世界科技研究与发展

《世界科技研究与发展》2022年第3期封面

WORLD SCI-TECH R&D

2022, 44(3): 0.

摘要 ( 105 )

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“科研仪器与设施”专题序言

邹自明

2022, 44(3): 283-286.

摘要 ( 100 )

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美国出口管制科学仪器技术分类研究

陈芳王学昭刘细文王燕鹏吴鸣

2022, 44(3): 287-298. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.07.002

摘要 ( 855 )

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在中美贸易冲突的背景下，美国为首的发达国家以立法形式限制关键核心技术向我国出口，美国出台的《商业管制清单》等文件包含了大量对技术、设备和产品的出口限制，涉及重要的科学仪器及其相关的零部件。本文以美国“两用”物品的商业管制清单（The Commerce Control List，CCL）为分析对象，以中国科学仪器分类为标准，将CCL中的内容与国内科学仪器的分类进行对比。通过对CCL的计量分析，揭示发现中国科学仪器领域相关技术受美国管制的形势非常严峻，有42.08%的清单条款涉及对科学仪器的管制。在十二个科学仪器的分类中，分析仪器、工艺实验设备、电子测量仪器等是受管制范围较广的领域，激光器、核仪器是传统受到管制的领域，医学诊断仪器、大气探测仪器等受管制范围较小。在分析的基础上为我国科学仪器的发展提出了分类应对、坚定走自主研发道路等建议。

日本先进科学仪器研发项目管理经验及启示

徐玉霞李桃黄怡淳文晓芸裘钢刘漪王春明黄丹祝林

2022, 44(3): 299-313. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.05.008

摘要 ( 245 )

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日本政府以“科技创造立国”为出发点，其实施的“先进测量分析技术与仪器开发计划”为其摆脱对国外先进科学仪器的依赖奠定了坚实的研发基础。本文利用案例分析法、文献计量法、社交网络分析法等方法对该计划的出台背景、管理架构、领域分布、经费投入和实施成效等方面进行了深入分析，同时对比日本该计划与我国国家自然科学基金的管理流程。结果表明，我国科研项目在顶层策划和部门间科研项目的贯通上与日本有较大差距。此外，我国设立的项目平均经费额度较高且数量较少，在产学研结合和科研成果商业化上的力度较弱。结合我国国情研究，提出强化科学仪器领域项目顶层设计、增强经费投入、推动关键核心技术的研发、优化项目评价体系、促进产学研合作和科技成果转化落地等建议，助力我国先进科学仪器领域的高质量发展。

我国科研仪器进口依赖的原因分析与对策建议

韩凤芹陈亚平

2022, 44(3): 314-321. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.04.002

摘要 ( 403 )

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科研仪器是科研所必需的物质资源，是实现科技自立自强的先行基础和必要前提。我国每年花费大量经费购买国外科学仪器设备，先进精密仪器几乎都是进口。本文探讨了科研仪器进口依赖对科研事业的影响，从环境视角分析了我国科研仪器进口依赖的主要原因，并基于此提出了相应的对策建议。研究发现，当前我国科研仪器存在一定的进口依赖，其原因主要在于国产化环境的缺失，主要包括人才环境、政策环境、市场环境和文化环境四个方面。对此，应加快布局科研仪器研制人才战略，构建鼓励科研仪器自主研制的基础制度体系，搭建全国科研仪器供需对接平台，着力营造科研仪器“研制用”国产化文化环境。

美国能源部重大科技基础设施风险管理研究及启示

陈娟李泽霞樊潇潇杨春霞李玥杨光普

2022, 44(3): 322-331. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.08.009

摘要 ( 338 )

