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我與北航的不了緣





  姚駿恩,男,1932年4月9日出生于上海市。1952年畢業(yè)于大連工學(xué)院(現(xiàn)大連理工大學(xué))應(yīng)用物理系。1952—1964年和1964—2003年先后在中國(guó)科學(xué)院所屬長(zhǎng)春光學(xué)與精密機(jī)械研究所和北京科學(xué)儀器研制中心工作。1985—1994年在中國(guó)科學(xué)院北京電子顯微鏡(開放)實(shí)驗(yàn)室任副主任、研究員。2001年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。2003年調(diào)入北京航空航天大學(xué),現(xiàn)任物理學(xué)科終身教授、校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任,微納測(cè)控與低維物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌)主任,中國(guó)科學(xué)院研究生院終身教授。
  回憶往昔:曲折的成長(zhǎng)歷程1932年,日本侵略中國(guó)的“一·二八”淞滬大戰(zhàn)前夕,我父母從上海市閘北區(qū)寶山路逃難,一路上忍受苦難和屈辱,最后暫住“法租界”。是年4月9日,我就在那里出生。
  高中畢業(yè)那年,正值1949年上海解放,面臨考大學(xué)報(bào)專業(yè)。想到日本侵略中國(guó)時(shí),飛機(jī)經(jīng)常在大中城市狂轟濫炸,而我們毫無還手之力。于是,我報(bào)考了上海交通大學(xué)的航空工程系等,立志發(fā)展我國(guó)的航空事業(yè)。最后我選擇了大連大學(xué),主要因?yàn)檫@是共產(chǎn)黨在解放區(qū)自己創(chuàng)辦的第一所正規(guī)大學(xué),為即將誕生的新中國(guó)培養(yǎng)建設(shè)人才。那時(shí),上海剛解放,去北方的火車尚未開通,路過南京時(shí),還遭到國(guó)民黨飛機(jī)的轟炸。到達(dá)天津后,又等了十來天,因?yàn)榕伦ゴ筮B再遭轟炸,最后決定還是繼續(xù)乘火車。在東北廣袤的土地上,只有我們這輛“專列”,邊修路,邊開車。晚間,我們就睡在車廂頂部的行李架和座位下面的地板上,終于在新中國(guó)成立前夕到達(dá)了大連。10月1日,我們這批大學(xué)生在大連火車站的廣場(chǎng)上,聆聽了毛主席在開國(guó)大典上的講話。
  從上大學(xué)起我曾有四次出國(guó)留學(xué)機(jī)會(huì),都因故未成。第一次是在1951年,由于中國(guó)當(dāng)時(shí)嚴(yán)重缺少石油,擬派我們?nèi)嗤瑢W(xué)去前蘇聯(lián)學(xué)習(xí)石油勘探,后來因計(jì)劃更改而未成行。第二次是在1956年,光機(jī)所選派去前蘇聯(lián)計(jì)量院學(xué)習(xí),因體檢發(fā)現(xiàn)視覺紅綠色弱,不合格而作罷。第三次是在1957年,擬去德國(guó)蔡司公司學(xué)習(xí)紅外光譜儀制造技術(shù),學(xué)了將近一年的德語,一切手續(xù)都已辦好,行李也送上了去德國(guó)的火車,終因蔡司公司不接受而告終。第四次是在1980年,北京科學(xué)儀器中心選派去法國(guó)進(jìn)修表面物理分析,在北京外國(guó)語學(xué)院學(xué)習(xí)法語半年多,因名額有限而作罷。雖然出國(guó)留學(xué)是我們這代人的夢(mèng)想,四次均未成行,十分遺憾,但我得以抓住機(jī)遇,在國(guó)內(nèi)發(fā)展,又多學(xué)了幾門外語,有了閱讀英、德和俄文的能力,使我在科研道路上走得更為順利。
  關(guān)于科研:鍥而不舍中取得累累碩果1949年末起,我?guī)煆摹皟蓮椧恍恰痹獎(jiǎng)?、兩院院士王大珩先生?952年跟隨先生到長(zhǎng)春籌建中國(guó)科學(xué)院儀器館(現(xiàn)長(zhǎng)春光機(jī)所)。1956年我國(guó)制定十二年科學(xué)技術(shù)遠(yuǎn)景規(guī)劃,由王大珩先生領(lǐng)導(dǎo)的儀器規(guī)劃小組提出要研制電子顯微鏡,我是小組的工作人員。而當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)顧問認(rèn)為:這難度太大,十二年內(nèi)中國(guó)是做不出來的,不要列入規(guī)劃。中國(guó)如要用,可向蘇聯(lián)購(gòu)買。但王先生并未因此而停止研制電子顯微鏡的步伐。
