我国建成国际先进量子放射性计量实验室 填补国内空白赋能多领域科研

我国建成国际先进量子放射性计量实验室 填补国内空白赋能多领域科研

本报北京11月12日电（记者 林辰） 近日，由中核集团中国原子能科学研究院主导建设的量子放射性计量实验室及电离辐射计量级设备“一线多用”产研平台正式竣工投用。这一实验室填补了国内低温量子磁量热计领域的技术空白，标志着我国量子放射性计量技术跃居国际先进水平，将为核能安全利用、医学物理精准诊疗、基础科学前沿研究提供高精度测量支撑，助力我国高端计量仪器产业实现自主可控。

技术突破：量子精密测量实现百电子伏特级分辨率

若将传统放射性测量工具比作“普通直尺”，量子放射性计量则是一把“光纤激光尺”——它以微观粒子的量子态变化为测量基准，实现了精度的跨代跃升。此次建成的实验室，是国内首个基于磁量热原理实现低能γ射线单光子脉冲探测的创新平台，其核心突破在于将γ射线能量分辨率提升至百电子伏特（eV）量级，较传统技术的测量准确性提升数倍。

“这相当于能在一堆核素中精准识别出单个‘目标粒子’。”中国原子能科学研究院核技术综合研究所研究员张远介绍，实验室配备了国际先进的稀释制冷机，可将环境温度降至10毫开尔文（接近绝对零度），让量子效应在极低温下充分显现，从而捕捉到微观粒子的细微信号。更关键的是，团队自主研发出量子磁量热传感器芯片等核心组件，实现了磁量热原理信号探测的“零的突破”，彻底摆脱了对国际产品的依赖。

这一技术突破意味着，我国在放射性计量领域首次建立起“量子级”标准体系。此前，传统测量技术因分辨率不足，难以区分复杂环境中的微量核素；而量子计量技术可实现对铀、钚等关键核素的高灵敏度分析，为核材料管控、核设施安全监测提供了更精准的“标尺”。

产研协同：“一线多用”平台破解高端仪器卡脖子难题

与实验室同步投用的“一线多用”产研平台，构建了从研发到量产的全链条创新生态。该平台涵盖物料存储、部件装配、产品测试等四大功能区域，形成“设计-开发-制作-装配-测试-优化”的闭环体系，既打破了科研与生产的壁垒，又提升了计量级设备核心部件的一致性与稳定性。

“过去，高端辐射探测设备依赖进口，不仅价格高昂，还面临供货周期长、技术封锁等问题。”张远表示，目前团队已基于平台研发出计量标准器、核医学质控设备等产品矩阵，部分设备已在国内多家科研机构、医院投入应用。例如，其研发的高精度辐射剂量仪，可用于肿瘤放疗中的剂量校准，误差控制在1%以内，为精准医疗提供了可靠工具。

平台还具备小批量生产能力，能快速响应市场需求。中国原子能科学研究院相关负责人透露，未来将依托该平台推动量子放射性计量设备的产业化，目标是在3年内实现核心部件国产化率100%，并逐步替代进口产品。

多领域赋能：筑牢核能、医学与基础科研的计量基石

量子放射性计量技术的突破，正从多维度支撑国家战略领域的发展。在核能领域，实验室可实现核反应堆堆芯辐射场的高精度测量，为核电机组的安全运行提供数据支撑；同时，其高灵敏度的核素分析能力，将提升核废料处理、核安保等环节的监测水平，助力我国核能产业的安全高效发展。

在医学物理领域，量子计量技术为放射治疗、核医学成像等提供了更精准的剂量控制手段。例如，在肿瘤放疗中，精准的辐射剂量测量可减少对正常组织的损伤；而在PET-CT等成像设备的质控中，量子级校准能提升病灶检出的准确性，帮助医生制定更合理的诊疗方案。

对于基础科学研究，实验室的单光子探测能力为粒子物理、天体物理等领域提供了新的实验工具。“比如在暗物质探测中，我们可以通过量子计量技术捕捉到极微弱的辐射信号，为解开宇宙奥秘提供数据支持。”张远说。

行业影响：推动我国计量体系向量子基准升级

此次实验室的建成，是我国计量领域向“量子基准”转型的重要一步。当前，国际计量体系正加速进入量子时代，基于量子物理常数的计量标准具有更高的稳定性与通用性。我国此前已在时间频率、长度等领域建立量子基准，而量子放射性计量的突破，将填补电离辐射领域的量子基准空白。

中国计量科学研究院相关专家评价，这一成果不仅提升了我国在国际计量领域的话语权，还将带动高端仪器、量子传感等产业的发展。“量子放射性计量技术的溢出效应显著，其核心的量子探测、极低温控制等技术，可延伸应用于半导体检测、环境监测等领域，助力多个行业的技术升级。”

面向未来，中国原子能科学研究院团队计划进一步开展多像素磁量热技术、量子成像技术等研究，目标是在5年内建成国际一流的量子放射性计量研究中心，为我国构建完整的量子计量体系贡献力量。

“从‘跟跑’到‘并跑’，再到部分领域‘领跑’，我国量子放射性计量技术的突破，是自主创新的又一范例。”中核集团相关负责人表示，这一成果将为我国高端制造、生命健康、国家安全等领域提供坚实的计量支撑，推动“中国精度”走向世界前沿。