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                                                                  精密儀器與量子傳感技術研究所

                                                                  日期:2012-06-26 瀏覽量:

                                                                  精密儀器與量子傳感技術研究所前身可追溯到1956,國家爲了滿足兩彈一星的制導急需 ,由錢學森先生提議 ,我國慣性技術奠基人之一的林士諤先生在澳门皇冠創建陀螺慣導研究室 。2011年成立以來 ,以房建成院士劉剛教授爲學科帶頭人的研究團隊始終把圍繞國家重大需求 ,瞄準關鍵技術瓶頸,打破封鎖自主創新,堅持不懈十年一劍作爲傳統文化 ,代代相傳 。圍繞載人航天工程高分辨率對地觀測系統武器系統精確制導等國家重大需求 ,長期合作共同攻關,近十年來主持了以國家“973”計劃、“863”計劃國家自然科學基金委國家重大科研儀器設備研製爲代表的幾十項國家級重要科研項目 ,在航天器姿態控制慣性執行機構高性能慣性導航與組合導航量子傳感與量子科學儀器等領域的基礎理論與關鍵技術方面開展了一系列自主創新研究工作  ,取得了一系列具有國際先進水平的創新性研究成果 ,並已在我國衛星高精度長壽命姿態控制高分辨率對地觀測等領域獲得重大應用 ,並獲得包括國家技術發明一等獎1項和二等獎2國家科學技術進步一等獎1項和二等獎1項在內的十餘項國家級和省部級科技獎勵  。在國內外產生重大影響,推動了我國先進慣性儀表與系統技術的跨越式發展 。同時,面向量子科學前沿的重大科學需求,在原子磁場與慣性測量領域取得重大突破,部分成果已處於國際先進水平。

                                                                  該所建有新型慣性儀表與系統技術教育部長江學者創新團隊、“先進慣性儀表與系統國防科技創新團隊,在此基礎上,2011年又獲批導航制導與傳感先進慣性儀表及系統技術國家自然科學基金委創新研究羣體 。目前,我國慣性技術領域唯一的慣性技術國家級重點實驗室、“新型慣性儀表與導航系統技術國防重點學科實驗室以及教育部中英空間科學與技術國際合作聯合實驗室均依託該所組建。

                                                                  精密儀器與量子傳感技術研究所緊密結合澳门皇冠--融合特色 ,一方面 ,瞄準航空航天領域的國家重大需求 ,研製光機電一體化空間探測載荷,小衛星空間站深空探測器等各類航天器用導航儀表控制儀器以及組合導航和控制系統航空器用位置姿態測量系統空間精細操作裝置等精密儀器 ,同時,面向國民經濟主戰場 ,研製高速高能量密度電機地面車輛用導航與控制系統無人飛機導航及自動駕駛儀等精密儀表與系統。另一方面 ,瞄準國際學術和學科前沿,開展量子傳感理論方法與技術研究,研發基於原子自旋效應的超高靈敏磁場慣性測量和基於結構限域介質的超高靈敏慣性測量的三類實驗研究裝置;並基於實驗研究裝置所取得的理論研究成果,研製超高精度SERF原子自旋陀螺儀、SERF原子磁強計核磁共振原子自旋陀螺儀以及冷原子干涉陀螺儀等量子傳感儀器,實現光機電儀表到量子儀表的跨越式發展。

                                                                  國家級基地和創新團隊的建設爲培養人才,吸引人才穩定和壯大專職研究隊伍提供了強有力的保障。現包括中國科澳门皇冠院士1,長江學者特聘教授2千人計劃教授1、“青年千人計劃教授3 ;國家傑出青年基金獲得者1國家優秀青年基金獲得者4中國青年科技獎獲得者1名等專職研究隊伍 。目前已畢業的研究生中 ,獲全國百篇優博者1,獲全國百篇優博提名者1;另外 ,國家獎獲得者6,澳门皇冠研究生十佳”(博士生)6 。此外,國際合作實驗室的建設也爲所內研究生到國外深造創造了便利條件,目前已有20餘名研究生有國外聯合培養或攻讀博士後的經歷,有力促進了創新型人才的培養和交叉科學原始創新能力的提升,逐步形成了基礎研究-工程技術-行業應用三位一體的人才培養模式,200956日時任習近平副主席視察實驗室 ,對創新研究和人才培養模式給予了高度評價和鼓勵。

                                                                  主要研究方向包括

                                                                  (1)先進慣性儀表與系統技術

                                                                  子方向一高精度位置姿態測量系統(POS)技術

                                                                  圍繞我國"高分辨率對地觀測系統"重大科技專項亟需,依託慣性技術國防科技重點實驗室和重點學科實驗室 ,於上世紀90年代在國內率先開展了機載高精度位置姿態測量系統(POS)技術研究,在國家傑青基金、973、863計劃高分專項等項目支持下 ,突破了慣性測量及組合測量裝置高精度誤差標定快速精確對準及組合濾波等多項關鍵技術,主持研製成功國內首臺機載高精度POS,綜合技術水平達到國際先進水平,姿態方位測量精度國際領先 ,填補了國內空白。研製的POS系統已應用到中電14中科院電子所西光所等近20家單位 ,爲國產機載干涉SAR分辨率提高一個數量級,國際首次實現機載時空聯合調製干涉成像光譜儀運動成像等發揮了關鍵作用 ,取得了重大社會和經濟效益 。先後獲2007年度國家科技進步二等獎和2014年度國家技術發明二等獎 。

