如果把高能同步辐射光源（HEPS）看作是探测微观世界的“超级显微镜”，那么谁来帮这台“超级显微镜”校准“视线”、看清样品的“庐山真面目”呢？

怀柔科学城大科学装置与国产高端仪器发展研讨会现场

近日，在怀柔科学城大科学装置与国产高端仪器发展研讨会上，一台由北京天工标度量子科技有限公司（以下简称：天工标度量子）自主研发的原子力显微镜正式落地北京怀柔科学城高能同步辐射光源（HEPS）高分辨纳米电子结构线站。一场“大科学装置应用需求牵引国产高端仪器技术攻关，产业化落地反哺大科学装置建设”的双向奔赴，成功破解高端精密检测仪器长期依赖进口的行业难题，助力首都高端科学仪器创新高地建设与新质生产力培育。

大科学装置应用需求牵引国产仪器

技术攻关

HEPS，被誉为探测物质微观世界的“超级显微镜”，此次原子力显微镜落户的HEPS高分辨纳米电子结构线站，主打“纳米空间精度 + 电子结构高精度”材料微观机理研究，尤其是新型半导体、二维材料等前沿物质的微观性能解析。

高能同步辐射光源实验大厅

然而科研就像“摸象”，需要多维度信息，HEPS的高分辨纳米电子结构线站负责人、中国科学院高能物理研究所研究员王嘉鸥打了个比方：“我们的技术，比如角分辨光电子能谱（ARPES），能精准测量材料内部的‘电子如何跑、跑多快’，就像能听到一首交响乐的‘旋律’。但我们还需要同时知道，演奏这首曲子的‘乐器’——材料的表面形貌、晶格结构长什么样。”

几年前，科研人员大多依赖进口设备来完成这项任务。但进口设备不仅价格昂贵、供货周期长，更关键的是，其设计往往难以完美适配HEPS这种第四代光源的特殊工况——比如超高真空环境以及对极低振动和强电磁干扰的苛刻要求。

“就好比你买了一双进口的‘鞋’，但脚（大科学装置的特殊环境）长得不一样，鞋总是不跟脚。”王嘉鸥研究员形容道。一个寻找国产科学仪器的行动，就此拉开序幕。

需求和答案的对准

转机出现在一场国内表面物理学术会议上。王嘉鸥回忆道，“我在展台看到了天工标度量子的产品介绍。当时很惊讶，国产原子力显微镜的成像结果已经这么好、这么稳定了？”现场交流后，双方一拍即合：科研端有迫切的应用验证需求，企业端有成熟且愿意定制化的技术。

作为“牵针引线”的“红娘”，京津冀国家技术创新中心（怀柔科学城）迅速跟进供需双方，组织多次深度对接，推动“互相了解”走向“联合攻关”。

在市科委、中关村管委会“怀柔科学城成果落地”专项的支持下，天工标度量子在不到一年时间里，完成MEMS原子力显微镜的材料和技术路径设计，实现亚纳米级定位精度、100um以上运动量程、高精度和高稳定控制，完成高速、高精度量测设备的开发和多轮创新，实现原子力显微镜国产化，完美适配研究需求，正式“入驻”HEPS。

高分辨纳米电子结构线站配套实验室

国产科学仪器如何赢得科学家“芳心”

这台由天工标度量子（北京航空航天大学成果转化项目）自主研发的原子力显微镜，究竟表现如何？

首先，它能“抗干扰”。在HEPS交付现场，参会代表亲眼见证了其运行：周围人员走动、设备运转，但屏幕上依然稳定地呈现出清晰图像。“它的抗振动和抗噪音能力让我非常惊讶，”王嘉鸥直言，“这意味着我们不需要为它准备一个‘极端奢侈’的环境，大量常规测试可以更高效地进行。”

原子力显微镜在嘈杂环境中稳定呈现出清晰图像

其次，它会“本土化定制”。天工标度量子的团队“贴地服务”，让设备能快速与HEPS的样品制备、实验系统无缝衔接。王嘉鸥评价：“在正式用HEPS测电子结构前，我们可以先在这台原子力显微镜（AFM）上快速‘预览’样品的关键形貌特征，这为后续实验提供了极其宝贵的‘导航’信息，大大提升了实验效率和成功率。”

天工标度量子董事长冯海凤则揭示了更深层的“解题逻辑”：“我们的设备不仅提供形貌，还能探测材料的微观磁、电、力学性质。这刚好与HEPS的电子结构研究形成‘互补支撑’。

“聚变”效应：国产仪器与大国装置

开始“双向奔赴”

对企业而言，这是“最好的试验场”。冯海凤坦言：“大科学装置是‘高标准、严要求’的顶级客户。能通过HEPS的严苛验证，本身就是对我们技术水平的‘金字招牌’。更重要的是，装置端的海量前沿需求，正在反哺我们的研发——接下来，我们计划开发在超高真空内‘原位’测试的原子力显微镜，这是进口设备没有做到的事。”

对装置而言，这是“最可靠的伙伴圈”。王嘉鸥对比了国际经验：“五六年前我去德国同步辐射光源BESSY参观，发现周围聚集了一大批顶尖科学仪器公司，他们与光源紧密互动、协同进化。现在，怀柔科学城也在形成这样的生态。本土企业带来的高效率、定制化服务和快速响应，是无法比拟的优势。”

怀柔科学城大科学装置与国产高端仪器发展研讨会现场

对怀柔科学城而言，这是“最生动的产业链”。依托高能同步辐射光源、综合极端条件实验装置等一批大国重器，怀柔正加速形成“大装置牵引科创产业、产业反哺大装置建设”的良性循环。

需求牵引、平台搭桥、企业“答题”，在怀柔科学城，当越来越多的“中国眼”“中国手”被安装在大国重器上，我们看到的不仅是国产仪器的崛起，更是一个自主可控、协同创新的科研新生态正在加速形成。