  1958年初,長(zhǎng)春光機(jī)所的大批人員去附近的“土頂子鄉(xiāng)”下放勞動(dòng)。不久“大躍進(jìn)”開始,“破除迷信,解放思想”,王大珩先生又大膽提出研制電鏡,邀請(qǐng)剛從德國(guó)留學(xué)回來在中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所工作的黃蘭友博士為負(fù)責(zé)人,張勁夫副院長(zhǎng)親自把武漢微生物研究所才從日本訂購(gòu)的中型電鏡借來作為參考。由于夜以繼日的艱苦奮斗和工作的高度協(xié)調(diào),經(jīng)過短短的72天,在1958年8月即制造成功我國(guó)第一臺(tái)電子顯微鏡,加速電壓50kV,分辨本領(lǐng)10nm。這臺(tái)電子顯微鏡作為光機(jī)所研制成功的“八大件”(指八項(xiàng)具有先進(jìn)水平的高檔光學(xué)儀器)之一,于當(dāng)年國(guó)慶節(jié)前夕在北京中關(guān)村展出。毛主席參觀了這個(gè)展覽會(huì),對(duì)這些科研成果倍加贊賞。是年11月,我一人去武漢歸還這臺(tái)日本電鏡,由于是被拆成零部件后再重新裝起來的,問題不少。機(jī)械泵也發(fā)生了故障,當(dāng)時(shí)真是“初生牛犢不怕虎”,我竟把它拆開,清洗精密的旋轉(zhuǎn)刮板后再裝起來;50kV高壓油箱內(nèi)出現(xiàn)放電現(xiàn)象,就打開這個(gè)不容許用戶觸動(dòng)的關(guān)鍵部件,過濾高壓變壓器油。經(jīng)反復(fù)調(diào)試,這臺(tái)電鏡的分辨本領(lǐng)終于恢復(fù)到原來的出廠指標(biāo)。
  1958年9月,長(zhǎng)春光機(jī)所決定自行設(shè)計(jì)研制100kV大型電子顯微鏡,成立電子顯微鏡研究小組,我任組長(zhǎng)和課題負(fù)責(zé)人,黃蘭友為技術(shù)負(fù)責(zé)人。由于我在研制檢流計(jì)時(shí)熟悉了磁路設(shè)計(jì),加上有關(guān)的光學(xué)知識(shí)和閱讀英、德、俄文的能力,參考了國(guó)外有關(guān)經(jīng)典文獻(xiàn)和當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的德國(guó)西門子公司Elmiskop型電子顯微鏡樣本,我們很快就完成了電子顯微鏡電子光學(xué)系統(tǒng)和電磁透鏡的設(shè)計(jì),并對(duì)機(jī)械和電子線路等提出了設(shè)計(jì)要求。電子顯微鏡研究小組與負(fù)責(zé)制造高壓和透鏡電源的上海精密醫(yī)療器械廠通力合作,經(jīng)過10個(gè)月的日夜奮戰(zhàn),1959年9月末,分辨本領(lǐng)優(yōu)于2.5nm、加速電壓100kV、放大倍數(shù)達(dá)10萬倍以上的我國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的XD-100型電子顯微鏡研制成功,被列為中國(guó)儀器儀表行業(yè)從仿制到自行設(shè)計(jì)制造的一個(gè)重要標(biāo)志和“中華人民共和國(guó)四十年重大科學(xué)技術(shù)成就”之一,并收入記載古今中外自然科學(xué)大事的《自然科學(xué)大事年表》。為在國(guó)慶十周年全國(guó)工業(yè)交通展覽會(huì)上展出,特別包租了一節(jié)火車車皮,我和負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)計(jì)的王宏義就坐在電子顯微鏡的包裝箱上,星夜奔赴北京。在展覽館安裝好后,發(fā)現(xiàn)冷卻水漏進(jìn)了物鏡線包,造成漏電。當(dāng)時(shí)已是放假前夕,我抱著十幾公斤重的物鏡找到兄弟單位用真空烘箱烘干,解決了問題。10月1日,這臺(tái)10萬倍電子顯微鏡作為一項(xiàng)重大科技成果,在北京展覽館中央大廳按時(shí)展出。曾朝偉用抓來的一只蚊子做樣品,觀眾十分好奇地排長(zhǎng)隊(duì)等待著用電子顯微鏡觀看蚊子翅膀上的“汗毛”,這種場(chǎng)面令我至今難以忘懷。當(dāng)天,天安門前舉行了國(guó)慶十周年慶祝大會(huì),這臺(tái)電子顯微鏡的巨大模型列在中國(guó)科學(xué)院游行隊(duì)伍最前面,接受了檢閱。
  1960年起我在國(guó)內(nèi)推廣電鏡設(shè)計(jì)制造技術(shù)。
  1964—1965年我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研究完成DX-2型高分辨透射電鏡,分辨率達(dá)當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平,并生產(chǎn)8臺(tái)。
  1965年,我在《科學(xué)儀器》雜志上發(fā)表了我國(guó)第一篇系統(tǒng)論述電鏡設(shè)計(jì)制造的論文,對(duì)國(guó)內(nèi)的電鏡研制工作起到了先導(dǎo)作用。