                                                                  子方向二原子陀螺儀技術

                                                                  陀螺儀作爲慣性導航系統的核心敏感器 ,決定了慣性導航系統的總體性能 。基於量子理論的原子陀螺儀具有同體積下超高靈敏同精度下超小體積的潛力優勢,成爲目前該領域的國際前沿熱點,此類陀螺儀也被稱爲區別於機電式陀螺儀光電式陀螺儀的第三類陀螺儀。原子陀螺儀根據原子狀態可分爲超高精度的冷原子陀螺儀與中高精度的熱原子陀螺儀 ,其中 ,熱原子陀螺儀根據慣性測量機理可分爲高精度的無自旋交換弛豫(SERF)原子陀螺儀與中精度微小體積的核磁共振陀螺儀 。上述原子陀螺儀相應研究在本研究所中均有涉及,並均已達到國內領先國際先進水平,在國內外均具有極高的影響力 。

                                                                  (2)量子精密測量技術及應用

                                                                  子方向一量子精密測量技術

                                                                  極弱磁測量在基礎物理學醫學影像學國防建設以及國民經濟建設等領域具有重要作用。極弱磁測量傳感器已經從基於電磁感應的磁通門磁強計基於磁共振的光泵磁場計/核磁共振磁強計  ,發展到基於原子自旋SERF效應的原子磁強計,靈敏度提高了6個量級以上 ,未來具有廣闊的發展前景。本研究所在國內率先開展基於原子自旋SERF效應的超高靈敏磁場測量技術研究,突破了低噪聲磁屏蔽高精度原子自旋進動信號檢測抗弛豫鹼金屬氣室雙原子混合抽運等關鍵技術,先後搭建了兩代超高靈敏極弱磁測量研究大科學裝置,目前靈敏度指標已接近國際最高水平 ,在國內外均具有較高的影響力。

                                                                  子方向二腦心磁測量技術

                                                                  面向國家在量子精密測量和腦科學領域的重大需求,在北京市高精尖中心的支持下開展了基於SERF(無自旋交換馳豫超高靈敏極弱磁測量的醫工交叉技術研究,突破高靈敏度極弱磁測量低噪聲地磁屏蔽多源信息融合與數據反演技術,研製成功基於SERF效應的超高靈敏心/腦磁測量實驗系統 ,建設國內規模最大的靜態測量屏蔽裝置和動態測量屏蔽系統 。研製成功陣列式小型化極弱磁測量探頭,初步實現心腦磁測量 ,爲醫學研究提供優良研究平臺。此外,澳门皇冠蘇州杭州和寧波研究院即將開展相關技術研究 ,未來實現技術成果轉化,可能會對心腦血管疾病癲癇抑鬱症等方面的研究有突破性進展,有望惠及百萬患者 ,挽回千億損失 。

                                                                  (3)磁懸浮電機及應用技術

                                                                  子方向一磁懸浮電機及分子泵技術

                                                                  在財政部重大科技成果轉化項目國家重大科學儀器設備開發專項等支持下 ,開展了高速高能量密度磁懸浮電機研究與研製工作  ,突破了高速高能量密度磁懸浮電機多物理場設計大功率高速高效永磁電機設計及無位置驅動超高速磁懸浮柔性轉子高穩定控制等關鍵技術,研製成功國內轉速最高的30kW-66000r/min和國內功率最大的315kW-32000r/min的系列化磁懸浮永磁電機 ,小功率高速永磁電機已應用於高端科學儀器設備領域,研製成功了超高真空和大抽速兩類磁懸浮複合分子泵 ,技術指標達到國際先進水平,填補了國內空白 ,打破了國外技術封鎖 ,顯著提升了我國尖端科學儀器國防領域核心器件高技術產業工藝裝備的技術水平。

                                                                  子方向二基於磁懸浮電機的控制執行機構技術

                                                                  姿態控制慣性執行機構是高分辨率長壽命遙感衛星平臺的核心技術 ,磁懸浮飛輪和控制力矩陀螺是我國新一代航天器姿態穩定和姿態機動急需的新型慣性執行機構,國外長期嚴密技術封鎖 ,是我國高分辨率遙感衛星和大型航天器亟待解決的卡脖子問題 。經過多年持續攻關,先後研製成功我國首臺衛星姿控儲能兩用飛輪(2006和首臺五自由度主動控制磁懸浮飛輪(2012年在實踐九號衛星搭載試驗成功),以及我國首臺大中型單框架磁懸浮控制力矩陀螺和小型雙框架磁懸浮控制力矩陀螺樣機  ,完成了磁懸浮飛輪型號在軌應用,開闢了航天器姿態控制慣性執行機構的新方向,使我國在該技術領域跨入國際先進行列。

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