校所协同育人,东莞在大科学装置一线锻造卓越工程师
东莞+ 2026-09-18 19:28:37

在东莞松山湖,中国散裂中子源(CSNS)二期工程正如火如荼建设中,作为我国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源,这个大科学装置不仅是窥探物质微观世界的“超级显微镜”,更成为东莞锻造卓越工程师的“练兵场”。

▲散裂中子源

近年来,东莞国家卓越工程师创新研究院(下称:东莞国创院)与散裂中子源科学中心、阿秒科学中心合作建设大科学装置卓越工程师培养基地,自2022年起已输送116名来自中国科学院大学、中国科学技术大学、中山大学等高校院所的研究生参与散裂中子源二期和先进阿秒激光项目建设保障。中国科学院高能物理研究所博士唐健与东莞理工学院机械硕士邓林晋,正是这支“装置育人”大军中最具代表性的两个样本。日前,他们入选东莞2026年卓越工程师培养典型案例。

打破垄断,实现关键设备自主可控

2020年,还在读大四的唐健从湖南衡阳来到散裂中子源实习,后推免至中国科学院高能物理研究所硕博连读。“其实当时也有其他学校可以选择,但我觉得东莞这里的气候和科研氛围我都很喜欢,就留在散裂中子源,作为联培生继续读研。”

▲唐健正在调试极化氦三装置的光路

读研期间,他的核心研究方向是极化中子散射技术在磁性材料中的应用。“极化中子就像一把带‘磁矩指针’的尺子,能精准探测材料内部磁矩的排列方式。”唐健打比方说,这项技术对自旋电子学器件、高性能永磁材料、高温超导机理等研究至关重要。小到设计更快的磁存储芯片,大到提高电机的永磁性能,都需要极化中子来“看清”磁结构。随着国内中子源用户越来越多,这项技术的应用前景十分广阔。

联培期间,唐健扎根一线,参与研制出了让中子“听话”的关键设备——极化3He中子自旋过滤装置。中子本身有自旋方向,不过常规束流里的方向是乱的,而很多磁性材料的研究恰恰需要一束“方向一致”的极化中子去探测。过去,这类核心装置长期依赖进口,不仅价格昂贵,还受制于人。唐健和团队从零起步,硬是把这台装置做成了“紧凑型”:体积只有55厘米见方,比上一代缩小了近一半,却能把中子的极化率稳定做到96%以上,性能达到国内领先水平。

▲新型紧凑的在线极化3He系统

更难能可贵的是,这台装置并非“实验室里的摆设”,而是真正用在了散裂中子源的多台谱仪上,累计支撑了近10台谱仪的配置需求,让不少国内用户第一次在家门口就用上了自己的极化中子机时,较进口采购节省经费数千万元。团队还自主制备出国内首个广角极化3He气室,打破了相关工艺空白;凭借这套装置,他们在国内首次观测到了¹³⁹La的宇称破缺不对称信号,成为核物理研究的一项突破。这些成果,也让2025年第15届凝聚态物质与极化中子研究国际会议(PNCMI)首次在中国举办即落户东莞。

在唐健看来,到院所联培和在学校学习最大的区别,是从“单打独斗”变成了“团队作战”。“在学校做研究更多是自己看文献、跑计算,但在散裂中子源,一个实验涉及加速器、谱仪、样品环境、数据采集多个系统,任何环节出问题都得协同解决。”

博士期间,唐健发表SCI论文10篇(第一/共一作者4篇),申请国家发明专利3项(授权2项),获中国核工业教育学会优秀论文一等奖、北京市优秀毕业生、中国科学院高能物理研究所东莞研究部雏雁奖等荣誉。2026年5月博士毕业后,他选择留莞就业,在散裂中子源继续从事博士后研究。

让科研成果服务国家战略需求

走进散裂中子源样品环境实验室,邓林晋研制的激光加热炉即将上线到谱仪上开展中子实验。它将散裂中子源高温原位实验的温度上限从传统金属箔高温炉的约1400℃,一举提升至2000℃以上。

