在現(xiàn)代科學探索的前沿領(lǐng)域，從超快激光研究到超導腔精密加工，從 X 射線技術(shù)創(chuàng)新到量子物理實驗，科學家們對微觀世界的探索正以前所未有的精度推進。而這一切的基礎(chǔ)，都離不開一個特殊的 “科學搖籃”—— 光學精密實驗室。讓我們一起走進這個神秘的科學空間，揭開它的神秘面紗。

南京拓展科技承建的先進光源技術(shù)研發(fā)與測試平臺(PAPS)

光學精密實驗室：科學探索的 “超級溫室”

（一）實驗室的 “超級” 特性

大科學裝置中的光學精密實驗室可不是普通的實驗室，它具有四大 “超級” 特性：

規(guī)模大：占地面積往往達到數(shù)千平方米，相當于多個標準足球場大小。

實驗室種類多：包含鏡體成形實驗室、光學面型檢測實驗室、傳感器研制實驗室等多種功能區(qū)域。

技術(shù)指標要求高：對溫度、濕度、潔凈度等環(huán)境參數(shù)的控制精度要求達到了驚人的程度。

現(xiàn)場建設(shè)難度高：需要綜合考慮建筑、空調(diào)、電氣、自動化等多個領(lǐng)域的技術(shù)難題。

（二）為什么需要如此精密的環(huán)境？

想象一下，如果在進行高精度光學實驗時，空氣中的一?；覊m落在了精密的光學元件上，或者溫度發(fā)生了微小的波動，都可能導致實驗結(jié)果出現(xiàn)巨大的誤差。光學精密實驗室的存在，就是為了消除這些干擾因素，為科學實驗提供一個穩(wěn)定、潔凈的環(huán)境。

環(huán)境熱管理對激光參數(shù)具有明顯影響

具體來說，環(huán)境因素對實驗的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

潔凈度： 空氣中的灰塵會附著在鏡片、晶體等光學元器件上，形成衍射，改變光場分布，甚至打壞光學元器件。

溫度： 溫度波動會導致平臺、光學元件變形，影響光路穩(wěn)定和光束質(zhì)量，還會改變空氣密度，影響光的傳播。

濕度： 濕度波動會影響鏡片表面薄膜的穩(wěn)定性，導致鏡片表面水凝結(jié)，還會使光學晶體和膜層潮解。

振動： 振動會造成實驗設(shè)備和元器件振動，導致光路抖動，影響實驗正常進行。

其他： 壓差、噪音、防靜電、獨立接地、地面承重等。

環(huán)控開啟后，漂移擾動得到明顯抑制，波動范圍下降約50%、標準差減小45%

光學精密實驗室的 “硬指標”：從溫度到潔凈度的精準控制

（一）國外大科學裝置的環(huán)境要求

讓我們看看國外一些著名大科學裝置對實驗環(huán)境的要求：

（二）國內(nèi)常見大科學裝置的環(huán)境要求

國內(nèi)的大科學裝置對環(huán)境的要求同樣嚴格：

光學精密實驗室的建設(shè)解決方案：從設(shè)計到實施

（一）PAPS 光子科學廳：X 射線技術(shù)創(chuàng)新的 “搖籃”

以PAPS 光子科學廳為例，PAPS 光子科學廳總建筑面積為 4391 平米，主要服務(wù)于高能同步輻射光源項目相關(guān)的 X 射線光學、探測和應(yīng)用系統(tǒng)。其恒溫潔凈環(huán)境系統(tǒng)為精密光學元件的加工、檢測以及探測器的設(shè)計與研發(fā)提供了可靠保障。

以光學面形檢測實驗室為例，為了減少外部環(huán)境對核心實驗室的影響，設(shè)計團隊將外圍區(qū)域的溫度波動控制在 20℃±0.5℃，使核心區(qū)域被完全保溫。在空氣處理方面，采用了復雜的流程：

室外新風和室內(nèi)回風進入空調(diào)機組的混風過濾段進行混合，經(jīng)過初效、中效過濾后，通過表冷器冷卻除濕，再通過一級電加熱對空氣加熱至接近室溫，經(jīng)過高效過濾段進行高效過濾，處理過的空氣通過風機送入風道，最后經(jīng)過風道上安裝的二級電加熱對送風溫度進行補償后送入實驗室。

系統(tǒng)采用了先進的精密控制方案：

制冷精密調(diào)節(jié)：冷凍水閥采用雙閥控制，1：2 比例調(diào)節(jié)，單閥控制精度為 1/1000，通過雙閥設(shè)計，控制精度能達到 1/3000。

