姚駿恩院士

人物小傳

姚駿恩，1932年4月生于上海市。應(yīng)用物理學(xué)家。中國(guó)工程院院士。北京航空航天大學(xué)教授。

1952年畢業(yè)于大連工學(xué)院（后為大連理工大學(xué)）應(yīng)用物理系。1952—1964年在中國(guó)科學(xué)院儀器館（后為中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）工作。1964—2003年，調(diào)入中國(guó)科學(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心（后為北京中科科儀股份有限公司）工作。2003年起在北京航空航天大學(xué)任教。是我國(guó)電子顯微鏡研制和生產(chǎn)的主要開(kāi)拓者之一，設(shè)計(jì)并主持完成我國(guó)第一臺(tái)大型透射電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡等，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)電子顯微鏡制造、生產(chǎn)技術(shù)的推廣應(yīng)用。率先在我國(guó)主持研制完成掃描隧道顯微鏡和光子掃描隧道顯微鏡等十余種納米檢測(cè)儀器和器件，對(duì)有關(guān)理論和應(yīng)用研究作出了突出貢獻(xiàn)。

一 成長(zhǎng)經(jīng)歷

1 歷經(jīng)戰(zhàn)亂，曲折求學(xué)

1932年4月9日，我出生在一個(gè)郵局職員家庭。父親姚國(guó)勲安分守己，對(duì)子女的教育非常嚴(yán)格，從小教導(dǎo)我們?nèi)齻€(gè)子女要老老實(shí)實(shí)做人、認(rèn)認(rèn)真真做事。他常講：“每人頭上都有一爿天，不要嫉妒別人；要自己努力，不投機(jī)取巧；要尊重長(zhǎng)輩，助人為樂(lè)”。我的母親唐玉瑛生于1899年，為人正直善良，任勞任怨，嚴(yán)以律己，寬以待人。她一生跨越三個(gè)世紀(jì)，享年105歲。一直用端莊賢良深深地影響著我。正是父母的教導(dǎo)、良好的家風(fēng)激勵(lì)著我在戰(zhàn)亂中不斷成長(zhǎng)。

1932年，在“一·二八”淞滬抗戰(zhàn)前夕，我家從上海閘北寶山路開(kāi)始逃難，一路上歷盡苦難和屈辱，最后終于在“法租界”暫時(shí)安頓了下來(lái)，是年4月9日，我就在那里出生。1936年秋，在我4歲的這年，我來(lái)到上海培成小學(xué)開(kāi)始接受教育。1937年8月13日清晨，日艦用重炮轟擊上海閘北，日本海軍陸戰(zhàn)隊(duì)越過(guò)淞滬路沖入寶山路，我軍予以自衛(wèi)反擊，“八·一三”淞滬會(huì)戰(zhàn)由此開(kāi)始。我家不得不再次遷到“法租界”，之后我轉(zhuǎn)讀了巽明小學(xué)。

我是家里最小的一個(gè)，有點(diǎn)小“聰明”，很是貪玩，不好好讀書(shū)，常在弄堂里踢小皮球，結(jié)果小學(xué)三年級(jí)時(shí)留了一級(jí)。1941年12月8日，日本偷襲珍珠港，向美國(guó)宣戰(zhàn)，太平洋戰(zhàn)爭(zhēng)就此爆發(fā)。是日，路上行人稀少，形勢(shì)分外緊張，日軍占領(lǐng)了上海法租界。一天上午，我正在家中，突然聽(tīng)到一聲巨響，濃煙四處彌漫，斷壁殘?jiān)先紵鹧妫瑫r(shí)周?chē)藓奥?、慘叫聲連成一片。我和哥哥急忙跑出去，才知道是日本兩架軍用飛機(jī)在演習(xí)時(shí)相撞，墜落在離我家僅二十多米遠(yuǎn)的地方，幾十間房屋瞬間倒塌，我家弄堂對(duì)面的房子后半部都被燒為了灰燼。

抗戰(zhàn)開(kāi)始后，江蘇省立上海中學(xué)從漕河涇區(qū)吳家巷搬遷至“法租界”的菜市路，改名為私立滬新中學(xué)。1943年，我小學(xué)畢業(yè)后就讀于此。

1946年初，我就讀的江蘇省立上海中學(xué)遷回郊區(qū)的吳家巷原址，我第一次離家住校，開(kāi)始獨(dú)立生活。是夏，我初中畢業(yè)，心想考取自己學(xué)校的高中部不會(huì)有問(wèn)題，結(jié)果掉以輕心，最終名落孫山。我就先到了上海市復(fù)興中學(xué)讀高中一年級(jí)。復(fù)興中學(xué)的前身是始建于1886年的“麥瑟尼克”學(xué)校，抗戰(zhàn)勝利后學(xué)校重建，定名為“上海市復(fù)興中學(xué)”。 校名“復(fù)興”，含“復(fù)兮旦兮，興我中華”之意。復(fù)興中學(xué)的師資和校舍都很出色，離家又近，我在那里受到了良好的教育。

