罐”裝置，光核心區就有五六層之多。同學們大致算了一下，拆裝的時間在1年以上。為了把這枚螺栓取出來，一群博士生和教授聚在一起琢磨了兩周時間。最終，他們采用“吸塵器大法”安全地把螺栓取了出來。
這種方法雖然類似吸塵器，但對吸力要求很高，并且由于管道彎曲復雜，僅能容納8毫米直徑的吸管進入，且螺栓不能直接從管里吸出來。為此，復旦師生們采用了無油渦旋干泵和高強PVC管，并自己加工了轉接接口。但螺栓的滾落位置又太深，無法目視定位。于是，幾個同學又想辦法買來了做手術用的柔性內窺鏡，就像做手術一樣，雙人配合操作這個內窺鏡與吸管，七拐八繞之后，成功把螺栓吸在了吸管口，并安全取了出來。
楊洋告訴記者，在建造全新儀器裝置的“搓機”的過程中，“意外”是一種常態。每一次“意外”，都考驗著師生們解決問題的能力和水平。
比如，這臺機器要營造零下270攝氏度以下的低溫環境，不可避免地要用到液氦這一國家戰略資源。我國本身沒有大量的含氦礦儲量，科研機構和醫療機構使用的液氦基本都要從國外進口。但因為這是全球稀缺的不可再生資源，買起來也并不容易。
“有一陣子，外國公司突然停止銷售液氦給我們。”楊洋說，這時候復旦核物理團隊就必須考慮“自力更生”。他們自研了一套液氦回收系統，讓液氦池儲量不僅實現了“零蒸發”，如果注入氦氣還能實現負蒸發而凝結出液氦，從而大大降低了大裝置對液氦資源的依賴。
“就像電影《沙丘》里弗雷曼人都穿著一件蒸餾服，專門用來吸收并轉化人體排出來的水分一樣，你可以想象，我們的機器也有一件這樣的‘衣服’，它可以讓我們的液氦實現零蒸發。”楊洋說，復旦核物理團隊研發的這套系統可以實現“液氦注入一次就可以在整個實驗周期內一直有”。
楊洋說，“手搓”一臺大科學裝置，看上去很辛苦、很費腦細胞，但在這一過程中，也能幫助學生甚至一個領域誕生很多新的想法。比如，前述液氦回收系統后來就被應用在工業領域，一些參與該項目的年輕人也由此獲得靈感進行創業，“一點一點地累積新技術、新辦法，從小小的萌芽變成大大的產業。復旦給的這個鼓勵年輕人動手‘搓’裝置的平臺和機會，對我們來說十分珍貴”。
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