我国第一台高速摄影机，记录了这历史性的一刻！ | 科技自立自强之路

1964年10月16日，罗布泊

我国第一颗原子弹爆炸成功的现场

所有人都在庆祝

有一个人心里却很忐忑

中国科学院西安光学精密机械研究所

（以下简称“西安光机所”）

研究员蒋森林回忆当时的心情：

“一边为原子弹爆炸试验成功而欣喜若狂

另一边又很担心我们的设备是否完成了任务。”

两天后，好消息终于传来——

西安光机所的两型高速摄影机

均拍到图像了！

这个让世界对中国刮目相看的历史性一刻

也成了西安光机所科研人员

职业生涯的“高光时刻”

1956年

毛泽东主席在中央政治局扩大会议上提出：

“我们要不受人家欺负

就不能没有这个东西（原子弹）。”

集结全国各方力量

一场攻关大作战就此拉开序幕

判断原子弹爆炸成功的一个关键判据

就是用科学手段记录爆炸初期火球扩展情况

这个手段非高速摄影技术莫属

高速摄影，俗称“慢动作”摄影

即把瞬时高速动作放慢

捕捉人眼看不见的精彩瞬间

进而揭示底层物理规律

为解决用于核爆试验必需的

高速摄影设备和耐辐照光学材料问题

1962年，中国科学院和第二机械工业部决定

成立中国科学院光学精密机械研究所西安分所

（1970年更名为“中国科学院西安光学精密机械研究所”沿用至今）

由此，我国的高速摄影技术研究正式起航

西安光机所首任所长龚祖同有一句名言：

“以祖国的需要为我们的方向。”

研制我国第一台高速摄影机

服务我国第一次原子弹爆炸试验

就是西安光机所成立之初的首要任务

▲由克尔盒型、ZDF-20型组成的我国第一台高速摄影机。

一穷二白的科研条件、极其有限的技术积累

高速摄影机，怎么搞？

1963年初

龚祖同提出研制“三幅电光快门高速相机”计划

在一次瞬态过程拍摄中获得三幅不同时刻的图像照片

每台相机的曝光时间都要达到1微秒

这就是后来广为人知的单片克尔盒高速摄影机

同时被列入任务的

还有ZDF-20型高速摄影机

两种设备各具特点

克尔盒高速摄影机是微秒量级

拍摄图片画幅更大，但只有4张

后者虽然时间分辨率为亚微秒

但可以连续拍数十张

西安光机所准备用“双保险”方式

以我国第一台高速摄影机之名

奔赴罗布泊，对准原子弹

记录历史性的一瞬

▲单片克尔盒高速摄影机。

单片克尔盒高速摄影机研制的其中一个难题

是克尔盒硝基苯提纯和盒体玻璃窗封结

西安光机所研究员侯洵接下了这个重任

在解决盒体玻璃窗封结问题时

为将玻璃片粘结在盒体上

必须使用煤气进行热加工

而当时的西安根本没有煤气

于是侯洵和同事们采用了一个“土办法”

用自制的设备配出了煤气

另一个难题是快门的触发机制

即产生时长1微秒、电压3万伏的强电场高压脉冲

西安光机所安排蒋森林等5人小组

进驻一家生产雷达的工厂

开始关键技术攻关

每天早8点进厂，晚10点出厂

干了2个多月

终于解决了瞬时高压产生的难题

▲ZDF-20半周等待型转镜式高速摄影机。

1964年6月初

核爆指挥部命令下达

两型共10台高速摄影机被运到基地进行最后调试

蒋森林、赵宗尧、魏顺根、袁祖扬四人

一同来到马兰基地

为我国第一次核爆试验“保驾护航”

试爆原子弹被安放在一百多米高的铁塔上

高速摄影机布置于距铁塔10公里外的工壕

工壕有专门的窗口供各种测试设备瞄准铁塔顶部

 高速摄影机分别布置在两个工壕内

确保万无一失

1964年10月16日15时

中国第一颗原子弹爆炸试验成功

两型高速摄影机成功拍摄到

原子弹爆炸初期火球扩展的系列图像：

单片克尔盒高速摄影机拍摄到4幅照片

ZDF-20型高速摄影机拍摄到62幅照片

获得早期火球表观温度变化、

火球半径随时间变化等重要数据

圆满完成光测任务

1966年

西安光机所又研制出ZDF-250型高速摄影机

参加1967年6月17日我国首次氢弹试爆

并圆满完成光测任务

说起当年的场景

西安光机所研究员陈中仁依然动情：

“当时任务紧迫但条件有限

研究人员都挤在首栋综合科研楼621楼

宿舍就是办公室

房间里放着几张二斗桌

光学设计靠翻五位对数表

机械设计全靠绘图仪、鸭嘴笔

电路系统靠电烙铁手工焊接

唯一一台手摇台式计算机就是所里最先进的设备了”

▲西安光机所开展高速摄影机总体试验的621楼（首栋综合科研楼）。本文图片均由西安光机所提供

一部又一部高速摄影机走出621楼

完成了一项又一项国家重大任务

实现了一个又一个“第一次”

1985年

“现代国防试验中的动态光学观测和测量技术”项目

荣获“国家科技进步特等奖”

其中包含了西安光机所的18种高速摄影机

在科技自立自强的征程上

他们趟出了一条中国人自己的道路

阅读全文请见

来源：中国科学报

责任编辑：王颖