不過(guò)由于父親畢業(yè)于江蘇省立第二師范學(xué)校（上海中學(xué)的前身），哥哥也是該校的學(xué)生，我一直希望繼續(xù)在這個(gè)享譽(yù)全國(guó)的上海中學(xué)學(xué)習(xí)。于是，半年后我又再次報(bào)考，結(jié)果還是沒(méi)有成功。我并不甘心，1947年暑期第三次報(bào)考，還記得當(dāng)時(shí)的作文題目是“你為什么要考上海中學(xué)”，我有感而發(fā)，取得了優(yōu)異的成績(jī)，終于如愿以償?shù)卦俅芜M(jìn)入了上海中學(xué)。我插班到理科高中二年級(jí)，由于我是班上年齡較小的，同宿舍的同學(xué)叫我“姚弟弟”。我所在的丁班，雖然考試成績(jī)不如其他幾班，但我們不死讀書(shū)，都有著自己的興趣愛(ài)好。我們很喜歡運(yùn)動(dòng)，如短跑、跳高、墊上運(yùn)動(dòng)、足球、壘球、乒乓球等，記得當(dāng)時(shí)我們?cè)谡n間的時(shí)候，曾把老師的講臺(tái)臨時(shí)拉上球網(wǎng)，直接就打起了乒乓球。至今我還保留了那時(shí)的一些舊照片，這些記憶也是我一生中寶貴的財(cái)富。

2 求學(xué)大連，幸遇名師

1949年5月，上海解放，正值我高中畢業(yè)報(bào)考大學(xué)。是年，全國(guó)高校分區(qū)聯(lián)合招生。我是在受帝國(guó)主義侵略欺凌的環(huán)境下長(zhǎng)大，日本飛機(jī)經(jīng)常在大中城市狂轟濫炸，而我們毫無(wú)還手之力，在“航空救國(guó)”的思想下，我選擇了大連大學(xué)的電機(jī)系，一方面是共產(chǎn)黨使我看到了光明，看到了希望，而大連大學(xué)是共產(chǎn)黨在解放區(qū)創(chuàng)辦的第一所正規(guī)大學(xué)，為即將誕生的新中國(guó)培養(yǎng)建設(shè)人才，哥哥也很鼓勵(lì)我去；另一方面是因?yàn)樵撔Ｓ幸慌麕煟际窃诮夥跑姸砷L(zhǎng)江前后輾轉(zhuǎn)進(jìn)入解放區(qū)的。此外，我擔(dān)心父親失業(yè)，家庭經(jīng)濟(jì)收入沒(méi)有保障，無(wú)力為我交學(xué)費(fèi)，而大連大學(xué)學(xué)生享受“供給制”待遇，不僅免交學(xué)雜費(fèi)還提供生活費(fèi)用，而且在上海首先發(fā)榜。父母雖然希望我留在上海，但最終也相信我的選擇。于是，我和上海中學(xué)的幾十名同學(xué)一起，乘坐學(xué)校包租的火車(chē)專(zhuān)列去了大連。

那時(shí)，直達(dá)東北的火車(chē)還未開(kāi)通，路過(guò)南京時(shí)，還遭到了國(guó)民黨飛機(jī)的轟炸。到達(dá)天津后等待了十多天，考慮到坐船去大連不穩(wěn)妥，我們最后決定還是繼續(xù)乘火車(chē)。在東北廣袤的大地上，只有我們這輛“專(zhuān)列”，邊修路、邊行車(chē)。晚間，我們就睡在車(chē)廂頂部的行李架和座位下面的地板上。走走停停，從天津到大連竟行駛了好多天。1949年9月底，我終于到達(dá)了大連，就讀于大連大學(xué)工學(xué)院電機(jī)系。10月1日，我們這批大學(xué)生列隊(duì)在大連火車(chē)站廣場(chǎng)上，聆聽(tīng)了毛主席在開(kāi)國(guó)大典上的講話，備受鼓舞。

是年年底，為了解我們這批首屆學(xué)生的業(yè)務(wù)水平，學(xué)校組織了物理學(xué)摸底考試。有些考題我在上海中學(xué)時(shí)學(xué)過(guò)，所以答題比較順利。當(dāng)時(shí)我感到監(jiān)考老師在我旁邊站了一會(huì)兒，交卷時(shí)老師簽名，我一看像是“美術(shù)”兩字，后來(lái)才知道這是老師“王大珩”三個(gè)字的連寫(xiě)。這是我第一次見(jiàn)到恩師王大珩先生的情景，至今仍記憶猶新。

大連大學(xué)非常重視理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)校開(kāi)辦之初，就大力建設(shè)實(shí)驗(yàn)室。在剛解放的大連，什么科學(xué)器材都很難買(mǎi)到。物理系主任王大珩先生親自帶領(lǐng)教師和實(shí)驗(yàn)人員，從倉(cāng)庫(kù)和舊貨市場(chǎng)上淘來(lái)舊秒表、天平、望遠(yuǎn)鏡、電位差計(jì)和光學(xué)玻璃等，自己動(dòng)手制造儀器。不到一年時(shí)間，就建成了可同時(shí)容納130名學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的普通物理實(shí)驗(yàn)室。

