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我与军工业的不解之缘

王成智 清华校友总会订阅号
2024-08-26



他是国产四极质谱仪开荒者,使我国成为世界第三个拥有这种仪器的国家。

他直接面对军工产业科研和制造中的问题,提出解决方案并独自完成。

他是清华大学1959级无线电电子学系校友王成智,能为祖国的军工业做贡献,他引以为豪!


我的老家在南京江北浦口区,这里是从北方到南京江南地区的必经之路。历史上项羽兵败垓下乌江自刎、朱元璋起兵反元都在这一带;这里是清军围攻太平天国的八旗军混住地,故有“花旗营”村名;抗日战争时期,新四军经常到我家前面的津浦铁路,扒铁轨、割电话线;淮海战役期间,每天都有飞机在村上空飞行;解放军逼近南京时,与国民党军在村边交战,在我家房屋墙上留下枪弹孔,在邻居家门前留下一个迫击炮弹坑。


儿时的耳闻目睹,让我对打仗、枪炮、飞机留下深刻印象,对军工武器产生浓厚兴趣。高中毕业报考大学,我一心想学军工,清华的工程物理、无线电、北航的飞机都是首选专业。经老师指导,我最后报了清华无线电电子学,因为这个系有雷达和通信专业。


2009年9月,无线电1965届06、07两班校友聚会母校。2排左6为王成智学长


1959年,我如愿进入清华无线电电子学系,但二年级分专业时,没分到有雷达和通信的无线电技术专业,而是电真空器件专业,虽然也属军工,但总觉得没深入。


转机是到五年级开始的毕业设计,我毕业设计的题目是“四极滤质器性能的实验研究”。四极滤质器是德国玻恩大学教授Paul 1953年提出的一种新的质谱仪原理,他的这项发明推动了质谱学的发展,后来在有机化学质谱分析方面形成一统天下的格局,并获得1988年度诺贝尔物理学奖。20世纪60年代初,仪器化还在初始研究阶段。1963年,查良镇老师以学生“真刀真枪”毕业设计的方式,一届接一届开展研究,初衷是想做成真空残余气体分析器,因为电真空器件里残余的氧一类的气体会影响器件寿命。


我是这接力的第二棒。我在实验研究期间,看到了仪器的性能和制造技术能达到的可行性,随即与北京分析仪器厂开展“厂校协作”。1965年毕业,我带着这个项目进了北京分析仪器厂,进入质谱仪器行业。


王成智学长(左1)为北大学员讲解四极质谱仪(1966年)


1966年,我们做成性能样机,1968年仪器化,做出国内第一个残余气体分析器,使我国成为世界第三个拥有这种仪器的国家。当时这个仪器作为商品,被卖给广播科学研究所,用于大功率发射电子管的排气分析。电子管尤其是大功率的,也都是雷达的核心器件,应该说我已开始为军工产业服务了。


到1975年又做成两个型号的仪器,共生产100多台,许多用于军工科研,如激光分离同位素。1991年,我调入中科院北京科学仪器研制中心,从事质谱仪的分支氦质谱检漏仪的开发。氦质谱检漏是检漏灵敏度最高的仪器。我主持设计了国内第一个采用涡轮分子泵真空系统的氦质谱检漏仪,其产品广泛用于有真空密封要求的产业:航空航天、能源电子、空调制冷及保温用具,如:火箭燃料仓、核材料生产线、核材料容器和电子器件等。不过,我觉得这些都是间接的,是集体的贡献。


后来的几件事纯属“单挑”,我一个人直接面对军工产业科研和制造中的问题,提出解决方案,独自完成。


1996年,王成智学长在中科科仪质谱仪展台


1995年,核工业部某厂改进生产线,把以往手工操作的核武器材料生产过程提升为自动操控。此前他们用热导法未成功,主管生产的副厂长和技师来北京咨询解决办法。我前往西北荒漠考察了这个生产线,提出用质谱法解决,设计制作了一台专用质谱仪。由于采样系统不合适,第一次安装运行不成。改变采样方式后,第二次安装运行获得了成功。当屏幕实时显示出材料纯度及其急剧变化的过程时,从未知道这一过程的厂方人员欣喜异常,我也很得意。


2002年,我参加总装备部某研究所的有关双壳体密封性检测的鉴定会,我在会上提出的意见引起他们的注意。一年后他们找到我,咨询“烟”泄漏的研究,事关潜艇安全。烟是含固体颗粒的气,量化单位是mg/m3,与通常的纯气体不同,用于定量的标准漏孔是关键环节。我设计了漏孔的结构、制作和测定漏孔大小的方法,帮他们顺利地完成这项研究。


2003年,参加电子系学生硕士论文答辩会,左3为王成智


2003年,第一艘载人飞船神舟五号发射前,航天部发现用在飞船上的电池有电解液泄漏的痕迹。事态严重,美国“挑战者”号航天飞机就是因泄漏造成机毁人亡的。必须对这一批电池逐个检测,确定有无泄漏。他们召集贵州电池生产厂和北京上海的有关专家商讨检测办法。因为电池的外壳已用氦质谱检漏仪检测过,问题出在加注电解液后的封口。对此,依靠抽空检漏的氦质谱检漏仪无能为力。我根据泄漏的电解液(亚硫酰氯)与空气中的水气反应生成二氧化硫这一化学反应,制定了一个累积法检测二氧化硫的方案,从北京分析仪器厂找到一种荧光法检测仪器,该仪器有极高的灵敏度(1ppb),每10分钟可检测一个电池。结果,用了三天把所有电池测了一遍,排除了隐患,保证了神舟五号如期发射。


2004年,我被老东家北京分析仪器厂找去,参与和指导他们研制用于防化检测的质谱仪。这是专用四极质谱仪,安装在装甲车上,巡检战场地面化学战剂(沙林、梭曼、VX等)。当时只有德国一家公司在做,每台售价500万,问题是战时会被禁运,重要技术装备必须立足国产。因为四极质谱仪性能和制造技术已很成熟,我的工作主要是设计总体方案、封闭式真空系统、减重和抗震结构。工作一直持续到2016年,最后完成了仪器定型投产。


时代赋予了我这么多好机遇,能为祖国的军工业做些事,我引以为豪。


在新中国成立75周年之际,

校友总会特别策划

“向祖国报告”系列报道。


时代洪流中,

清华人在各自岗位上笃行奋斗,

始终与祖国同向同行。


行动是最好的表白。

向祖国报告,

清华人准备好了!



来源 | 《清华校友通讯》2023年冬季号(复96期)







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