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王熙教授团队突破高功率转靶技术瓶颈 AI赋能高端X射线仪器自主创新


       近日,炸金花在线 炸金花在线 王熙教授团队在高功率旋转阳极X射线光源核心部件研发上取得重要进展,成功攻克了长期被国外垄断的高光通量转靶关键技术,并研制出集成AI算法的桌面X射线发射谱(XES)主动稳谱系统。相关技术已获国家发明专利授权,标志着我国在高功率X射线源这一高端科学仪器核心领域迈出自主化关键一步。


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核心专利获快速通道授权

 

       高功率旋转阳极X射线光源是X射线衍射仪、光电子能谱仪等高端分析设备的“心脏”,其中6kW以上高光通量转靶长期完全依赖进口,并对国内禁售,成为国产仪器发展的主要瓶颈。王熙教授联合安徽吸收谱仪器设备有限公司研发,开发了新型动态高真空密封与磁流体等核心工艺,在材料稳定性、精密制造与长寿命运行等方面实现系统性突破,实现了国产高功率X射线源的攻克核心部件的技术突破。此外,团队融合光谱技术与人工智能方法,开发了“桌面高分辨X射线发射谱仪的整体式主动稳谱系统”,该系统通过AI算法实现光谱信号的实时跟踪与自动校正,显著提升了仪器测量稳定性与数据质量,目前已应用于企业最新推出的Rapid XES等系列台式谱仪产品中。

 

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自主研制的全自动X射线谱仪(左图)和高功率转靶X射线源(右图:Mo、Cu靶)

 

       在第35届中国化学学术年会上,搭载该转靶与稳谱系统的谱仪设备亮相展出,受到国内外同行关注。2025年诺贝尔化学奖得主、日本京都大学北川进(Susumu Kitagawa)教授莅临展台交流,并对中国团队在高端仪器领域的自主创新表示赞赏。

 

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王熙教授团队与诺奖得主Susumu Kitagawa教授在展台合影

 

       随着集成电路、新能源电池等产业快速发展,国内高端X射线源市场需求持续增长,预计2027年市场规模将超过50亿元,转靶作为核心零部件需求旺盛,如,X射线粉末衍射仪(XRD) >1000台/年,X射线单晶衍射仪>200台/年,台式X射线吸收精细结构谱仪(XAFS)>100台/年,X射线光电子能谱仪(XPS)>200台/年。此次技术突破及AI赋能高端X射线仪器自主创新,不仅打破了国外在高功率转靶领域的长期垄断,也为我国在材料科学、化学催化等前沿领域的研究提供了可靠的国产化仪器支撑。近年来,王熙教授团队围绕桌面X射线吸收/发射谱仪自主创新持续发力,突破了高分辨弯晶单色器的核心零部件“卡脖子”技术,实现了其自主研发(实际分辨率<0.5 eV),售价仅为进口单件的1%,并得到北京市等产学研基金的支持。基于此,原创提出“精准电子结构催化”的概念,结合AI提出实验谱设计催化剂的研究新范式Xi Wang,* et al. Nat. Commun. 2025, 16, 1129Nat. Commun. 2025, 16, 4639Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202502118; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202504869;Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202509851; J. Am. Chem. Soc. 2022, 144 (13), 5930; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202216835; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202414719; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202402215; Adv. Mater. 2024, 36, 2406343;Chem. Sov. Rev. 2024, 53, 5014。团队表示,将继续深化产学研合作,推动新一代高精度桌面谱仪及核心部件的迭代升级,助力我国高端科学仪器产业高质量发展。