  1971年,北京市組織大規(guī)模集成電路會(huì)戰(zhàn),我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研制DB-1型電子束制版機(jī),采用倒立式電子光學(xué)系統(tǒng),用當(dāng)時(shí)國(guó)際上剛出現(xiàn)的激光材料石榴石YAG制成的單晶透明熒光屏,不僅分辨率高,而且激發(fā)出的陰極熒光也很強(qiáng),可用光學(xué)顯微鏡直接觀察電子束的聚焦情況,省去了兩個(gè)電磁放大透鏡,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,用計(jì)算機(jī)輸入自動(dòng)制版。比國(guó)外早10年創(chuàng)制出的這種YAG單晶高亮度顯示器件,分辨率比熒光粉高十多倍,現(xiàn)已應(yīng)用于多種電子成像系統(tǒng)。
  1974年,我們與中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所和第四機(jī)械工業(yè)部合作研制成功電子束大屏幕顯示儀。同年,我負(fù)責(zé)指導(dǎo)北京儀器廠研制磁偏轉(zhuǎn)“e”形電子槍蒸發(fā)裝置,解決了MOS電路鍍膜工藝問題。1975年北京市組織鑒定,生產(chǎn)了200余臺(tái),成為該廠的重要產(chǎn)品。
  1975年,我指導(dǎo)并參加研制完成我國(guó)第一臺(tái)掃描電鏡(DX-3型),負(fù)責(zé)人是我的第一位研究生葛肇生,獲1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)成果獎(jiǎng)。1976-1977年我還負(fù)責(zé)研制X射線波譜儀,并和同軸光學(xué)顯微鏡一起配裝在掃描電鏡上,發(fā)展成DX-3A型分析掃描電鏡,獲1978-1979年中國(guó)科學(xué)院重大科技成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該型掃描電鏡生產(chǎn)近百臺(tái),并向國(guó)內(nèi)其他單位推廣生產(chǎn)。
  1984年,我和北京燕山科學(xué)儀器開發(fā)公司共同研發(fā)的陰極發(fā)光儀,在礦物、巖石及半導(dǎo)體領(lǐng)域中應(yīng)用甚廣,先后生產(chǎn)29臺(tái)。獲1990年北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。
  1985年,中國(guó)科學(xué)院北京電子顯微鏡(開放)實(shí)驗(yàn)室(BLEM)成立,依托在中國(guó)科學(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心(KYKY)。我提出研制掃描隧道顯微鏡(STM),得到了主任郭可信院士的大力支持。1987年7月去美國(guó)參加第二屆國(guó)際STM會(huì)議,我主動(dòng)邀請(qǐng)當(dāng)時(shí)在美進(jìn)修的中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所白春禮博士回國(guó),參加BLEM自行設(shè)計(jì)制造的STM的調(diào)試工作,共同發(fā)展我國(guó)的STM事業(yè)。1987年11月,這臺(tái)STM在國(guó)內(nèi)首次獲得石墨表面原子像,橫向和縱向分辨本領(lǐng)分別為0.1nm和0.01nm,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,并生產(chǎn)了10臺(tái)。獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
  1991-1993年,我在BLEM又提出并與大連理工大學(xué)物理系合作、研制完成我國(guó)第一臺(tái)光子掃描隧道顯微鏡,圖像橫向分辨本領(lǐng)優(yōu)于10nm,縱向分辨本領(lǐng)為1nm,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。獲中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。
  1993年,我主持完成了原子力顯微鏡的研制工作。關(guān)于北航:
  到北航工作是我的又一次創(chuàng)業(yè)機(jī)遇1964年,我從長(zhǎng)春調(diào)到北京工作,住在中關(guān)村。每次從家到北京大學(xué)第三醫(yī)院就醫(yī),都騎自行車從北航的北門進(jìn),東南門出,回來時(shí)途經(jīng)北門內(nèi)馬路兩側(cè)的菜攤買菜回家。我還常帶著孩子們參觀北航校園,對(duì)所陳列的飛機(jī)特別感興趣,目睹了北航幾十年的發(fā)展,有著深厚的感情。