“目前,CSNS现有金属箔高温炉最高工作温度约为1400℃,难以完全满足2000℃以上超高温原位中子散射实验需求。”邓林晋的企业导师、散裂中子源样品环境组负责人胡海韬介绍,邓林晋所做的,正是面向国家重点研发计划项目背景需求,“把上到1600摄氏度以上这个难点解决了”。

▲邓林晋在调试设备参数

2024年7月,邓林晋通过东莞理工学院、东莞国创院、散裂中子源科学中心签署的四方协议,进入散裂中子源联合培养。在两年多时间里,他针对开孔金属箔热源服役状态不明的问题,首次建立电磁—传热—力学多物理场耦合仿真模型,并结合离线测温、纯铌材料超高温原位拉伸测试及中子衍射背底标定,揭示了发热体温度场、应力场分布及破损机理;同时研制出首个样品悬挂式中子散射激光加热炉,通过双侧激光加热、低散射炉体结构等创新设计,突破了传统高温炉的物理限制。

▲邓林晋参与建设的“中子散射高温加热炉平台”

“我们不仅要做出实物,还要让它在谱仪上真正跑起来。”邓林晋说。这种“工程闭环验证”的思维,和在学校是完全不同的,成果不是停在论文里,而是要直接服务于谱仪升级和国家重大需求,服务于超高温结构材料、核聚变堆第一壁材料、高超声速飞行器热防护材料等领域。

两年多来,邓林晋以第一作者发表SCI论文多篇,申请并授权专利5项(含1项发明专利)。9月,他即将进入中山大学物理学院攻读博士研究生,并在散裂中子源继续参与联培。

“真问题”育出卓越工程师

卓越工程师的培养,关键在于机制。两名年轻人的背后,是一套“校所协同、双导师制”的育人体系。

邓林晋的高校导师程发良教授负责课题方向把控与理论支撑;企业导师则由中国科学院高能物理研究所研究员童欣与特聘研究员胡海韬共同担任。童欣在采访中表示,大科学装置是培养卓越工程师的绝佳平台,“这里的学生不是在做习题,而是在解难题,这种实战环境是课堂里无法模拟的。”

对邓林晋而言,最大的挑战来自跨学科。“我本科学机械工程,但高温样品环境涉及热力学、材料学、光学多个领域。”他说“胡老师不仅指导我理论知识的学习,还帮我联系所内技术人员协作攻关。”

“学生刚从学校过来,对中子源现场接触这一块确实有欠缺。”胡海韬坦言。为此,散裂中子源建立了一套有效的团队机制:实验室技术员先带着学生熟悉操作,导师在旁实时纠偏,约2—3个月的磨合期后,学生才能将理论知识与现场工作结合起来。“我们每周有例会,每月有月度汇报,宏观目标从入学第一天就定下来。”

唐健也有同样的感受,他表示,能够有一定的成果产出,得益于联培机制,双导师制让自己既不掉队学术前沿,又能扎根工程一线。

这种“真问题—真导师—真协同”的培养路径,恰是东莞模式的精髓。东莞国创院从“企业出题、高校揭榜”的精准项目匹配,到双导师制下扎根产业一线的实战练兵,已形成一套以“卓越工程实践能力”为核心的人才培养新体系。2022年以来,这一机制已立项支持519个卓越工程师培养项目,联动41所高校和218家企业,1500余名研究生在莞培养。

唐健与邓林晋的成长轨迹,折射出东莞这座制造业名城在人才培养逻辑上的深刻转向。2022年,东莞获批建设首批国家卓越工程师创新研究院,成为全国首批4个试点城市之一。依托散裂中子源、松山湖材料实验室等高水平科研平台,东莞探索出一条“装置共建、科研共攻、人才共育”的路径。当更多年轻人在大科学装置的束流旁淬炼成钢,东莞这座“世界工厂”向“湾区科创新城”跃迁,便有了最坚实的人才底座。

文字:记者 肖郅朋 图片:受访单位供图 编辑:张叶