--记创新发展中的北京离子探针中心

      党的“十八大”报告提出了“实施创新驱动发展战略”，正是在“创新”理念的指引下，我们国家近些年来，在众多科技领域都 取得了令人欣慰的突破和发展。在这当中，“上天入海”等创新领域因为公众关注度高，便广为社会和大众所知，而在一些基础科研领域，尽管不太为普通人所了 解，但其“创新发展”所取得成绩的意义，也一样是“怎么评价都不为过”。在这当中，北京离子探针中心十余年的发展历程和其领军人物的突出贡献尤其值得人们 关注。

       一座实现由追赶到超越的实验室

     2012年6月14日，中国工程院院长周济、国土资源部部长徐绍史和院士们参观北京离子探针中心时，中心主任刘敦一研究员(左一)介绍情况。

2012年，我国第一台高压脉冲岩石破碎机在北京离子探针中心安装验收并投入使用，右一为北京离子探针中心主任刘敦一研究员。

       2013年初，当北京离子探针中心(以下简称中心)的年度总结“新鲜出炉”后，人们“照例”从中看到了这样一组数 字：2012年中心的核心仪器运转时间为5580个机时，远超管理部门要求的1600个机时的标准。说“照例”，是因为中心的核心仪器运转的效率在国际同 类仪器中间，已保持了十多年的最高水平，每年都成为世界上运行效率最高的质谱仪。中心成立十多年来，其卓有成效的工作，不仅填补了我国在相关学科的空白， 而且在一些研究领域还实现了对国际先进水平的赶超。中心不仅多年前便被国外同行誉为“已经跻身世界最著名地质年代学实验室的行列，是世界上运行最成功的实 验室之一”，而且凭借其旺盛的创新能力，还使中心成为国际一流地学实验室中的一颗“常青树”。

       中心成立于2001年12月18日，是由科技部命名的国家大型科学仪器中心，其主要的研究领域包括：地质年代学和宇宙年 代学研究、定年新技术新方法、矿物微区稀土地球化学研究，及解决重大地球科学研究课题中的时序问题等，同时还从事科学仪器研发。中心的核心仪器是分别于 2001年和2005年从澳大利亚购买的两台“高分辨二次离子探针质谱计(SHRIMPⅡ)”。

       中心引进第一台SHRIMPⅡ时，由于价格昂贵，当时这台仪器是世界同类仪器中的第9台，发展中国家的唯一一台。因此 SHRIMPⅡ的引进和2001年“北京离子探针中心”正式挂牌运行，当时被认为是我国地球科学发展史上具有里程碑意义的事件。但现在看来，这绝不仅仅是 是引进了一台设备和利用这台设备上开展了科学研究这么简单，中心十多年来成功运行取得的成绩之大、影响之广，远超当初人们所料：

       ——当第一台SHRIMPⅡ来到中心安家落户，各项工作刚开始起步时，其他发达国家的SHRIMPⅡ已成功运行了多年， 但中心主任刘敦一研究员带领团队凭借后发优势和良好的运行机制，奋起直追，不仅迅速赶上了发达国家对SHRIMPⅡ的应用水平，而且在很多方面都超过了国 外同类实验室。这不仅仅体现在使用效率上，还体现在技术人员对设备正常运行的强大保障能力上。“日本也有一台高分辨离子探针质谱，每次坏了都得花很多 钱请厂家过去修。但我们的技术人员自己就完全可以做好维护工作。”对于中心技术人员出色的工作，刘敦一充满着自豪感。

     然而，中心的技术工作并没有仅停留在保障核心设备的正常运行上，在熟悉了SHRIMPⅡ的工作原理和性能后，刘敦一带领技术人员又开始研发具有自主知识产权的新技术和新仪器。

      “离子探针远程共享系统” 被国际同行称为“中国人开创的一项新技术”， 这项世界首创的研究成果打破了科研仪器使用的时空界限，不仅为国家类似装备的应用提供了示范，还为我国大型科学仪器设备资源的数字化，虚拟化与网络化提供 了新的解决思路。目前，以远程控制系统为技术基础建立起的中心网络虚拟实验室，已实现了与澳大利亚珀斯Curtin理工大学SHRIMPII双向互控，与 巴西圣保罗大学、加拿大安大略省地质调查局(OGS)、宜昌地质矿产研究所、南京大学等多家科研机构之间实现了单向控制。

