灯塔传承 | 陈星旦:开创短波光学之先河

他,是我国著名的应用光学专家

他设计的光冲量计

填补了我国核爆光测量领域相关设备的空白

他就是中国科学院院士陈星旦

“‘孤儿’这个身份对我的性格产生了深远的影响。我习惯于依靠自己,处理事情时好独行其是,常引人不满。这种习惯让我吃了不少苦头,但也塑造出了我的独立人格和坚定意志,让我不会人云亦云。”

——陈星旦

陈星旦1927年5月6日生于湖南湘乡。1950年毕业于湖南大学物理系。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员,历任助理研究员、副研究员、研究员,曾兼任研究室主任,研究生部主任,学术委员会副主任等。1999年当选为中国科学院院士。

五六十年代,陈星旦在物理测量方面做过多项国内急需的开创性工作。在我国第一次核爆光辐射威力测试中,他创造性地提出测量方案及辐射传感、模拟、标定系统。研制的几种光冲量计,在第一次及以后历次大气层核试验中得到成功应用。七十年代,他在我国开拓短波(真空紫外到软X射线)光学技术研究领域,提出具有先导性和系统性的科研项目,主持研制紫外真空紫外壁稳氩弧标准光源及稀有气体电离室标准探测器,制定短波光谱辐射强度标准。八九十年代,主持研制了光谱光源、标准探测器、光谱仪器、正入射软X射线成像元件和系统。建立了短波光学研究的技术基础。

天行健,君子以自强不息

陈星旦1927年出生于湖南省湘乡市虞唐镇郭门村。他的童年很不幸,母亲生他的时候难产而死,父亲在他一岁时因为参加大革命而被反动派杀害,是祖母将他抚养长大的。

九岁的时候,陈星旦就到离家七八里外的邓氏渡敦化小学寄宿读书,早早地培养了他独立生活的能力。之后,他到湘乡中学读初中,毕业时家里再也无钱供他读高中,这对酷爱读书的陈星旦来说是一种莫大的打击。正在彷徨无助之时,1940年民国政府教育部恰好在不远的永丰镇办了一所“中央技术科”学校,不收学费和食宿费。听到这个消息,陈星旦高兴得好几宿没睡好觉,并以优异成绩考取了该校的电机科。

1944年就在陈星旦即将从“中央技术科”毕业的时候,日本侵略者发动豫湘桂会战,年仅十七岁的陈星旦含泪告别了学校和家园,和成千上万的同胞一起开始逃难。他和几个同学沿着湘桂铁路昼夜兼程一路疾行,风刮得很大,雨也不时从天而降,到处是惊慌失措的人群。由永丰而零陵,由零陵而桂林,陈星旦没有挤上南下的火车,和同学也逐渐走散。幸好碰见十几个橡胶厂的工人,他就跟随他们步行到湘西,最后由学校分配到战时运输管理局属下的贵阳一家汽车修理厂实习,直到抗战胜利。

梅花香自苦寒来

1946年,陈星旦考入国立师范学院攻读物理专业。1951年,王大珩受中国科学院邀聘筹建仪器馆。1952年,中国科学院仪器馆正式成立,也就是后来的长春光机所,第二年陈星旦也被调到了该所。在这里,陈星旦开始独立负责项目,他先后负责了磁力探矿仪、温度计量标准和辐射高温计、红外探测器和光谱仪、大气光学等课题的研究工作。当时,这些课题之间虽在理论上有内在联系,然而范畴纷杂,每接手一个新项目都无异于重启一个新的研究方向。

陈星旦清楚地记得那是1963年的一天,他突然接到国家国防科委的紧急通知,要他速到北京参加一个绝密会议。国防科委只向他布置了目标和任务——要在一年多的时间内攻克核爆炸光冲量的测量技术。至于采取何种方法,研制出什么仪器来完成任务,一切都由科研人员自行决定。