加熱精密調(diào)節(jié)：電加熱分為 6 路調(diào)節(jié)，單路控制精度為 1/300，多路設(shè)計，控制精度能達到 1/1800。

末端精密調(diào)節(jié)：分為 4路獨立控制，每路電加熱 2kw，溫度分辨率為 0.001℃，控制精度 0.1%，響應(yīng)時間不超過 500μs。

（二）精密環(huán)控柜：實驗室的 “精密微環(huán)境”

精密環(huán)控柜是光學精密實驗室的核心設(shè)備，由南京拓展科技自主研發(fā)，能精確控制著實驗室的溫濕度、潔凈度等環(huán)境參數(shù)。該設(shè)備可實現(xiàn)潔凈度百級、十級、一級，溫度波動值 ±0.1℃、±0.05℃甚至更低的精密環(huán)境控制。

在一些對整體環(huán)境特別是關(guān)鍵區(qū)域的溫度波動度要求非常的高的項目上，我們采用相對濕度由大環(huán)境保證，通過溫度的精確控制來實現(xiàn)環(huán)境倉內(nèi)部的濕度波動度滿足要求。

光學精密實驗室建設(shè)服務(wù)商：南京拓展科技有限公司

（一）企業(yè)使命與實力

南京拓展科技有限公司創(chuàng)立于 1999 年，屬國家高新技術(shù)企業(yè)。公司專業(yè)從事恒溫恒濕、生物安全、潔凈凈化、高精密控制等特殊實驗環(huán)境工程的整體建設(shè)咨詢、規(guī)劃設(shè)計、施工安裝、運行保障及科研研發(fā)。在實驗室領(lǐng)域被江蘇省科技廳認定為“江蘇省精密智慧實驗環(huán)境系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心”。

（二）參與的國家重大科技設(shè)施項目

南京拓展科技有限公司在大科學裝置建設(shè)領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗，參與了眾多國家重大科技設(shè)施項目：

?高能同步輻射光源(HEPS)

?先進光源技術(shù)研發(fā)與測試平臺(PAPS)

?南方先進光源研究測試平臺精密實驗環(huán)境集成裝置

?武漢先進光源研究測試平臺精密實驗環(huán)境集成裝置

?國家同步輻射實驗室預(yù)研平臺(合肥先進光源)

?上海光源線站工程

?上海超強超短激光實驗裝置(SULF)

?“十二五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)極端條件實驗裝置

?神光Ⅱ激光裝置

?硬 X 射線自由電子激光裝置(SHINE)

?阿里一號觀測倉供暖系統(tǒng)

?中國科學院南京分院

這些項目的成功實施，充分展示了公司在光學精密實驗室建設(shè)領(lǐng)域的雄厚技術(shù)實力和豐富經(jīng)驗。

以科技匠心筑夢微觀探索新征程

在光學精密實驗室這片探索微觀世界的 “超級沃土” 上，每一次環(huán)境參數(shù)的精準控制、每一方潔凈空間的匠心構(gòu)筑，都凝結(jié)著拓展科技與無數(shù)科研工作者的創(chuàng)新智慧。作為深耕實驗環(huán)境系統(tǒng)集成領(lǐng)域的踐行者，我們始終以 “為科技工作者提供更可靠、更安全、更高效、更適用的實驗系統(tǒng)” 為使命，用技術(shù)穿透精度壁壘，讓科研靈感在穩(wěn)定的環(huán)境中生根發(fā)芽。

二十余年來，拓展科技有幸參與高能同步輻射光源、硬 X 射線自由電子激光裝置等國家大科學裝置建設(shè)，在超導腔潔凈裝配、飛秒激光精密檢測等場景中，以自主研發(fā)的精密環(huán)控系統(tǒng)為科研設(shè)備 “披上鎧甲”，為實驗數(shù)據(jù) “筑牢根基”。這背后，是團隊對溫濕度控制精度追求到 ±0.01℃的偏執(zhí)，是對潔凈度等級突破至十級的創(chuàng)新，更是對 “讓科學探索更高效” 的不變承諾。

南京拓展科技承建的南方先進光源研究測試平臺(SAPS-TP)精密實驗環(huán)境集成裝置項目

如今，當激光束在超凈環(huán)境中精準聚焦，當探測器在恒溫空間里捕捉量子世界的奧秘，我們深知：每一個 “幕后” 的技術(shù)突破，都在為 “臺前” 的科學發(fā)現(xiàn)鋪路。未來，拓展科技將繼續(xù)以科技為筆、以匠心為墨，在光學精密實驗室的建設(shè)中深耕細作，與萬千科研工作者攜手，讓更多改變世界的創(chuàng)新，從這里啟航。

 

—— 因為我們堅信，極致的實驗環(huán)境，從來不是科學的配角，而是推動人類文明向前的重要注腳。