      中心在“十一五”期间，联合中国计量科学研究院，中科院大连化物所，复旦大学等单位圆满地完成了国家科技支撑计划课题 “二次离子质谱仪器核心技术及关键部件研究与开发”(刘敦一为课题第一负责人)。完成了大型二次离子质谱仪器关键部件的研制，包括离子源、精密三维样品台 和自动换样系统，并构建了一套仪器研发平台，包括真空系统和各种供电和测量、控制电路等。

      目前，由中心联合其他科研单位共同承担的科技部国家重大科学仪器设备开发专项项目——同位素地质学专用TOF-SIMS 科学仪器的研发进展顺利，现在已完成整体设计并送交加工。这将是世界上第一台专门用于地学领域的TOF-SIMS，最终它的研制成功，不仅将会在国际地学 界产生重大影响，而且对中国相关一系列仪器的自主创新也将产生积极的促进作用。。

      从“使用”到“制造”， 再到没有前人的“创造”，中心所承担“角色”之“强悍”，不仅在国内实验室中实属罕见，就是在国际同类实验室里，也是不多见的。

       ——对于中心所承担的工作职能，刘敦一研究员曾比喻为“大剧院”和“戏班子”。 中心首先要为全国甚至世界各地的科研人员提供技术服务，象“大剧院”提供“舞台”一样;在“大剧院”，活动的主角是“戏班子”，而中心服务的对象是从事地 学研究的科研人员，从中心一开始成立，便建立起了自己的一支地学研究队伍，就像“大剧院”拥有自己的“戏班子”一样。经过十多年的发展，如今中心的技术服 务工作在全球同类实验室里，始终是效率最高，依托核心仪器所产出的科研成果也是最显著的，不仅如此，中心在地学研究中，自己的“戏班子”也是成果丰硕，取 得了“服务”和“科研”双丰收。

 2012年，北京离子探针中心以及挂靠在中心的国际学术组织--中国国际前寒武研究中心主办了“从月球到地球，从太古到现今”学术研讨会。

       中心与美国和澳大利亚合作，测定并发现了世界上第一颗老于43亿年又具有37亿年变质增生壳的最老锆石，这一成果对地球 早期历史研究作出了突破性贡献。应用SHRIMP精确定年，测出了我国大别山超高压岩石变质演化的3个阶段并获得准确的时间，同时计算出超高压岩石由深部 返回地表的折返速率，这是一项突破性的进展。在前寒武纪研究方面，由SHRIMP测定结果敲定前寒武纪孔兹岩系的年龄，这是构造演化研究中的一个重大进 展。在扬子板块上的许多地点发现了老于33亿年的残留锆石，这是过去地质学家从未想到的， 进一步完善了我国鞍山地区太古宙演化研究。

       2009年，由中心发起组建了“中国国际前寒武研究中心(IPRCC)”，吸引了国际前寒武研究领域的一流学者，中心主 任刘敦一研究员担任“中国国际前寒武中心”的主任，形成了以中心为核心的国际性研究平台，进一步增强了中心的科研地位和影响力。自成立以来，“中国国际前 寒武中心”受到了广泛地支持，2010年至2012年，多次组织了国际会议和国际地质考察活动。

       中心成立十多年来，摆脱了国内大多数实验室仅仅从事技术服务的“窠臼”，在“科研服务”、“科学研究”和“仪器研发”等 多个领域都同时取得了令国际同行瞩目的成绩，其独具特色、具有示范作用的发展之路受到了行业内外乃至中央领导同志的高度关注与赞誉，堪称是新时期我们国家 实验室领域创新发展的一个“典范”。

       一个秉持共享、开放的科研平台

                                                       

北京离子探针中心新基地外景

       2012年，中心及依托单位在SHRIMPⅡ上的工作机时占总机时的34.2%，其余工作时间则被来自国内外的研究人员“共享”了。中心还远程共享了澳大利亚Curtin理工大学SHRIMP仪器的机时合计为1882小时。

        坚持“共享”与“开放”，追求“创新”与“高效”，这是中心十多年来，得以成为国际一流地学实验室中的一颗“常青树”最主要的原因。

       中心自成立之日起，就把向国内外地学界全方位开放、共享为定位基本的运行方针，在为国内外学者提供测试技术服务的同时，也使中心的科研人员了解到了国内外的最新科技动态，使来自全球各地的学者在中心形成了广泛的学术交流，促进了中心科研和技术水平的迅速提高。