王大珩先生指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍，審查實(shí)驗(yàn)報(bào)告也非常仔細(xì)。在給“不對(duì)”兩字時(shí)，故意不說(shuō)明原因，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和動(dòng)手能力。有的同學(xué)嫌儀器設(shè)備簡(jiǎn)陋，做實(shí)驗(yàn)不順手、太費(fèi)事，王大珩先生的回答是：“告訴你們一個(gè)真理，所有精密的東西都是用不精密的設(shè)備造出來(lái)的，你們要學(xué)會(huì)用低級(jí)的儀器做出好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。”他說(shuō)自己在清華大學(xué)物理系讀書(shū)時(shí)，有位老師經(jīng)常講，不能給學(xué)生好的東西用， 就是要逼著學(xué)生學(xué)會(huì)自己動(dòng)手。后來(lái)王大珩先生告訴我：“1950年在為你們準(zhǔn)備鐘擺物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，那根掛鐘擺的吊線經(jīng)常斷，實(shí)驗(yàn)課馬上就要開(kāi)始了，很著急。后來(lái)才發(fā)現(xiàn)，是穿過(guò)吊線的那個(gè)小孔邊上有毛刺，把吊線割斷了。刮去了毛刺，問(wèn)題就解決了?！?王大珩先生就是這樣以身作則地教會(huì)了我們實(shí)驗(yàn)要認(rèn)真負(fù)責(zé)、重視細(xì)節(jié)。后來(lái)，我們這些學(xué)生能獨(dú)立思考并有較強(qiáng)的實(shí)際工作能力，與王大珩先生當(dāng)時(shí)的細(xì)心培養(yǎng)和嚴(yán)格要求是分不開(kāi)的。

1950年秋，王大珩先生動(dòng)員學(xué)生讀應(yīng)用物理。他說(shuō)：“物理可以說(shuō)是一切工業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)，再冠以‘應(yīng)用’兩字，對(duì)新中國(guó)的建設(shè)更有現(xiàn)實(shí)意義?！锢砣恕葐渭儗W(xué)工科的考慮問(wèn)題更深入些，雖不能解決所有問(wèn)題，但知道該去找什么人?！本瓦@樣，我們二十個(gè)同學(xué)成為了應(yīng)用物理系的第一批學(xué)生，我從此開(kāi)始進(jìn)入了應(yīng)用物理學(xué)科。大學(xué)一年級(jí)時(shí)，包括體育在內(nèi)，我各門(mén)成績(jī)都是5分，在全校名列前茅，因此我擔(dān)任了班長(zhǎng)，后來(lái)當(dāng)選為校學(xué)生會(huì)數(shù)理分會(huì)主席。當(dāng)時(shí)，我的體育老師是“中國(guó)奧運(yùn)第一人”劉長(zhǎng)春教授，他特別擅長(zhǎng)短跑，動(dòng)作步頻快、步幅大、向前性好，悉心傳授我們的短跑技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，使我們受益匪淺。

3 投身科研，艱難締造

根據(jù)國(guó)家第一個(gè)五年經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃的需要，1952年全國(guó)大學(xué)物理系三年級(jí)的學(xué)生都提前一年畢業(yè)。當(dāng)時(shí)王大珩先生已受命在長(zhǎng)春市籌建中國(guó)科學(xué)院儀器館（后改名為長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)春光機(jī)所），從各地招收了二十名大學(xué)應(yīng)屆畢業(yè)生，我是其中之一。當(dāng)時(shí)的長(zhǎng)春滿目瘡痍，還沒(méi)有從戰(zhàn)爭(zhēng)創(chuàng)傷中恢復(fù)過(guò)來(lái)。我從設(shè)計(jì)大禮堂的座椅、采購(gòu)器材和實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)始，日夜兼程、東奔西走，全身心的投入到中國(guó)科學(xué)院儀器館的建設(shè)工作中。

1953年，我的第一個(gè)科研項(xiàng)目是研制精密電阻箱。研究期間我發(fā)現(xiàn)電阻的阻值竟不是書(shū)本上所寫(xiě)的固定值，而是天天在變，而且引起變化的原因有很多，這使我深深體會(huì)到了事物的復(fù)雜性。第二年，我又開(kāi)始研制測(cè)量微弱電流的檢流計(jì)，僅讀數(shù)不回零的問(wèn)題就經(jīng)過(guò)數(shù)十次試驗(yàn)才得以解決。這些問(wèn)題的答案都是書(shū)本上沒(méi)有的，必須自己找出關(guān)鍵所在，“盡信書(shū)不如無(wú)書(shū)”，正是這樣的經(jīng)歷培養(yǎng)了我獨(dú)立進(jìn)行科研工作的能力。后來(lái)看來(lái)，這些極為普通的常規(guī)儀器，當(dāng)時(shí)卻還要在中國(guó)科學(xué)院儀器館研制，可見(jiàn)建國(guó)初期的科技水平是何等落后。

二 投身電子顯微鏡事業(yè)

1 參與研制我國(guó)首臺(tái)電子顯微鏡

顯微鏡是人類(lèi)認(rèn)識(shí)微觀世界的有力工具。光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn)，使人們發(fā)現(xiàn)了被稱(chēng)為19世紀(jì)三大發(fā)現(xiàn)之一的生物細(xì)胞，對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)極大的飛躍。誕生于1932年的電子顯微鏡和1982的掃描隧道顯微鏡，分別作為顯微鏡發(fā)展史上繼光學(xué)顯微鏡之后的第二和第三個(gè)里程碑，促進(jìn)了納米科技的誕生和持續(xù)發(fā)展。

