今年年初，中国原子能科学研究院的魏可新研究员负责的“低能光子校准技术研究”项目过五关斩六将，在国防科学技术奖的“华山论剑”中拿下了一等奖。

　　记者日前来到位于北京西南郊的原子能院，专程采访了项目负责人魏可新和项目核心成员宋明哲，探秘“低能光子校准技术研究”项目。

　　统一了“一尺”的标准

　　国防科技工业电离辐射一级计量站、核工业放射性计量测试中心、原子能院计量测试部，尽管有着三个不同的名称，但这家位于原子能院工作区里一座不起眼的三层小楼内的单位，工作核心就是一件事——“计量”。

　　计量的核心任务是为测量提供标准。计量是非常有必要的，生活中我们也能体会到。比如，“同样是一尺，你的一尺可能是一条胳膊这么长，我的一尺是一条腿这么长，只有统一‘一尺’的标准，测出的数据才具有准确性和可比性。”魏可新边用手比划边解释。

　　“针对我们这个项目，这个‘一尺’就是低能光子辐射领域的最高计量标准。”宋明哲补充道。

　　生活中，电离辐射无处不在。乘飞机、在医院做X光和CT，甚至我们平时摄入的空气、食品、水中都会含有微量的辐射物质……其中，我们接触到的有一部分电离辐射属于低能光子辐射。

　　记者在采访中了解到，光子是传递电磁相互作用的基本粒子；在电离辐射计量领域，能量低于30千电子伏特的光子称为低能光子。可用于光子辐射剂量评价的物理量很多，包括基础量，如照射量、空气比释动能、空气吸收剂量等，也包括辐射防护实用量，如个人剂量当量、周围剂量当量、定向剂量当量等等。然而，一直以来，对于这些物理量，我国的计量标准并不是严格统一的。因此，要想弄明白光子辐射对人体的影响其实并不简单。

　　“在此方面，国际上大多数国家也都处在探索阶段，只有德国在该领域建立了完善的计量标准。”宋明哲表示。然而，向德国方面取经基本上是不可能的。一是需花费大量的时间和费用；二是出于保密原因，国外相关领域对此三缄其口；三是，即使向德国借鉴，也意味着我们自己的测量精度会降低。

　　高峰越险，越想攀登。面对无从借鉴的状况，魏可新决定带领团队攻坚“防护及环境水平低能光子辐射领域的最高计量标准”。

　　实验每每遇到难题，此时魏可新都会不厌其烦地带领大家重新理思路、建模型、做实验，“套路”一次次循环，钻研的劲头始终保持如初。

　　经过8个寒暑的努力，项目组突破了低能光子能谱反演等系列关键技术，在国内率先建立了防护和环境水平低能光子参考辐射场；同时在国内率先开展了个人剂量当量量值复现与校准技术研究，为我国电离辐射计量领域开拓了基于辐射防护实用量的量值传递新体系；制定了相关国家标准和检定规程，系统解决了我国多类型辐射安全防护和环境辐射监测仪表低能光子部分的检定、校准问题。

　　不只做“砝码”，还做出了“天平”

　　除了统一了“一尺”的标准，“另一项创新突破是开创了电离辐射的量值传递。”魏可新认为，这道“独特风景”是“低能光子校准技术研究”项目在评比中受到专家青睐的另一个重要原因。

　　量值传递，就是通过对计量器具的检定或校准，将国家基准(标准)所复现的计量单位量值，通过计量标准逐级传递到工作计量器具，以保证对被测对象所得量值的准确一致。

　　任何一种计量器具，由于种种原因，都具有不同程度的误差。新制造的计量器具，由于设计、加工、装配等原因引起的误差是否在允许范围内，必须用适当等级的计量标准来检定。经检定合格的计量器具，经过一段时间使用后，由于环境的影响或使用不当等因素将引起计量器具的计量特性发生变化，所以需定期用规定等级的计量标准对其进行检定。

　　作为国防科技工业电离辐射一级计量站，魏可新所在的单位在全国范围相关领域里是量值传递的源头。在以往的工作中，魏可新和他的同事们虽然会为二、三级计量站提供检定和校准，然而，由于能谱测量技术难度大，而参考辐射之间能谱又不尽相同，导致辐射防护实用量量值传递成为一个难题。对于低能光子，该问题尤其严重。“换言之，以往我们只是做出‘砝码’，不管做‘天平’。等级低的计量站拿着仪器来我们这儿校准，我们只要提供出‘砝码’和结果即可。”宋明哲解释道，“导致的问题是，别的计量站如果也为等级比它低的计量站进行检定和校准，需要重新制作‘天平’，等于重复花费时间、费用，效率低下。”