       十多年来来，在中心申请实验研究机时的研究人员，不仅有大量共建成员单位的科学家，还有许多其他研究机构、院校的同行、 国外及港台的知名学者等。至今已有美国、加拿大、澳大利亚、法国、德国、英国、意大利、韩国、古巴、巴西以及我国港台地区的数百名科学家先后来中心进行研究工作。

       中心的运行效率、开放程度、数据水平和实验室设施均居国际一流水平，这自然吸引来了众多的合作伙伴。由于中心很高的国际 影响力，国外学者也从单纯使用仪器转变为与该中心合作，共同研究国际前沿课题。刘敦一研究员在和美国华盛顿大学合作的阿波罗月岩和月球陨石年代学研究中， 用锆石SHRIMP定年法测定了月岩和月球陨石样品年龄的结果，重新确定了月球雨海纪的年龄应为39.2亿年，而不是此前的38.5亿年。在这一研究中， 除已完成的阿波罗12、14和月球陨石SaU169样品中锆石定年外，还对样品中的陨磷钙钠石和磷灰石进行了U—PbSHRIMP定年，共获得近100个 锆石、37个陨磷钙钠石和22个磷灰石SHRIMP定年结果。有关人士称，这是月球年代学研究史上绝无仅有的，在技术上解决了一系列问题，对陨磷灰石的 SHRIMP定年在国际上也是首次。是中国学者对月球地质研究作出的重要贡献，也为我国探月工程未来采集月岩样品的年代学研究积累了宝贵经验。

       中心自成立以来，克服重重困难，坚持每天24小时，每周7天不间断分析样品，保持了年平均有效机时260昼夜以上的高效 运转纪录，高效运行为中心提供了向国内外开放的基本条件，为更快、更多和更好地获取科研成果提供了更多的支持。自成立至今，中心共分析了15000余件锆 石定年样品，为全国乃至全世界地球科学界的重大科技计划、地质大调查和找矿工作提供了强有力的技术支撑。截至2010年12月，国内外学者运用在中心获得 的SHRIMP数据，在国内外学术期刊上共发表论文800余篇，其中国际SCI 275篇。据国外同行统计，自2007年起，中心单台SHRIMP仪器的年度科研成果产出量(国际期刊论文数)在同类仪器中已跃居世界第一。

       自成立以来，中心在刘敦一研究员的大力推动下，在用人和人才成果方面走出了一条“国际化”的道路，而这，正是目前我国很 多实验室普遍存在的薄弱环节。在2005年和2006年，中心派出四人工作组赴蒙古国进行了野外工作，这是一次质的飞跃，实现了中心研究人员和客座研究员 “把研究工作做到国外去”的目标。2007年，中心数名成员分别赴格林兰和南非进行了两次野外地址考察及采样工作。如今，“把研究工作做到国外去”在中心 已成为常规。

       2012年6月14日，在国土资源部徐绍史部长等领导的陪同下，中国工程院院长周济等40多位中国工程院能源与矿业工程 学部的院士来到中心视察，院士们对国内唯一一台高灵敏、高分辨二次离子探针质谱计十分感兴趣并赞赏了实验室的工作。苏万华院士说：“这个实验室的工作很出 色，符合国家对重点实验室在开放性、前沿性、人才培养和国际交流等方面的要求” 。

       目前，世界上能把高分辨离子探针质谱运行良好的实验室并不多，而中心被公认为是运行得最成功的。很多专家评价，中心不仅 加速了中国地学的发展，还帮助了国际地学的发展。为了表彰刘敦一对于国际地学发展的杰出贡献，2008年，美国《科学》杂志为他的70岁生日还曾专门献上 了两期纪念专刊。在专刊里称赞“在不到5年的时间里，北京离子探针中心就跻身于世界最著名地质年代学实验室的行列。北京离子探针中心已成为国家大型科学仪 器中心资源共享的典范，为中国科学仪器设备今后应该如何运行树立了榜样。”

       2012——10年之后再扬帆

                                        

                                                 2012年，北京离子探针中心主办了混合岩讲座泰山野外实习活动

                                     