1953年，德意志民主共和國(guó)的總統(tǒng)把一臺(tái)該國(guó)蔡司公司生產(chǎn)的、代表當(dāng)時(shí)世界水平的電子顯微鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)電鏡），送給毛主席作為六十壽辰的大禮。1956年，我國(guó)制定《1956—1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》時(shí)，由王大珩先生領(lǐng)導(dǎo)的儀器規(guī)劃小組提出要研制電子顯微鏡。而當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)顧問(wèn)認(rèn)為這個(gè)項(xiàng)目難度太大，在此期間中國(guó)做不出來(lái)，不要列入規(guī)劃，中國(guó)如要用，可以向蘇聯(lián)買(mǎi)。但王大珩先生并未因此停止研制電子顯微鏡的步伐。我當(dāng)時(shí)是儀器規(guī)劃小組的工作人員和俄文翻譯，在此期間，光機(jī)所擬送我去蘇聯(lián)國(guó)家計(jì)量院學(xué)習(xí)，但因體檢發(fā)現(xiàn)視覺(jué)紅綠色弱，不合格而作罷。

第二年，長(zhǎng)春光機(jī)所又選派我去德意志民主共和國(guó)的蔡司公司學(xué)習(xí)紅外光譜儀器制造技術(shù)，在中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)干部學(xué)院學(xué)習(xí)了將近一年的德語(yǔ)。年底，一切去德的手續(xù)都已辦妥，行李也送上了火車(chē)，準(zhǔn)備第二天出發(fā)。可是，當(dāng)晚接到中國(guó)科學(xué)院的緊急通知，“暫不去德”。我們以為又發(fā)生了類(lèi)似的“匈牙利事件”。后來(lái)才明白，是德國(guó)方面要分別“安排”。不久，到大學(xué)進(jìn)修的去了德國(guó)，而蔡司公司則不接受我們?nèi)W(xué)習(xí)他們的關(guān)鍵技術(shù)，德國(guó)之旅未能成行。

1958年，在“破除迷信，解放思想”思想指引下，所長(zhǎng)王大珩先生大膽提出在長(zhǎng)春光機(jī)所研制電鏡，并邀請(qǐng)了一位剛從德國(guó)留學(xué)回來(lái)的中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所博士作為負(fù)責(zé)人，以中國(guó)科學(xué)院武漢一個(gè)研究所剛從日本訂購(gòu)的中型電鏡作為參考樣機(jī)開(kāi)始研制工作。研制電鏡需要解決真空問(wèn)題，當(dāng)時(shí)光機(jī)所只有一臺(tái)前蘇聯(lián)生產(chǎn)的氦質(zhì)譜真空檢漏儀，在此期間，我翻譯了俄文說(shuō)明書(shū)。通過(guò)夜以繼日的刻苦攻關(guān)以及高效的協(xié)調(diào)配合后，只經(jīng)過(guò)短短的72天，在1958年8月即成功制造了我國(guó)第一臺(tái)電子顯微鏡，加速電壓50 kV，分辨本領(lǐng)達(dá)10 nm。這臺(tái)電子顯微鏡作為光機(jī)所研制成功的“八大件”（指八項(xiàng)先進(jìn)的高端光學(xué)儀器）之一，于當(dāng)年國(guó)慶節(jié)前夕在北京中關(guān)村展出。毛主席參觀了這個(gè)展覽會(huì)，當(dāng)工作人員介紹到電子顯微鏡時(shí)，他高興地說(shuō)“我們也能做這個(gè)東西（電子顯微鏡）了”，對(duì)這些科研成果倍加贊賞。

后來(lái)我獨(dú)自一人去武漢歸還之前借來(lái)的日本電鏡，由于是被拆成零部件后再重新裝起來(lái)的，問(wèn)題不少，就連機(jī)械泵也發(fā)生了故障。當(dāng)時(shí)，我“初生牛犢不怕虎”，竟敢把它拆開(kāi)，清洗精密的旋轉(zhuǎn)刮板后再裝起來(lái)。我打開(kāi)不容許用戶觸動(dòng)的50 kV高壓油箱進(jìn)行檢查維修，并過(guò)濾高壓變壓器油。經(jīng)反復(fù)調(diào)試，這臺(tái)電鏡的分辨本領(lǐng)終于恢復(fù)到其出廠指標(biāo)2.5 nm。

此后，該中型電子顯微鏡向南京教學(xué)儀器廠（后改名為江南光學(xué)儀器廠）等推廣生產(chǎn)。他們?cè)诠鈾C(jī)所圖紙的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，于1961年實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)，至1994年共生產(chǎn)了兩百多臺(tái)。