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“新基建”战略为重大科技基础设施的发展带来了新机遇，然而快速的发展也会面临更多意想不到的问题，所以需要更多的组织和管理保障。风险管理作为重大科技基础设施管理的重要环节，应当进一步强化和重视。本文首先列举了一些重大科技基础设施风险事件，并对这些风险事件产生的科学、技术、经济和环境影响进行分析。随后深入研究了美国能源部重大科技基础设施的风险管理程序及其核心环节，包括风险规划、风险识别、风险分析和风险处理等所采取的具体方法和措施。最后基于我国在重大科技基础设施风险管理方面的实际情况，提出强化风险管理意识，建立符合重大科技基础设施特点的风险管理制度；针对不同类型的风险，综合研判、提前部署；加强过程管理，及时发现和调整风险和处理策略；开展设施建设管理评估，将风险管理作为重要的考量因素等建议。

欧盟大型科研基础设施资助管理的经验与启示

潘昕昕

2022, 44(3): 332-341. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.05.001

摘要 ( 182 )

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科学完善的投入保障机制和资金管理措施是提升大型科研基础设施投入产出效率的关键。欧盟将大型科研基础设施作为支撑区域科技发展的战略资源，以政府资助为主导，多渠道共同投入和调动成员国资源的方式来加强大型科研基础设施建设和运行方面的投入；建立“公建民营”“成本和风险共担”的资助模式，分散化解投资建设中的风险；经过多年实践，结合设施建设运行全生命周期各阶段的不同特征，通过对资本化成本、运营成本和跨国访问成本三类成本进行全面支持，为设施建设、运营和使用提供充分的资金保障；同时，形成了一套成熟的资助管理制度，通过可靠的资助审核和事先评估机制以及科学的成本核算方法，有效提升投入产出效率。建议借鉴欧盟大型科研基础设施资助管理的有关经验和做法，结合我国实际，拓展和统筹我国大型科研基础设施投入渠道，完善成本核算方法，加大对设施运行维护和使用方面资金支持力度，进而提升我国大型科研基础设施建设运行的社会经济效益，增强我国科技创新的“硬实力”。

基于文献计量和主题模型的对撞机技术发展态势研究

李华东伊惠芳刘细文

2022, 44(3): 342-353. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.12.007

摘要 ( 168 )

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为了全面了解对撞机相关技术的构成与发展趋势，本文分析近三十年对撞机技术相关的专利和论文数据，在统计其年度、国家、机构分布情况的基础上，分别利用Context-LDA模型和LDA主题模型，研究专利和论文的主题分布及热点主题，进一步利用相似度指标（JS距离）及信息熵，分析论文主题的演化。结果表明，日本和美国分别是专利和论文产出量最高的国家，中国位居前列且近些年的成果数量快速增加；加速系统电极电路、束流注入、超导装置、真空系统、射频腔等是专利中热度较高的技术主题。与大型强子对撞机相关的技术主题在各时段论文中均是研究热点，其中热度较高的主题有磁体与螺线管、迳迹系统、束流腔、超导磁体、量热仪等；对撞机技术领域的研究主题朝着更加均衡多样化的趋势发展。建议中国继续提升在该领域的成果产出数量；增大热点技术领域的研发力度；科研单位应寻求与优势企业的研发合作，或促进产学研一体化发展；加快对是否建设大型对撞机的研判工作。

国产质子转移反应质谱仪的发展现状

邹雪张强领梁渠陆燕夏磊刘亚伟黄超群沈成银储焰南

2022, 44(3): 354-370. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.05.007

摘要 ( 247 )

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质子转移反应质谱（Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer，PTR-MS）是一种快速高灵敏的挥发性有机物检测技术。国产PTR-MS自2008年建成以来，已经在部分技术和应用领域达到国际先进水平。本文首先介绍了仪器原理，阐明了待测物离子化、传输、探测过程中的主要影响因素。然后展示了国产PTR-MS的产品线，主要包括质子反转移反应质谱仪、双极性质子转移反应质谱仪、呼气检测仪、船载液体进样质谱仪、车载大气走航监测质谱仪、快速色谱质子转移反应质谱仪等，部分产品已经实现了批量生产和销售。技术发展方面，在灵敏度提升和多反应离子制备上取得了重要进展。最后介绍了国产PTR-MS在环境、医学、安全等领域的应用，比如大气污染溯源、人体呼气中疾病标志物的发掘、爆炸物快检等。同时，展望了国产PTR-MS的发展方向和应用前景。

