新年伊始，位于懷柔科學城的高端精密加工共享服務平臺正迎來投運前的最后一環——電力設備接入工作正在緊鑼密鼓地推進。預計2025年年中，這些加工精度達微米級的設備就將投入生產，支撐國產化高端科學儀器設備研發。

高端科學儀器是開展科學研究的有力工具，它們如同科研人員的“眼睛”，是科研活動的重要支撐。近年來，本市以懷柔綜合性國家科學中心建設為契機，推動高端儀器裝備和傳感器產業創新發展。截至2024年底，已有340家高端儀器裝備和傳感器企業在懷柔落地，一批原創技術和市場化產品涌現，儀器和傳感器產業集群加快形成。

國產高端科學儀器完成商業化

細如發絲、寬度僅0.5毫米的音叉，是qPlus（品質因子增強）型掃描探針顯微鏡的核心部件之一，也是易耗品。此前，這款顯微鏡的整機和耗材均依賴進口。“為什么不能自己做？”憑著一股不服輸的勁頭兒，北京大學物理學院教授江穎帶領團隊前后花費近10年，從零開始自主研發，搭建起國產qPlus型掃描探針顯微鏡樣機。

將頻移的信噪比提升兩個數量級、利用一氧化碳分子作為原子級探針、讓音叉在低溫真空環境下以皮米級的振幅穩定工作……樣機設計完成后，江穎將相關專利轉讓給位于懷柔科學城的中科艾科米公司，由企業開展后續的成果轉化。

“一開始我們以為把研發經驗分享給企業團隊，產品很快就能成型。”讓北京大學物理學院特聘研究員田野沒想到的是，從樣機到量產竟又用了大半年。以線材為例，一條小小的導線，竟會干擾顯微鏡的信號，為了排除這個問題，他和企業團隊耗時幾個月，反復嘗試，最終確定必須用一款有屏蔽功能的線材，才能有效過濾外機的噪音。

顯微鏡的設計細節還在持續優化。“顯微鏡的前期研發，更多的是從實驗室角度考慮，以科學問題為導向進行研究。但走向產業化，我們就要考慮如何讓用戶更好地使用這個設備。”田野說，以顯微鏡的力傳感器為例，團隊重新設計了機械式插片的裝配方式，并形成專利，大大降低了設備的使用難度，提升了適用范圍。

完成商業化轉身的首臺qPlus型掃描探針顯微鏡，已經在懷柔科學城的輕元素量子材料交叉平臺投入使用。利用這臺設備，江穎團隊得到了世界上第一張清晰的冰表面結構原子級“定妝照”，并產出了一系列頂尖科研成果。現在，這款顯微鏡已經獲得10余份訂單，隨著產品的陸續交付，重量級的科研成果將很快產出。

“北京造”儀器設備茁壯成長

走進位于懷柔的多場低溫公司的生產車間，就像走進了實驗室，這里沒有加工的噪音，也沒有機油的味道，幾十名員工都在和納米級的動作較勁。車間產出的一兩百種運動控制產品中，最小的只有指甲蓋大，卻是支撐高端科學儀器運行的關鍵零部件。

要在原子水平開展研究，探索物質的極限，離不開高精度的運動控制技術支撐。

“高端設備對應的就是高精度。通俗地講，我們是做馬達研究的，但這個馬達精度很高，在極低溫、超高真空和強磁場的極端環境下，每次移動都能實現納米級甚至亞納米級的穩定控制。”多場低溫創始人叢君狀創業7年多，始終瞄準這個細分領域鉆研。從運動控制到傳感器測量，再到納米級的自動化，他的目標是“玩轉原子”。

幾名物理學博士組建的“草根團隊”，推動我國極端環境納米運動控制產品集群的技術達到國際領先水平，叢君狀特別提到了一個轉折點——2021年。這一年，多場低溫從市區整體搬遷至懷柔科學城。“在這里，我們有了寬敞的場地，得到了融資。更重要的是，懷柔科學城為我們提供了工業界、半導體、生物醫藥等領域的需求對接，我們的技術有了更多應用場景。”

從2017年接到第一筆10萬元的訂單，到2024年訂單總金額超過1億元，多場低溫取得了連續7年訂單金額翻番的成績。“把握好大方向，深耕技術打磨產品，在細分領域也能站穩腳跟。”展望新的一年，叢君狀依然信心滿滿，預計2025年公司的訂單金額能再翻一番。

共性技術平臺賦能新設備研發

“在儀器裝備的研發階段，設計方案需要盡可能快速定型，快速打樣是這些研發團隊的共性需求。”懷柔儀器公司董事長張鳴劍表示，為了推動這些自主研發的科學儀器盡快從實驗室走向中試甚至產業化，共性技術平臺的建立必不可少。