作者:操秀英 来源:科技日报 发布时间:2023/4/3 8:13:33
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给航空集装箱做CT

 

当最后一个航空集装箱通过安检系统,测试结果出炉时,同方威视董事长、清华大学工程物理系核技术及应用研究所所长陈志强的脸上终于露出满意的笑容。

今年3月中旬,中国民航局到深圳机场调研智慧民航建设,考察了全球首台民用航空集装箱CT(计算机断层扫描)安检系统全流程测试情况。

这个安检设备领域的“新生”表现优异。

此前,受限于安检机条件,集装箱货物需先拆板成单件或单卡板,通过安检扫描后再装箱。航空集装箱CT安检系统打破传统模式,可对整板、整箱货物进行整体安检,大幅提升安检效率。

同时,与传统X射线扫描系统相比,无论穿透能力、判图功能,还是扫描速度,该系统均大幅领先。

这一系统的核心正是同方威视十年磨一剑的静态CT技术。它的成功应用,表明我国实现了静态CT关键核心技术攻关和产业化。

“我们有信心打赢这场官司”

故事要从一项惊险获胜的知识产权诉讼说起。

时间回到2011年,同方威视和陈志强面临一个艰难抉择。

那一年,同方威视的发明专利“一种货物安全检查系统”在美国被启动抵触程序。同方威视的对手是英国内政部所属研究团队,该团队围绕静态CT核心技术提交了一件内容基本相同的专利申请。谁赢了,谁就拥有这项专利。

彼时,各国都在发力静态CT核心技术研发。众所周知,X射线计算机断层成像(X-CT)是20世纪最杰出的科技成就之一,在医院做过CT的人都体验过这一技术。

传统的螺旋CT成像技术通过滑环的旋转,从各个角度对物体进行射线扫描,获取透射信息。滑环旋转越快,成像速度越快,成像越清晰。但滑环旋转的速度有极限,而且对大尺寸物体的检测有局限。

同时,医疗、安检、工业无损检测等领域,对成像速度和精度要求越来越高。开发不依赖滑环的成像模式,即静态CT,成为全球科学家和工程师的梦想。

谁能率先取得突破,谁就会引领下一代安检产品市场。

正因此,在这次与全球CT技术顶尖科研团队的正面较量中,同方威视迎难而上。

英国团队通过律师向同方威视发了和解函,要求该专利在美国和英国的专利属于英国内政部,其他国家的专利可以与同方威视共享。

但同方威视管理层的态度很坚决:“我们有信心打赢这场官司,这是我们团队的成果,不能轻易放弃知识产权。”

他们有背水一战的底气。

早在2006年,同方威视与清华大学合作提出一种不依赖滑环的新型货物安全检查CT成像技术,攻克了大型物体无法快速实时CT成像的世界性难题。此次被启动抵触程序的正是基于该技术的专利。

通过艰辛的证据收集,同方威视在研发人员日志中找到了有利证据。经裁定,同方威视的优先权早于英国内政部科研团队37天,最终维权成功。

这是中国专利权人在美被启动抵触程序胜诉的第一个成功案例。这个核心专利,是静态CT成像算法和系统设计中的一个关键理论基础。

“必须完全摒弃滑环思路”

专利在手的同方威视随后在静态CT研发领域不断开疆拓土。

完全静止的CT设备,在全世界都无可借鉴的经验,研发团队只能边干边摸索。2014年,陈志强带领团队开始着手搭建第一台原理样机。

这台样机参考了滑环样机原理。经过反复论证实验,研究团队发现此路不通。

一时间,研发团队被灰心失望的阴云笼罩。几年通宵达旦的努力都白费了吗?研发的正确方向到底在哪里?

“努力当然没有白费,至少证明这条路走不通。”陈志强坚定鼓励大家,“我们必须完全摒弃滑环思路。”

研发团队重整旗鼓,分析成像系统最前沿的技术,比较甄别筛选不同技术路线,不断修正研究方案。

终于,同方威视携手新鸿电子公司成功研发出国际首个碳纳米管冷阴极分布式X射线源。

这一全新的光源技术不仅为静态CT智能查验系统、工业无损检测、医学放射诊疗设备的研制提供了关键支撑,也使我国成为全球第一个掌握这一全新的X射线源技术的国家。

扫描速度更快、辐射剂量更低,扫描图像更清晰……另辟蹊径的新型X射线源技术,极大拓展了CT应用空间,将为民航、海关、物流等行业领域安检防爆和查毒缉私等提供高速、精准、安全的查验装备,更好护卫人民健康。

“一定要啃下这块‘硬骨头’”

颠覆式的技术路线,是一种“弯道换车”的思路。技术上的突破实现了,但实现产业化还要过重重难关。

光源作为核心器件,其技术的自主掌控和国产化至关重要。纳米管冷阴极X射线源的生产物料严重依赖进口,生产一支光源模块的成本一度接近1000万元,甚至高出安检CT设备的成本,国产化研发攻关成为该项技术是否能落地产生商业价值的关键。

此外,静态CT的核心部件碳纳米管很细,极易受到打火等损伤,寿命很短,学术界认为并不适合安检。

“我们一定要啃下这块‘硬骨头’,否则前期努力都白费。”同方威视静态CT研发团队的技术专家张丽教授绝不轻言放弃。

经过不断论证、调整、优化……在烧坏无数块碳纳米管阴极组件之后,研发团队逐个攻克几十项技术难题,找到适合制备性能稳定、长寿命碳纳米管阴极的独有工艺方法。

在国内找不到有这方面加工经验的企业,研发团队结合国情,重新设计,大胆创新,静态CT研发团队的核心成员唐华平博士带着自己设计的结构和工艺方法,长期驻扎在外协厂家指导研发试制和生产。

他们研制出的碳纳米管冷阴极X射线源稳定工作流强比国内外同行提高了10倍,在国内外率先实现碳纳米管冷阴极X射线管的产品化,实现特种材料和关键部件的全部国产化,大幅降低成本。

党的二十大报告强调,实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程,支持专精特新企业发展,推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。“作为核技术领域的科研工作者,我们要坚定推动核技术应用领域原创性引领性的科研攻关,加强科技成果转化,保持在安检领域的领先优势,同时通过关键核心技术突破,推动制造业高质量发展。”面向未来,陈志强坚定地说。

 
 
 
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