  1994年4月,我在中國(guó)科學(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心退休。此后,我并未停止科學(xué)研究的腳步。2001年10月我當(dāng)選為中國(guó)工程院院士,獲得了重新工作的機(jī)會(huì)。2003年10月我有幸受聘于北京航空航天大學(xué),任教授、校學(xué)術(shù)委員會(huì)委員和理學(xué)院物理研究所所長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)了我54年前報(bào)考航空工程系為祖國(guó)航空事業(yè)服務(wù)的愿望,這是我的又一次創(chuàng)業(yè)機(jī)遇。對(duì)此,我十分珍惜,兢兢業(yè)業(yè),只爭(zhēng)朝夕,盡自己最大的力量做好工作:開拓學(xué)科方向,注重優(yōu)秀人才的引進(jìn)、年輕教師和研究生的培養(yǎng),組建科研團(tuán)隊(duì),建立科研基地“北航微納測(cè)控研究中心”和“微納測(cè)控與低維物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”;已獲國(guó)家自然科學(xué)基金和科學(xué)技術(shù)部等的多個(gè)專項(xiàng)資助;發(fā)展我國(guó)電子顯微鏡和掃描探針顯微鏡等超顯微鏡制造事業(yè)和空間納米測(cè)控技術(shù)。
  關(guān)于未來:在北航這片熱土上為建設(shè)我國(guó)超顯微鏡制造事業(yè)而奮斗顯微鏡是人類認(rèn)識(shí)微觀世界的有力工具。光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn),使人們發(fā)現(xiàn)了被稱為十九世紀(jì)三大發(fā)現(xiàn)之一的生物細(xì)胞,對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)極大的飛躍。誕生于1932年的電子顯微鏡和1982年的掃描隧道顯微鏡,分別作為顯微鏡發(fā)展史上的第二和第三個(gè)里程碑,促進(jìn)了納米科技的誕生和持續(xù)發(fā)展,其發(fā)明者共享了1986年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
  科學(xué)無國(guó)界,而科技工作者是有國(guó)家的。我應(yīng)該報(bào)效祖國(guó),我的事業(yè)在中國(guó)。五十余年來我有幸奉獻(xiàn)于中國(guó)超顯微鏡的研制事業(yè),取得了一些成果,當(dāng)選為中國(guó)工程院院士,這給了我極大的榮譽(yù)。但遺憾的是,我畢生為之奮斗的國(guó)產(chǎn)電鏡和掃描探針顯微鏡制造事業(yè),由于種種原因,產(chǎn)品的質(zhì)與量至今還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)家的廣泛需求。
  不僅是國(guó)產(chǎn)電鏡和掃描探針顯微鏡,目前整個(gè)中國(guó)科學(xué)儀器制造行業(yè)都面臨極大的挑戰(zhàn)。國(guó)外廠商對(duì)中國(guó)的策略往往是,你不能制造的精密儀器,他要高價(jià),甚至不賣給你;當(dāng)你有能力制造時(shí),他以低價(jià)銷售給你,打垮你,讓你難以發(fā)展。因此,我們必須自強(qiáng)自立。電子顯微鏡,從1958年開始我國(guó)就可以獨(dú)立制造,但穩(wěn)定性、可靠性不如國(guó)外產(chǎn)品。要解決這些問題不是一日之功。生產(chǎn)高質(zhì)量?jī)x器的關(guān)鍵在于建立一條完整的科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)鏈。從材料的選擇、加工工藝,到整機(jī)的裝配調(diào)試,每一個(gè)零部件都需要注意,每一個(gè)細(xì)節(jié)都需要精益求精,需要一整套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),才能獲得高指標(biāo)、高可靠性。我們需要一個(gè)打基礎(chǔ)的過程,一個(gè)積累的過程,而這樣積累的過程是難以跨越的。只有選擇性地把某些儀器做到滿足國(guó)內(nèi)需求,減少對(duì)國(guó)外的依賴;打好基礎(chǔ),逐步發(fā)展我們的技術(shù)特色;利用我國(guó)已領(lǐng)先的新原理、新材料等來制造新儀器,爭(zhēng)取一部分先超越;中國(guó)的科學(xué)儀器制造事業(yè)才能逐漸強(qiáng)大起來。
  為此,我與王大珩等院士在2003年1月,向國(guó)家呈交了“建立我國(guó)自己的納米測(cè)量?jī)x器和納米加工裝備制造業(yè)”的《工程院院士建議》,2006年初又提出了《振興我國(guó)的電子顯微鏡制造事業(yè)》的展望:
  1.發(fā)展具有自己特色、先進(jìn)的多功能亞埃(<0.1nm)分辨率、亞eV級(jí)像差校正電子顯微鏡,實(shí)現(xiàn)我國(guó)在納米尺度表征與度量的高端突破;2.整合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有基礎(chǔ),形成有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的電子顯微鏡規(guī)模產(chǎn)業(yè);3.創(chuàng)建電子顯微鏡研發(fā)團(tuán)隊(duì),建立具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的電子顯微鏡研發(fā)平臺(tái)和基地。
  目前,我國(guó)的電子顯微鏡制造事業(yè)與空間納米測(cè)控技術(shù),都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,不能滿足國(guó)家的需要,中國(guó)必須建立一個(gè)或幾個(gè)電子顯微鏡的生產(chǎn)企業(yè)(包括向國(guó)外購(gòu)買,合建),北航也急需在已有基礎(chǔ)上建立一支研發(fā)電子顯微鏡的專業(yè)隊(duì)伍,重視工程技術(shù)并與有關(guān)單位密切合作。我也將在北航這片熱土上為中國(guó)超顯微鏡制造事業(yè)的發(fā)展而繼續(xù)努力,奉獻(xiàn)余生。
  寄語北航:獻(xiàn)給莘莘學(xué)子首先,關(guān)于外語學(xué)習(xí)。如今是一個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代,掌握一門外語是這個(gè)時(shí)代的人才所必備的技能,無論今后的從業(yè)方向是自然科學(xué),還是社會(huì)科學(xué),學(xué)好外語都是大學(xué)生的一項(xiàng)基本任務(wù)。不過,語言畢竟只是一種工具,不是目的,最終還是要學(xué)以致用,精益求精。
  其次,關(guān)于國(guó)家、集體與個(gè)人。個(gè)人利益應(yīng)該服從國(guó)家集體的需要,一切從國(guó)家集體出發(fā)。1982年《電子顯微學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊時(shí),錢臨照院士和我分別為正、副主編,我負(fù)責(zé)日常工作。不久,錢老主動(dòng)提議讓我任主編。但我堅(jiān)持由德高望重的錢老任主編有利于辦好刊物,自己則一定努力當(dāng)好助手,如此延續(xù)十幾載,于1996年我才接任主編。當(dāng)代大學(xué)生也應(yīng)該以國(guó)家集體利益為重,培養(yǎng)自己的愛國(guó)主義精神。
  再次,關(guān)于專業(yè)技術(shù)工作與社會(huì)兼職。自1980年起,我積極參加了中國(guó)電子顯微鏡學(xué)會(huì)和《電子顯微學(xué)報(bào)》的創(chuàng)籌建工作,歷任電子光學(xué)與儀器委員會(huì)主任、常務(wù)理事、副秘書長(zhǎng)、《電子顯微學(xué)報(bào)》副主編、主編和北京分析測(cè)試學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)暨展覽會(huì)(BCEIA)學(xué)術(shù)秘書等職,花費(fèi)了不少時(shí)間和精力。作為中國(guó)電子顯微鏡學(xué)會(huì)和BCEIA的代表,多次出國(guó)訪問講學(xué)、參加學(xué)術(shù)會(huì)議,得以開闊眼界、廣交朋友,及時(shí)了解國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)。這對(duì)我能在中國(guó)率先完成掃描隧道顯微鏡等最新儀器的研制工作大有幫助。適當(dāng)?shù)纳鐣?huì)兼職與專業(yè)技術(shù)工作可以相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)。因此我認(rèn)為北航的學(xué)子們也應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)好科研工作與社會(huì)兼職的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)多面的共贏。
  最后,關(guān)于“成功之路”。我認(rèn)為一個(gè)人在“天賦”和社會(huì)環(huán)境已定的情況下,必須學(xué)風(fēng)端正,兢兢業(yè)業(yè);打好基礎(chǔ),創(chuàng)造條件;抓住機(jī)遇,探索創(chuàng)新;拼搏奉獻(xiàn),鍥而不舍,才能有所建樹。希望與北航莘莘學(xué)子共勉?。ㄒ︱E恩)