2 共同自主研發(fā)電子顯微鏡

在成功制造我國(guó)第一臺(tái)電子顯微鏡后，有人說(shuō)，你們能做電子顯微鏡，很好！但這是仿制的，自己設(shè)計(jì)行嗎？我們了解自主研發(fā)面臨的巨大挑戰(zhàn)，但更加深知這是我國(guó)科技發(fā)展的必由之路。為此，1958年9月，長(zhǎng)春光機(jī)所決定自行設(shè)計(jì)研制100 kV大型電子顯微鏡并成立了電子顯微鏡研究小組，由我任組長(zhǎng)和課題負(fù)責(zé)人，電子所的一位專(zhuān)家為技術(shù)負(fù)責(zé)人。

由于我在研制檢流計(jì)時(shí)熟悉了磁路設(shè)計(jì)，加上具備相關(guān)的光學(xué)知識(shí)和英、德、俄文的基礎(chǔ)，參考了國(guó)外有關(guān)經(jīng)典文獻(xiàn)和當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的德國(guó)西門(mén)子公司的Elmiskop型電子顯微鏡產(chǎn)品樣本，很快就完成了電子顯微鏡總體設(shè)計(jì)和電子光學(xué)系統(tǒng)、電磁透鏡的設(shè)計(jì)，并提出了對(duì)加速電壓及紋波、透鏡電源和真空系統(tǒng)等的要求。經(jīng)過(guò)全體人員十個(gè)月不分日夜的辛勤勞動(dòng)、協(xié)同合作，終于在1959年9月末，我們研制成功了我國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的電子顯微鏡（XD-100型），分辨本領(lǐng)優(yōu)于2.5 nm、加速電壓100 kV、放大倍數(shù)達(dá)10萬(wàn)倍以上。

為參加國(guó)慶十周年全國(guó)工業(yè)交通展覽會(huì)，我們特別包租了一節(jié)火車(chē)車(chē)皮，我和負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)計(jì)的同志就坐在電子顯微鏡的包裝箱上，星夜奔赴北京。在北京展覽館安裝好后，卻發(fā)現(xiàn)冷卻水漏進(jìn)了物鏡線包造成漏電，導(dǎo)致電子顯微鏡無(wú)法工作。當(dāng)時(shí)已是放假前夕，我抱著十幾公斤重的物鏡找到兄弟單位，用真空烘箱烘干，又花了一天的時(shí)間抽真空，終于及時(shí)解決了問(wèn)題。10月1日，這臺(tái)10萬(wàn)倍電子顯微鏡作為一項(xiàng)重大科技成果，在北京展覽館按時(shí)展出，并且擺在了中央大廳的顯要位置。觀眾十分好奇地排起長(zhǎng)隊(duì)等待著用電子顯微鏡來(lái)觀看蚊子翅膀上的“汗毛”，這個(gè)場(chǎng)景至今令我難以忘懷。當(dāng)天，天安門(mén)前舉行國(guó)慶十周年慶祝大會(huì)，這臺(tái)XD-100大型電子顯微鏡的巨大模型排在中國(guó)科學(xué)院游行隊(duì)伍最前面，接受了檢閱。

這臺(tái)電子顯微鏡被列為我國(guó)儀器儀表行業(yè)從仿制到自行設(shè)計(jì)研制的一個(gè)里程碑標(biāo)志，被列入了“中華人民共和國(guó)四十年重大科學(xué)技術(shù)成就”之一，并收入了記載古今中外自然科學(xué)大事的《自然科學(xué)大事年表》。

長(zhǎng)春光機(jī)所發(fā)揚(yáng)當(dāng)時(shí)提倡的“全國(guó)一盤(pán)棋”和“共產(chǎn)主義大協(xié)作精神”，1958年和1960年先后將仿制的中型電鏡和自行設(shè)計(jì)制造的XD-100大型電子顯微鏡的全部設(shè)計(jì)資料和機(jī)械圖紙無(wú)償?shù)亟唤o南京教學(xué)儀器廠和上海精密醫(yī)療器械廠（后改名為上海電子光學(xué)技術(shù)研究所）。我也多次到上海、南京毫無(wú)保留地向他們介紹電鏡設(shè)計(jì)及調(diào)試技術(shù)。就這樣，我國(guó)逐步建立起了自己的電子顯微鏡制造領(lǐng)域。

1960年9月，國(guó)家科委在北京召開(kāi)第一次全國(guó)電子顯微技術(shù)交流會(huì)，我作了題為“ XD-100大型電子顯微鏡研制”的學(xué)術(shù)報(bào)告。會(huì)議期間我被確診得了肺結(jié)核，11月回到上海家里，肺部已有嚴(yán)重的“空洞”，在接受近一年住院治療后，才得以再次回到長(zhǎng)春工作。