在2012年混合岩讲座泰山野外实习活动中，主讲专家在野外实地指导

       刚刚过去的2012年，是中心在历经10年的光辉发展历程后，进入第二个10年发展阶段的“开局之年”，在中心的发展史上，是非常重要和关键的一年。

       ——在这一年，我国第一台高压脉冲岩石破碎机在中心安装验收并投入使用，为中心又增添了一件科研“利器”。与传统的机械破碎相比，这种新仪器在分选矿物时可以不破坏矿物晶体，可以很简单、很完整地将很小的古生物从岩石上分离出来

       ——在这一年，刘敦一研究员和其他四位院士一起，荣获首届中国地质科学院“新华联科技奖杰出成就奖”。此次获奖，充分体现出了刘敦一研究员为我国同位素地质学的发展做出的卓越贡献。

       ——中心及中国国际前寒武研究中心(IPRCC)2012年主办的“从月球到地球，从太古到现今”学术研讨会、“混合岩 -熔融及壳内分异” 国际讲座及野外地质实习活动等3项重要国际学术活动均获圆满成功。活动特邀请了包括英国皇家学会院士，国际地科联主席、副主席、秘书长以及第31届和第 32届国际地质大会主席等在内的10位国际知名专家学者担任主讲，每次活动的参加人数都达到了120人以上，反响热烈，对提高我国前寒武地质研究水平和培 养年轻地质工作者起到了重要的推动作用。

       ——到2012年年底，中心通过评审认定，成为首批23个国家级科研基础条件平台之一，正好满1年，中心顺利通过了财政 部和科技部组织的年度绩效考核。刘敦一研究员认为，成为国家级平台对中心来说，是发展中的一件大事，得益于之前中心多年来扎实的基础工作。成为国家级平 台，可以使中心在政策、科研费用等多方面获得较好的支持，对于今后中心开展工作，提供了有力的帮助。“但同时也会对中心的发展提出了更高的要求，感受到了 更大的压力。”刘敦一如是说。

        ——2012年12月，中心位于北京海淀区北清路的新实验研究基地完成了内装修，搬迁工作随之陆续开始。

       刘敦一研究员当初为了引进SHRIMPⅡ，做成这件在当时国内还没有人能做成的事，花了十余年的时间，而建设中心的新基地，从开始规划报批到一期工程建设完工可以进驻，前后竟也花了他7年的时间。其间虽然历经坎坷，但如今终于“修成正果”。

       基地目前已经完工并投入使用的是一期工程，主要是现有仪器的搬迁、安装，为科研人员从事地学研究提供平台，而下一步要建 设的二期工程，则功能主要限定在科学仪器研发，特别是高端仪器的研发上。“这是我们决心一定要做的，中国人一定要能自主研发自己的高端仪器。”刘敦一研究 员强调：“从国家经济、社会发展需求以及国家安全等多方面考虑，我们要建立高端科学仪器的自主研发能力，而不能单纯靠向国外买。”

       新基地不但可以满足中心现有的需求，还为中心下一步发展所需提供了空间。“新的基地是‘筑巢引凤’，为中心全面，快速发展提供了一个很好的机会，对这个宝贵的机会，我们会用好。” 刘敦一在采访中还表示：“对于新基地的硬件水平，国外同行很是羡慕，在全世界同类仪器中，我们新基地的条件是最好的，这充分体现出了国家对于科学研究的支持力度。”

       获批成为国家级大型科研基础条件平台之一和新基地的建成使用，这两件事对于中心的发展来说，将起到“加速器”的作用。对 此刘敦一认为：“每件事都踏踏实实地做下去，终究会有结果的。脑子里首先要有‘规划’，但‘规划’制定出来后就要一步一步去做，长期坚持下去，自然会有阶 段性成果，成果日积月累，最终发展上就会上一个台阶。”

       是啊，“做事就要做成”，“只有折断的翅膀，没有折回的路程，”这正是刘敦一研究员几十年来所始终秉持的工作原则。

       关于中心下一步的工作，在采访中我们了解到，中心将用3年的时间，完成基地的二期工程;还要引进国家“千人计划” 的科研人员，进入“地球近期的变化”这个新的研究领域;2013年底，新仪器研发预计完成组装，将进入试验阶段。刘敦一认为，2013是中心转折的一年，全体工作人员要适应新的环境，用好、管理好新基地……

       对于2013年中心的建设发展，刘敦一研究员的心中绘好了蓝图，一个充满旺盛活力的中心还会带给人们更大的惊喜，这颗国际一流地学实验室中的“常青树”将会更加郁郁葱葱、根深叶茂。

(李炜)