小角中子散射谱仪技术的发展及未来展望

韩泽华左太森马长利李雨晴程贺

2022, 44(3): 371-391. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.06.002

摘要 ( 235 )

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小角中子散射以中子作为探针，通过弹性相干散射，表征物质微观、介观结构，在物理、化学、材料和生物等多个学科领域有着广泛应用。最早的小角中子散射谱仪采用针孔几何进行中子束线准直，测量尺度在1~100纳米；随着中子源通量的增加、中子光学和探测技术的发展，小角中子散射技术逐渐向更大和更小尺度两个方向发展。在更大尺度方向，发展了微小角、超小角和自旋回波中子散射技术；在更小尺度方向，发展了无序大分子中子全散射技术。为了能够一次性表征多尺度复杂体系结构，小角中子散射技术正在向着全尺度覆盖、智能化数据分析的方向发展。本文依循小角中子散射技术和相应的中子谱仪在国内外的发展历程，梳理了不同技术的特点和应用范围，进而展望了这一技术的发展方向，期间穿插概述了相关技术在基础和应用科学研究领域的作用。

高时空分辨透射电子显微镜发展与应用

黄思远田焕芳郑丁国李中文朱春辉杨槐馨李建奇

2022, 44(3): 392-411. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.05.006

摘要 ( 825 )

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超快透射电子显微镜（UltrafastTransmissionElectronMicroscopy，UTEM）集成了高空间和时间分辨率，使直接可视化材料的动力学过程成为可能。本文主要介绍UTEM系统的发展和应用：基于泵浦-探测（Pump-Probe）技术的UTEM系统的基本原理；目前全世界范围内几个主要机构的UTEM系统；中科院物理所李建奇研究员团队自主研发的基于热发射电子枪的第一代UTEM系统和基于场发射电子枪（Field Emission Electron Gun，FEG）的第二代UTEM系统；UTEM系统中的超快实空间成像、超快电子衍射（Ultrafast Electron Diffraction，UED）、时间分辨电子能量损失谱（Time Resolved Electron Energy Loss Spectrum，TREELS）相结合的最新研究成果，例如晶格和电子动力学、相变动力学、光诱导近场电子显微镜（Photon-Induced-Near-Field Electron Microscopy，PINEM）等。目前，超快电镜已经成为研究微纳尺度下非平衡态动力学过程的独一无二的工具。未来，随着电子脉冲质量和TEM的空间分辨率不断提高，有望实现具有更高时空分辨能力的UTEM系统。中国对UTEM的研究投入较少，当前应抓住UTEM的发展机遇，高效推进UTEM领域的关键技术、核心部件和重大产品创新和产业发展，将科技创新和产业发展紧密衔接。

CSNS中子斩波器研制和应用

王平蔡伟亮张清耿艳胜张文翔王芳卫郭娟王闪闪张鸿杨博周良蔡泽迎

2022, 44(3): 412-420. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.06.001

摘要 ( 239 )

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中国散裂中子源（CSNS）作为我国中子散射研究的大科学平台，是我国“十二五”期间重点建设的国家大科学装置，包括20台各具特色的飞行时间型中子散射谱仪。中子斩波器是从时间尺度上对束流调控的中子光学器件，属于中子散射谱仪不可缺少的关键设备，主要起到选择所需波段范围中子、提高信噪比的作用。CSNS对中子斩波器需求量大（约73台），有定期运行维护的需求。为突破关键设备依赖进口、受制于人的局面，确保大科学工程建设成功，CSNS于2007年开始组建中子斩波器研制团队，攻克了中子斩波器各项关键技术。带宽限制斩波器、T0斩波器和费米斩波器先后研制成功，实现了国产化，具有自主知识产权，并已大批量应用于散裂中子源一期工程（9台），散裂中子源合作谱仪项目（27台），即将应用于散裂中子源二期工程（约37台），为CSNS的顺利建成提供了重要保障，不仅在中国散裂中子源工程中得到了广泛的应用，还可以拓展推广应用于同步辐射光源（X射线斩波器）工程、高速旋转机械设备等领域。