上海精密醫(yī)療器械廠在XD-100型基礎(chǔ)上制成了DXA2-8型電鏡，分辨本領(lǐng)達(dá)2.0 nm。當(dāng)時(shí)，為了慶賀全國(guó)八個(gè)具有代表性的新產(chǎn)品問(wèn)世，郵電部特別發(fā)行了一套紀(jì)念郵票（8張），其中一張就是DXA2-8型電子顯微鏡。這是世界上最早的以電子顯微鏡為主題的郵票。1965年7月，研制成功DXA3-8型一級(jí)電子顯微鏡，分辨本領(lǐng)提高到0.7 nm，通過(guò)了國(guó)家鑒定。1968年定型了DXA4-10（0.7 nm，100 kV），到1977年共生產(chǎn)了72臺(tái)。中國(guó)科學(xué)院新疆化學(xué)研究所購(gòu)置了第一臺(tái)DXA4-10商用高分辨率電子顯微鏡，并利用這臺(tái)儀器發(fā)現(xiàn)了四百多種動(dòng)植物病毒，不但為我國(guó)動(dòng)植物病毒研究作出了重要貢獻(xiàn)，也培養(yǎng)了一批優(yōu)秀人才。這也印證，我國(guó)自主研發(fā)電子顯微鏡的能力取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。

3 調(diào)入北京繼續(xù)從事電子顯微鏡研發(fā)

1964年4月，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院集中力量的決定，將長(zhǎng)春光機(jī)所電子顯微鏡研究室包括我在內(nèi)的13人調(diào)并到北京的科學(xué)儀器廠（后為北京中科科儀股份有限公司）。當(dāng)時(shí)全廠召開(kāi)聯(lián)歡會(huì)熱烈歡迎我們的到來(lái)。

之后，我出任了電子顯微鏡研究實(shí)驗(yàn)室副主任，負(fù)責(zé)研制DX-2型100 kV透射電子顯微鏡，主要負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)和電子光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算。在此期間，我重點(diǎn)解決了電子顯微鏡的“心臟”——物鏡極靴的研制和高穩(wěn)定度100 kV高壓電源的問(wèn)題。

1965年底，中國(guó)科學(xué)院組織成果鑒定，結(jié)論為：“根據(jù)在鑒定過(guò)程中所拍攝的鉑銥粒子照片，測(cè)得最小可分辨距離為0.4 nm和0.5 nm 的五對(duì)點(diǎn)子。按國(guó)外常見(jiàn)的表示方法，DX-2電鏡的分辨本領(lǐng)可達(dá)0.4 nm。按國(guó)內(nèi)采用從嚴(yán)的分辨本領(lǐng)鑒定方法 （以第五對(duì)最近點(diǎn)中心間的距離計(jì)算），評(píng)定該電鏡的分辨本領(lǐng)為0.5 nm ，電子光學(xué)放大可達(dá)25萬(wàn)倍以上。由此可以認(rèn)為DX-2電鏡在分辨本領(lǐng)和放大倍數(shù)方面已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平” (原結(jié)論中以埃為單位，1 nm = 10埃)。1966年1月，DX-2型電鏡作為重點(diǎn)展品參加了北京全國(guó)儀器儀表新產(chǎn)品展覽會(huì)。 此后，我參與了6臺(tái)DX-2型電子顯微鏡的小批量生產(chǎn)。

我指導(dǎo)并參與研制完成了我國(guó)第一臺(tái)掃描電鏡（DX-3型），負(fù)責(zé)人是我的第一位研究生。這臺(tái)掃描電鏡性能達(dá)到了1973年我國(guó)進(jìn)口的日本掃描電子顯微鏡的水平，并且實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。同年，科學(xué)儀器廠掃描電子顯微鏡組獲得了國(guó)務(wù)院總理親筆題詞的榮譽(yù)證書(shū)，給了我們莫大的鼓舞。

我還負(fù)責(zé)研制X射線波譜儀，并將其和同軸光學(xué)顯微鏡一起配裝在掃描電鏡上，發(fā)展成DX-3A型分析掃描電鏡。該型掃描電鏡先后生產(chǎn)了近百臺(tái)，并向國(guó)內(nèi)幾家單位推廣生產(chǎn)。

1982年出現(xiàn)了掃描隧道顯微鏡（縮寫(xiě)STM)，橫向分辨本領(lǐng)達(dá)0.1～0.2 nm，縱向分辨本領(lǐng)高達(dá)0.01 nm，這是其它顯微鏡難以達(dá)到的。更重要的是STM克服了電鏡試樣必須處于真空環(huán)境的限制，可在大氣、真空、甚至液體環(huán)境中觀察物體在自然狀態(tài)下的表面結(jié)構(gòu)和實(shí)際狀態(tài)。1986年的諾貝爾獎(jiǎng)物理獎(jiǎng)即授予了掃描隧道顯微鏡的兩位發(fā)明人和50年前（1932年）第一臺(tái)電子顯微鏡的創(chuàng)制者。

后來(lái)，中國(guó)科學(xué)院成立了北京電子顯微鏡（開(kāi)放）實(shí)驗(yàn)室，依托在中國(guó)科學(xué)院北京科學(xué)儀器廠，我被任命為副主任。我認(rèn)識(shí)到STM大有發(fā)展前途，自己又有研制電子顯微鏡的經(jīng)驗(yàn)，于是提出自行研制STM，得到了實(shí)驗(yàn)室主任的大力支持，由我兼任STM研制小組組長(zhǎng)并且赴美調(diào)研，不久我確定了設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)半年多的刻苦攻關(guān)得以研制成功。