　　对以创新为生命线的国防计量人来讲，这样的局面一定要改善，有困难就要突破，这样，科技才会进步。低能光子校准技术研究项目就是针对该问题，重点突破低能谱仪响应矩阵重建、能注量谱反演、Hp(10)传递标准电离室研制等关键技术，有效控制了不确定度，为实用量的量值传递开了一个好头。“我们现在不只做‘砝码’，还做出了‘天平’，也就是做出了次级标准设备等，这也是我们构建新的量值传递体系的一部分。”宋明哲说。

　　然而，低能光子校准技术研究也仅解决了低能光子一个关键点的传递问题，对于光子全能区的各种量值传递，依然需要通过更加深入的研究来解决。魏可新表示，“我们要构建整套的实用量量值传递体系，包括设备、技术、标准方法等，以便都可以传递给下一个等级的计量站。”

　　使实际测量准确度更高

　　在科学计量领域，除了追求“统一”，计量人也一直在苦苦追寻“更高准确度”这个目标。与计量打了半辈子交道的魏可新和他的团队也不例外。

　　1889年，第一届国际计量大会确定“米原器”为国际长度基准，它规定1米就是米原器在0摄氏度时两端的两条刻线间的距离。米原器的精度可以达到0.1 微米。

　　1960年，第十一届国际计量大会废除了旧的“米”的标准，规定了新的“米”的标准是氪86同位素灯在规定条件下发出的橙黄色光在真空中的波长。用氪86当尺，精度可以达到 0.001微米。

　　1983年，米的定义再次被修改，向着不确定度更小的微观自然基准方向发展。

　　用于辐射测量的仪器仪表，在测量中得到的是实用量，科研人员需要通过计算、转换等步骤，建立一定的比例关系，将其转化为实验室所用的基本量，才能进行校准。“就好比生活中我们用容量的单位，实验中用长度的单位。”宋明哲表示。这样做，步骤繁琐仅是一方面，最让他们“郁闷”的是转换过程会附加误差，降低了测量的准确度，违背了“计量”本身的追求。

　　值得高兴的是，通过在此次项目中进行大胆实践，魏可新带领团队打破了这种尴尬，“我们直接确定了个人剂量当量这个评价维度的实用量标准，而不再是以往实验所用的基本量标准，这让辐射防护仪器的测量结果更加准确，比如将不确定度从10%降到5%。”魏可新表示，这也是该项目的第三大优势。

　　科学技术和实际生活从来不是割裂的。目前，该项目成果已成功应用于国防、反恐、核能等领域里多种型号辐射监测仪表检定、校准和测试工作，取得了显著的经济和社会效益。只有仪器测量越准确，所采取的防护措施才越有效。尤其是在国防、反恐、核能等领域的辐射监测仪器，测量结果的精确度关系到人员的生命安全，也关系到国家的国防安全和经济利益。

　　然而，个人剂量当量只是低能光子辐射剂量众多评价维度中的一个，低能光子也只是众多电磁辐射种类中很短的一个波段，魏可新和他的团队不只满足于已有收获，他们的“野心”还很大。“马上，计量站就要进行改造了，实验室要扩建，设备要增加……”采访中，宋明哲表示，未来，他们规划要建立起整个国防电离辐射的实用量计量体系，包括制定国家标准、研发标准装置等等。

　　“我们愿意竭尽全力推动国防电离辐射计量的发展，为国家和人民安全做出更多的贡献。”魏可新话音不大，但显示的决心巨大。

　　在与两位科研人员两个多小时的交流中，记者愈发强烈地在他们身上感受到“行事认真，为人低调”这一特质。“对于此次获奖，我们的内心没有太大的波澜，还是该做什么就做什么。”“我们已经习惯了科研工作就是日复一日的重复。”“我们心里没有明确的上下班的时间界限，即使回到家也还经常在思考实验。”这些话语不只说出了他们两人的心声，也代表了这个有着7名成员、平均年龄35岁的项目组所有人员的心声。（申文聪）