固体目标微形变探测仪及其在高铁桥梁的应用

高卓妍贾岩刘淑一张祥坤

2022, 44(3): 421-427. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.005

摘要 ( 181 )

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微形变量在工程上意义重大，可用以判断目标的健康状态和自然灾害的预警。传统的形变监测手段有位移计、加速度计、GPS、三维激光扫描等，存在设备安装困难、工作效率低、受天气影响较大等缺点。因此，结合调频连续波技术和干涉技术，设计了一款固体目标微形变探测仪，操作简便、便携、可全天时全天候进行监测。首先对系统进行室内测试，验证了形变测量精度可达亚毫米级。再对海安特大桥的某32m双线简支箱梁进行微形变监测实验，实验中选取了四个典型监测点，在箱梁上单线加载以及荷载速度相同的实验条件下，系统准确测得梁的1/4和1/2跨的位移量，以及上、下行线1/2跨的位移差异。将测得的时程曲线进一步分析，获得了桥梁的自振频率与强振频率。实测结果与理论分析一致，证明了固体目标微形变探测仪的有效性。

基于专利信息的半导体光刻胶领域发展与现状分析

曹燕李琳珊毛一雷张瑞

2022, 44(3): 428-441. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.12.004

摘要 ( 312 )

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以智慧芽专利数据库中收录的全球126个国家／地区的半导体光刻胶相关专利文献作为研究对象，从专利申请量、申请趋势、专利法律状态、地域分布、主要申请人和技术分布等方面，分析了近50年全球半导体光刻胶领域的发展现状，并利用该领域内排名前十的国外主要申请人的专利进行关键技术识别。研究发现：全球半导体光刻胶专利活动可分为四个阶段，中国专利申请变化趋势与全球变化趋势基本一致，但中国在此领域的发展较晚且专利申请总量低于美日韩等发达国家；美日韩三国在半导体光刻胶领域处于领先地位，其中日本掌握着该领域的核心技术并长期处于垄断地位，而我国与此相比还处于发展阶段；国外代表企业在半导体光刻胶领域的关键技术主要集中在光刻胶成分结构设计及其合成工艺设计与优化上。

我国与中东欧国家科研合作态势研究

高扬宋征玺田威李蕴

2022, 44(3): 442-453. doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2022.03.003

摘要 ( 273 )

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中东欧国家是“一带一路”倡议融入欧洲的重要承接带，科技创新合作已经成为我国与中东欧国家合作的重要内容。本文以2011—2020年InCites数据库收录的我国与中东欧16国发表的国际合作论文为研究对象，通过文献计量和数据统计方法，从合作规模、合作国别、合作学科、合作机构等4个方面，揭示近10年我国与中东欧16国开展科研合作的变化趋势，并提出后续深化合作的对策建议，为加强我国与中东欧16国科研合作提供参考依据。分析表明我国与中东欧16国科研合作呈现以下特点：1）合作规模稳步增长，各国合作程度差异显著、合作论文数量呈现“梯队式”分布，波兰位居首位。2）合作学科领域以理学学科为主，7个主要合作学科领域中有4个理学学科、2个医学学科和1个工学学科；各国合作学科领域相似度较高，物理学和天文学是最主要的合作学科领域，临床医学、化学、材料科学与工程、生物学、基础医学等5个学科领域是热点合作学科领域；3）主要合作机构集中在具有较强科研实力的高校和科研院所，且以高校为主；我国排名前5的合作机构是清华大学、北京大学、中国科学院高能物理研究所、中国科学院大学和中国科学技术大学；我国机构合作尚不均衡。对此，提出我国后续与中东欧16国深化科研合作的建议：加强分类推进，扩大我国与中东欧16国科研合作规模；注重优势互补，拓展我国与中东欧16国科研合作学科领域；强化协同发展，提高我国各类机构与中东欧16国科研合作参与度。

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