突破壁壘：我國光譜分析儀的核心部件光柵生產(chǎn)技術(shù)升級

光譜分析儀在我們宇宙觀測、血液檢測、農(nóng)藥殘留檢測等方面發(fā)揮著重大作用，而光譜分析儀的核心部件光柵，長期被國外所壟斷，尤其是300毫米以上的中階梯光柵，只有美國的一家公司能生產(chǎn)，使我國在光譜分析等方面受制于人。

不過這一局面將得到根本改觀，日前，我國科研人員成功研制出大面積高精度光柵制造機，并成功制造出世界最大面積的“中階梯光柵”，填補了我國在該領(lǐng)域的技術(shù)空白，也打破了國際技術(shù)壟斷。

據(jù)中國青年報11月15日報道，由中國科學院長春光機所承擔的國家重大科研裝備研制項目“大型高精度衍射光柵刻劃系統(tǒng)的研制”（以下稱光柵項目）11日順利通過驗收。這標志著我國大面積高精度光柵制造的相關(guān)技術(shù)已達到國際水平，結(jié)束了我國在高精度大尺寸光柵制造領(lǐng)域受制于人的局面。

衍射光柵是一種納米精度周期性微結(jié)構(gòu)的精密光學元件，在光譜學、天文學、激光器、光通訊、信息存儲等領(lǐng)域中有重要應(yīng)用。光柵面積大可獲得高集光率和分辨本領(lǐng)，精度高可獲得更好的信噪比，但制造出大而精的光柵是世界性難題。隨著科技的發(fā)展，大面積高精度的中階梯光柵，已經(jīng)成為制約我國相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的“短板”。

2008年，在中科院和財政部共同支持下，長春光機所開始了光柵項目工作，目標就是研制一臺刻劃面積屬世界之最、技術(shù)水平達國際領(lǐng)先的大型高精度衍射光柵刻劃機。

光柵刻劃機是制作光柵的母機，因部件的加工裝調(diào)精度之難，運行保障環(huán)境要求之高，被譽為“精密機械之王”。唐玉國說，該項目研制的光柵刻劃機，幾乎所有關(guān)鍵部件都沖擊世界“極限”水平。研制期間，項目組突破了一系列核心高精度零件的加工制造技術(shù)。

按照唐玉國的說法，經(jīng)過8年艱苦攻關(guān)，他所在的項目組共攻克18項關(guān)鍵技術(shù)，取得9項創(chuàng)新性成果，研制出一套大型高精度光柵刻劃系統(tǒng)，并成功研制出面積達400mm×500mm的世界上面積最大的中階梯光柵。當天進行項目驗收的評審專家認為光柵刻劃系統(tǒng)和光柵都達到了項目實施方案的技術(shù)指標，一致同意項目通過驗收。

光明網(wǎng)報道稱，此前只有美國能夠制作300毫米以上中階梯光柵，我國的中階梯光柵制造能力不足300毫米，精度也達不到10納米精度水平，戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域所需要的高精度大尺寸光柵受到國外嚴格限制。項目負責人、中科院長春光機所研究員唐玉國表示，大型高精度光柵刻劃系統(tǒng)以及大面積中階梯光柵的研制成功，能幫助我國光譜儀器行業(yè)擺脫“有器無心”局面，改變我國光譜儀器產(chǎn)業(yè)處于行業(yè)低端現(xiàn)狀。

中科院長春光機所所長賈平稱，有了這臺儀器，以后就可以按照我們系統(tǒng)的設(shè)計，去做我們自主的光柵，而不是像現(xiàn)在，國外提供什么東西我們就只能用什么東西。

專家介紹，階梯光柵一般可分為大、中、小三種。一般而言，每毫米內(nèi)刻10條線以下的叫大階梯光柵。每毫米內(nèi)刻10至400條線，稱之為中階梯光柵。400條以上的稱之為小階梯光柵。

中階梯光柵結(jié)構(gòu)圖

中階梯光柵基本上可以做到兼具大小階梯光柵的高分辨本領(lǐng)和寬波段范圍，廣泛應(yīng)用于高端光譜儀中。