北京電鏡室工作者用自制的STM首次獲得了石墨表面原子圖像，橫向和縱向分辨本領(lǐng)分別達(dá)到了0.1 nm和0.01 nm，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。1987年12月22日，《人民日?qǐng)?bào)》頭版上的報(bào)眼以“我國(guó)制成新型掃描隧道顯微鏡”為題，對(duì)此進(jìn)行了專(zhuān)題報(bào)導(dǎo)。該型電鏡后續(xù)實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。

第二年，在英國(guó)召開(kāi)的第三屆STM會(huì)議上首次報(bào)導(dǎo)了我國(guó)研制成功的STM，并選入了會(huì)議論文集。我們還在國(guó)際上首次用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一個(gè)重要論斷，即STM圖像不只是試樣的像，還與探針有關(guān)。

之后，在1989年又誕生了光子掃描隧道顯微鏡（PSTM），分辨本領(lǐng)突破了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡光束半波長(zhǎng)的衍射限制，引起世人矚目。1991年我又提出研制PSTM，在與大連理工大學(xué)物理系的合作下，于1993年6月研制成功我國(guó)第一臺(tái)光子掃描隧道顯微鏡，圖像橫向分辨本領(lǐng)優(yōu)于10 nm，縱向分辨本領(lǐng)為1 nm，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，與此同時(shí)還開(kāi)展了應(yīng)用研究，不斷推動(dòng)我國(guó)的電鏡事業(yè)跟上世界發(fā)展的腳步。

我從中國(guó)科學(xué)院北京科學(xué)儀器研制中心退休后，也未停止科學(xué)研究的腳步，繼續(xù)從事發(fā)展原子力顯微鏡的工作。我之前與一位專(zhuān)家合作共同發(fā)展了一種國(guó)際上分辨率最高的MoS2固體徑跡探測(cè)器，研制生產(chǎn)了我國(guó)第一代激光檢測(cè)原子力顯微鏡。

2001年我當(dāng)選為中國(guó)工程院院士后，老師王大珩先生告誡我“要更加謙虛謹(jǐn)慎，發(fā)揮作用”。還有位院士朋友對(duì)我說(shuō)：“當(dāng)選院士的最大好處是可以繼續(xù)工作”。這些我都銘記在心。2003年我受聘到北京航空航天大學(xué)任教，重新獲得了工作的機(jī)會(huì)。1949年上大學(xué)我報(bào)考的就是航空工程系，后來(lái)因?yàn)榉N種原因而轉(zhuǎn)為應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)，在應(yīng)用物理領(lǐng)域一干就是半個(gè)世紀(jì)，這一次可謂實(shí)現(xiàn)了我54年前報(bào)考大學(xué)時(shí)為祖國(guó)航空事業(yè)服務(wù)的愿望。對(duì)此，我十分珍惜，兢兢業(yè)業(yè)，只爭(zhēng)朝夕，把這份工作當(dāng)作自己再一次“創(chuàng)業(yè)”的機(jī)遇，盡自己最大的努力工作。

我積極開(kāi)拓學(xué)科方向、組建科研團(tuán)隊(duì)、引進(jìn)優(yōu)秀人才、培養(yǎng)青年教師和研究生，先后任教授、校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任、航空科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）首席科學(xué)家和理學(xué)院物理研究所所長(zhǎng)。主持組建 “北航微納測(cè)控研究中心”，籌建“微納測(cè)控與低維物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，任籌備主任和名譽(yù)主任。負(fù)責(zé)完成了國(guó)家自然科學(xué)基金和科學(xué)技術(shù)部等多項(xiàng)專(zhuān)項(xiàng)課題。開(kāi)展了近場(chǎng)光學(xué)顯微學(xué)、離子束納米級(jí)加工、原子力顯微視頻成像、高次諧波及多頻激勵(lì)成像、頻率調(diào)制原子力顯微術(shù)以及智能化便攜式原子力顯微鏡等研發(fā)工作。

我曾在《科學(xué)儀器》雜志上發(fā)表我國(guó)第一篇系統(tǒng)論述電鏡設(shè)計(jì)制造的文章“XD-100型電子顯微鏡”；撰寫(xiě)了數(shù)十篇科普與綜述文章，以推動(dòng)顯微鏡領(lǐng)域科學(xué)傳播；多次組織國(guó)際和全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議并編輯出版論文集；組辦學(xué)習(xí)班，編寫(xiě)教材，在全國(guó)普及電子顯微學(xué)知識(shí)等等。始終致力于促進(jìn)國(guó)內(nèi)電子顯微鏡的研制生產(chǎn)和應(yīng)用。

1980年中國(guó)電子顯微鏡學(xué)會(huì)成立，我是主要?jiǎng)?chuàng)辦人之一；1982年《電子顯微學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊，我作為副主編、主編主持日常工作。

三 漫漫電鏡路，汲汲求索心

我們實(shí)現(xiàn)了多種電子顯微鏡的國(guó)產(chǎn)化，多項(xiàng)產(chǎn)品的主要指標(biāo)接近或達(dá)到當(dāng)時(shí)的國(guó)際水平，這些國(guó)產(chǎn)電子顯微鏡為促進(jìn)我國(guó)的科學(xué)技術(shù)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，創(chuàng)造了屬于自己的輝煌。

