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在第六屆 “逐夢(mèng)光電"等離子體先進(jìn)光譜診斷技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)探討會(huì)上，卓立漢光對(duì)話(huà)清華大學(xué)王新新教授。這位深耕氣體放電與光譜診斷領(lǐng)域三十余年的學(xué)者，分享了研究歷程、技術(shù)突破與行業(yè)展望，為我們揭開(kāi)該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)。
老師簡(jiǎn)介：王新新，清華大學(xué)教授，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)闅怏w放電等離子體、介質(zhì)阻擋放電、氣體放電相似性、脈沖功率技術(shù)、X箍縮、Z箍縮。
緣起：從讀博選擇到深耕堅(jiān)守
1978 年，王新新考入清華大學(xué)電機(jī)系，1983 年本科畢業(yè)時(shí)因無(wú)推免政策，選擇考研深造。當(dāng)時(shí)高壓研究所僅氣體放電領(lǐng)域先驅(qū)楊金基教授能招博士，為繼續(xù)讀博，他選擇這一方向 —— 跟隨其他老師讀碩士 3 年即畢業(yè)，而隨楊教授可連貫開(kāi)展研究。考試達(dá)標(biāo)后，他正式踏入該領(lǐng)域。
真正讓他扎根的，是核聚變能源的吸引力。楊金基教授曾提及，聚變能源取之不盡，且預(yù)測(cè) 2040 年或?qū)崿F(xiàn)能量收支平衡，這讓他充滿(mǎn)動(dòng)力。1983 年至 1990 年，他的碩士、博士研究均圍繞等離子體焦點(diǎn)展開(kāi)。
博士畢業(yè)后，王新新赴物理所跟隨蔡世東先生做兩年博士后，后按約定回清華，主攻高溫氣體放電與等離子體焦點(diǎn)，還拿下首*國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目 “等離子體焦點(diǎn)強(qiáng)脈沖中子源"。1994-1998 年，他赴德國(guó)三所高校相關(guān)研究所研究高溫等離子體，回國(guó)后仍留清華：“研究多年，感情深厚，不想換方向"。
2000年后，介質(zhì)阻擋放電受關(guān)注。低溫等離子體門(mén)檻低、更重應(yīng)用，2005 年王新新申請(qǐng)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目研究該技術(shù)，團(tuán)隊(duì)自此兼顧高低溫等離子體。
如今，低溫等離子體雖應(yīng)用廣卻多停留在實(shí)驗(yàn)室，僅半導(dǎo)體領(lǐng)域落地成熟；曾為典型應(yīng)用的等離子體彩電，因不敵液晶、量子點(diǎn)電視被淘汰。團(tuán)隊(duì)當(dāng)前低溫研究聚焦半導(dǎo)體核心需求，如分子激光用于光刻機(jī)、激光維持等離子體檢測(cè)芯片缺陷。
高溫等離子體研究近年再升溫：國(guó)內(nèi)外看好核聚變能源并加大投入。過(guò)去團(tuán)隊(duì)與九院、西北核技術(shù)研究所合作，帶國(guó)防背景；如今，一名畢業(yè)學(xué)生與彭先覺(jué)院士合作成立 “安東聚變公司"，首筆募資過(guò)億，計(jì)劃在太倉(cāng)開(kāi)展 Z 箍縮核聚變研究，還擬與團(tuán)隊(duì)合作推進(jìn) “剪切流穩(wěn)定的 Z 箍縮"。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的 “無(wú)極 Z 箍縮"，可產(chǎn)紫外光源用于芯片檢測(cè)。
技術(shù)突破：Z 箍縮與 X 箍縮的應(yīng)用探索
Z 箍縮是核聚變研究的關(guān)鍵方向。上世紀(jì)五六十年代它已用于核聚變，但因不穩(wěn)定、難達(dá)點(diǎn)火溫度與約束條件，轉(zhuǎn)而用于產(chǎn)生強(qiáng)脈沖中子源和 X 射線(xiàn)源。
2000 年后，團(tuán)隊(duì)用納秒脈沖改進(jìn)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，大幅提升 Z 箍縮的 X 射線(xiàn)強(qiáng)度，還克服部分不穩(wěn)定性。其電能到 X 射線(xiàn)的轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)高于激光，業(yè)界開(kāi)始嘗試用它替代高能量脈沖激光，搭建可控慣性約束核聚變?cè)O(shè)施。
團(tuán)隊(duì)研發(fā)的 “X 箍縮源" 更具產(chǎn)業(yè)化潛力：以?xún)筛徊娉?X 形的細(xì)絲為驅(qū)動(dòng)負(fù)載，電流要求低、設(shè)備體積小，焦點(diǎn)固定在 X 形交點(diǎn)（微米級(jí)點(diǎn)源，遠(yuǎn)小于醫(yī)院鉬靶 X 射線(xiàn)源的毫米級(jí)），成像分辨率更高。