领到任务后,陈星旦觉得特别光荣,但是压力也很大。回到长春光机所,陈星旦立刻全身心投入到工作之中。他本来就是个工作狂,这下更是不分昼夜地把自己关在实验室里拟方案、做实验。所里的同事没有人知道他在忙些什么,只有保卫科的同志知道他研究的课题是绝密,因而采取严格的保卫措施,不让任何人随意进入陈星旦工作的实验室。同样,出于保密的原因,在整体技术方案的设计上,陈星旦也不能和周围的同志公开讨论,只能在技术方案确定后将课题分成若干小部分,请其他人完成其中一个一个的分课题。同时,陈星旦还要时常独自到北京汇报工作,与国防科委的专家进行论证。

因为物理测量知识扎实,加之他孜孜不倦的工作,课题研究渐渐有了眉目。试验中,陈星旦还充分利用自己以往研究水平磁力秤、温度计量和红外分光光度计的基础,研制出了测量核爆炸光辐射强度随时间变化而变化的记录式光冲量计和自动显示核爆的总光冲量的积分式光冲量计两种测量系统,后一种自动测量系统不需电源,布点不受场地限制,而且安全可靠,便于在核爆后全面回收数据。只用了一年时间,陈星旦就成功完成了国家交给他的任务。

见证奇迹与光荣的时刻终于来临。1964年10月16日,我国自行研制的第一颗原子弹成功爆炸。当消息传来、举国欢庆之时,陈星旦却忐忑不安,还不知道自己研制的测量仪器是不是成功地记录了光冲量数据。直到从爆炸现场返回的基地人员告诉陈星旦,他研制的设备“管用”以后,他才长长地舒了一口气。原来,领导部门为了保证原子弹测量工作的绝对成功,在爆炸现场同时启用了几家单位研制的仪器设备,事后证实陈星旦的光冲量计记录得最准确。

经专家委员会评审,由“‘两弹一星’元勋”程开甲院士、光学泰斗王大珩院士所写的鉴定评语是这样说的:陈星旦同志负责研制的光冲量计,创造性地解决了大能量、宽量程、高灵敏度、快速响应等参数的合理关系和测量过程中的温度漂移,用于实时测量,记录核爆炸光辐射能量变化过程和总能量,为研究核爆炸光辐射的杀伤效应、杀伤范围、爆炸当量计算等,提供了精度可靠的数据。

此后,陈星旦的这套测量系统成为历次大气层核爆炸试验必备的测量仪器。

八十多岁再“创业”

1999年9月18日,国家召开了“两弹一星”的表彰大会,陈星旦埋藏了三十五年的科研成果才得以公开。因在核爆光辐射威力测试中做出突出贡献,陈星旦于当年10月被选为中国科学院院士,那年他已是七十二岁的高龄了。

然而,当选院士后的陈星旦并未停止在学术上的探索,他再次开拓新的研究方向,主持完成了“十五”国家科技攻关计划课题“粮食品质快速检测技术和仪器的研究与开发”,先后研制了“三代”近红外光谱分析仪,扩展了近红外光谱技术在茶叶、人参、燃煤及生化等领域的应用。

2010年以后,陈星旦又把主要精力放在近红外光谱无创伤生化检测技术研究上,采用光谱方法无创伤测量人体血液中血糖、胆固醇、甘油三酯、血红蛋白等成分含量,在这个领域取得了很大进展。2014年,近90岁高龄的陈星旦带领学生在广州创办星创众谱公司,致力于近红外光谱仪器的市场化开发,并于第二年年底就把首台产品正式交付客户。有人说,陈老可能是中国乃至全世界年龄最大的“创业者”。

2015年3月31日,全国老龄办下发了《关于授予全国老有所为楷模称号的通知》,陈星旦院士获得“全国老有所为楷模”称号。

综编:中科院长春光机所、“中国光学”微信公众号

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原标题:《灯塔传承 | 陈星旦:开创短波光学之先河》