但是改革開(kāi)放后各種電鏡大量進(jìn)口，促進(jìn)了外國(guó)公司的發(fā)展，而國(guó)產(chǎn)電子顯微鏡因使用性能等不如進(jìn)口產(chǎn)品而競(jìng)爭(zhēng)力有限，只剩下一個(gè)研制單位——北京中科科儀股份有限公司還在艱苦奮斗，小批量生產(chǎn)中檔掃描電鏡。但先進(jìn)的技術(shù)是買(mǎi)不來(lái)的，“工欲善其事、必先利其器”，為建成創(chuàng)新型國(guó)家，我國(guó)必須掌握高端顯微裝備的核心技術(shù)，必須自主發(fā)展新的納米測(cè)量方法和納米加工技術(shù)。

50余年來(lái)，我有幸負(fù)責(zé)自行設(shè)計(jì)制造了我國(guó)第一臺(tái)大型透射電子顯微鏡；指導(dǎo)、參加研制完成我國(guó)第一臺(tái)掃描電鏡，并在國(guó)內(nèi)推廣電子顯微鏡的設(shè)計(jì)制造技術(shù)；率先在我國(guó)主持研制完成掃描隧道顯微鏡和光子掃描隧道顯微鏡等十多種納米檢測(cè)儀器和器件，對(duì)有關(guān)理論和應(yīng)用研究作出了一些貢獻(xiàn)，為發(fā)展我國(guó)納米科技提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)，起了先導(dǎo)作用。我對(duì)于發(fā)展電鏡事業(yè)心堅(jiān)如磐，走過(guò)的這條路踏實(shí)而又厚重，不斷的為我國(guó)高端電鏡的自主可控貢獻(xiàn)自己的力量。

本世紀(jì)初，由于種種原因，國(guó)產(chǎn)電鏡和掃描探針顯微鏡的質(zhì)與量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全國(guó)的廣泛需求。為此，我與王大珩先生等在2003年1月，向國(guó)家呈交了“建立我國(guó)自己的納米測(cè)量?jī)x器和納米加工裝備制造業(yè)”的“工程院院士建議”，2006年初又提出了“振興我國(guó)的電子顯微鏡制造事業(yè)”的建議：

（1）發(fā)展具有自己特色、先進(jìn)的多功能亞埃(＜0.1 nm)分辨率、亞eV級(jí)像差校正電子顯微鏡，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在納米尺度表征與度量的髙端突破；

（2）整合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有基礎(chǔ)，形成有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的電子顯微鏡規(guī)模產(chǎn)業(yè)；

（3）創(chuàng)建電子顯微鏡研發(fā)團(tuán)隊(duì)，建立具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的電子顯微鏡研發(fā)平臺(tái)和基地。

國(guó)家科技部考慮了這個(gè)建議，并將“場(chǎng)發(fā)射槍透射電子顯微鏡的研制”列為“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃的重大課題，推動(dòng)了電鏡產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展。

其實(shí)不僅是國(guó)產(chǎn)電鏡和掃描探針顯微鏡，整個(gè)中國(guó)科學(xué)儀器制造行業(yè)都面臨極大的挑戰(zhàn)。國(guó)外廠商對(duì)中國(guó)的策略往往是，你不能制造的精密儀器，他要高價(jià)，甚至不賣(mài)給你；當(dāng)你有能力制造時(shí)，他以低價(jià)銷(xiāo)售給你，打垮你，讓你難以發(fā)展。

因此，我們必須自立自強(qiáng)。電子顯微鏡，從1958年開(kāi)始我國(guó)就做出來(lái)了，但穩(wěn)定性、可靠性不如國(guó)外產(chǎn)品。要解決這些問(wèn)題不是一日之功。生產(chǎn)高質(zhì)量?jī)x器的關(guān)鍵在于建立一條完整的科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)鏈。從材料的選擇、加工工藝，到整機(jī)的裝配調(diào)試，每一個(gè)零部件都需要注意，每一個(gè)細(xì)節(jié)都需要精益求精，這需要一整套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)高指標(biāo)、高可靠性。我們需要一個(gè)打基礎(chǔ)的過(guò)程，一個(gè)積累的過(guò)程，而這樣積累的過(guò)程是難以一蹴而就的。只有選擇性地把某些儀器做到滿足國(guó)內(nèi)需求以減少對(duì)國(guó)外的依賴(lài)，在打好基礎(chǔ)的情況下逐步發(fā)展我們的技術(shù)特色，利用我國(guó)己領(lǐng)先的新原理、新材料等來(lái)制造新儀器，爭(zhēng)取一部分先超越。這樣，中國(guó)的科學(xué)儀器制造事業(yè)才能逐漸強(qiáng)大起來(lái)。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已研制生產(chǎn)了有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡原位觀察測(cè)試研究的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究等。時(shí)至今日，我仍在為發(fā)展我國(guó)的超顯微鏡制造事業(yè)繼續(xù)努力，展望未來(lái)，我必將為這項(xiàng)事業(yè)奮斗終生。

回首過(guò)去的人生軌跡，有成長(zhǎng)的曲折，成功的喜悅，也有未竟的遺憾。從失望到期望、從惴惴不安到信心滿懷。我相信，只有經(jīng)歷磨難，生命方有厚度！