普通 X 光靠 “吸收差成像"，對(duì)肌肉等軟組織成像模糊；X 箍縮產(chǎn)生的相干光，可通過(guò) “X 光干涉成像" 捕捉相位變化，呈現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu) —— 團(tuán)隊(duì)曾用它拍蚊子，連其腹中卵都清晰可見(jiàn)。此前，團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院合作，擬申請(qǐng)國(guó)家自然科學(xué)基金推進(jìn)醫(yī)療應(yīng)用，雖進(jìn)答辯環(huán)節(jié)卻未落地，但 X 箍縮的醫(yī)療潛力已獲認(rèn)可。
行業(yè)現(xiàn)狀：梯隊(duì)建設(shè)與設(shè)備協(xié)同
在人才梯隊(duì)建設(shè)上，不同單位差異顯著。王新新認(rèn)為，這種人才流動(dòng)雖反映頂尖高校留人難題，卻也能調(diào)節(jié)區(qū)域人才平衡，讓學(xué)生找到適配崗位，屬社會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整的自然結(jié)果。
在研究設(shè)備上，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的馬赫曾德激光干涉儀，解決了等離子體放電 “重復(fù)性差" 的痛點(diǎn) —— 放電過(guò)程僅幾十納秒，且每次狀態(tài)不同，需在同一放電中連續(xù)成像。傳統(tǒng)干涉儀僅能拍單幅圖，團(tuán)隊(duì)在單臺(tái)激光器基礎(chǔ)上改進(jìn)：將激光分三路，30% 直接成像，剩余 60% 經(jīng)鏡子反射延遲后分兩次成像；同時(shí)控制光束間距、帶角度入射，最終清晰捕捉等離子體鞘層變化。
對(duì)于卓立漢光的分幅相機(jī)，王新新明確其與干涉儀 “互補(bǔ)非替代"：分幅相機(jī)擅長(zhǎng)拍可見(jiàn)光圖像，而干涉儀可通過(guò)阿貝爾反變換獲取 “等離子體電子密度空間分布"，這是 ICCD 相機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。團(tuán)隊(duì)現(xiàn)開(kāi)展介質(zhì)阻擋放電研究時(shí)，兩類(lèi)設(shè)備會(huì)配合使用。
展望：國(guó)產(chǎn)化設(shè)備與行業(yè)方向
談及國(guó)產(chǎn)化光譜診斷設(shè)備，王新新指出，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)設(shè)備水平已大幅提升，且國(guó)際形勢(shì)帶來(lái)機(jī)遇，但 “進(jìn)口更好" 的慣性思維仍是挑戰(zhàn)。
他建議從三方面發(fā)力：控成本：以高性?xún)r(jià)比打開(kāi)市場(chǎng)，積累口碑后再調(diào)價(jià)格；強(qiáng)售后：進(jìn)口設(shè)備維修常受制約，國(guó)產(chǎn)設(shè)備維修便捷，可成優(yōu)勢(shì)；融 AI：過(guò)去分析光譜需查厚重手冊(cè)，如今有美國(guó) NIST 光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，可開(kāi)發(fā) AI 識(shí)譜軟件，建 “光譜字典" 數(shù)據(jù)庫(kù)，大幅提升研究效率。
對(duì)于行業(yè)未來(lái)，他強(qiáng)調(diào)三大方向：一是光譜診斷需強(qiáng)化 “硬件 + 軟件" 融合，重點(diǎn)突破 AI 識(shí)譜；二是高溫等離子體聚焦核聚變落地，聯(lián)合高校、企業(yè)推進(jìn) “基礎(chǔ)研究 - 技術(shù)攻關(guān) - 產(chǎn)業(yè)化" 銜接；低溫等離子體深耕半導(dǎo)體、醫(yī)療，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)化；三是加強(qiáng)梯隊(duì)建設(shè)與跨單位合作 —— 頂尖高校需想辦法留青年人才，各單位共享數(shù)據(jù)與設(shè)備，避免重復(fù)研發(fā)，形成行業(yè)合力。
三十余載深耕，王新新教授的研究始終與領(lǐng)域發(fā)展同頻。在核聚變、半導(dǎo)體、醫(yī)療等需求驅(qū)動(dòng)下，他與團(tuán)隊(duì)的探索，仍在為氣體放電與等離子體領(lǐng)域書(shū)寫(xiě)新篇。
【致卓立漢光的同行者】
感恩相伴，不負(fù)信賴(lài)！
【王老師簡(jiǎn)介】
王新新，清華大學(xué)教授，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)闅怏w放電等離子體、介質(zhì)阻擋放電、氣體放電相似性、脈沖功率技術(shù)、X箍縮、Z箍縮。
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