1月19日，“國(guó)家工程師獎(jiǎng)”首次進(jìn)行評(píng)選表彰，81名個(gè)人和50個(gè)團(tuán)隊(duì)在北京人民大會(huì)堂接受黨和國(guó)家在工程領(lǐng)域的最高規(guī)格褒獎(jiǎng)。習(xí)近平總書(shū)記作出重要指示，向受表彰的“國(guó)家卓越工程師”和“國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)”致以熱烈祝賀。
璀璨燈光下，獎(jiǎng)?wù)麻W耀，銘記了“國(guó)家卓越工程師”們?yōu)閲?guó)奮斗的業(yè)績(jī)。中國(guó)溫度計(jì)量基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院首席研究員張金濤就是其中一員。同時(shí)他也是全國(guó)市場(chǎng)監(jiān)管系統(tǒng)唯一一位獲此殊榮的人。
從國(guó)際計(jì)量界的“無(wú)名之輩”，到首次對(duì)國(guó)際單位制（SI）基本單位——溫度的重新定義取得決策權(quán)，張金濤見(jiàn)證了我國(guó)計(jì)量事業(yè)特別是溫度計(jì)量領(lǐng)域取得的突破性成績(jī)。
結(jié)緣溫度，搶抓變革機(jī)遇
溫度無(wú)處不在，它是最為廣泛使用的基本物理量之一，其準(zhǔn)確測(cè)量事關(guān)科學(xué)研究、能源環(huán)境和民生健康等眾多領(lǐng)域。
為了使溫度的標(biāo)尺時(shí)空恒定，國(guó)際計(jì)量界決定用玻爾茲曼常數(shù)取代水三相點(diǎn)，重新定義溫度的單位，這也結(jié)束了人類幾百年來(lái)溫度的單位（標(biāo)尺）依賴實(shí)物性質(zhì)的歷史。
為避免單一方法可能存在的系統(tǒng)誤差，國(guó)際溫度計(jì)量最高權(quán)力機(jī)構(gòu)CCT（國(guó)際計(jì)量委員會(huì)溫度咨詢委員會(huì)）要求使用至少兩種獨(dú)立方法，分別實(shí)現(xiàn)不確定度小于3×10??的測(cè)定。這一要求涉及多個(gè)物理量的高精度絕對(duì)測(cè)量，是對(duì)精密測(cè)量極限的巨大挑戰(zhàn)。
而張金濤與溫度計(jì)量史上這次最重大的變革“結(jié)緣”，還要從2004年說(shuō)起。
2004年，世界溫度大會(huì)在克羅地亞召開(kāi)，張金濤和同事代表中國(guó)出席。“當(dāng)時(shí)幾乎沒(méi)有人和我們打招呼，中國(guó)直接是被輕視的，因?yàn)槲覀冊(cè)跍囟扔?jì)量領(lǐng)域沒(méi)有成績(jī)。”這次的經(jīng)歷讓奮發(fā)圖強(qiáng)的種子埋進(jìn)了張金濤的心里。
2006年，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院決定對(duì)3個(gè)國(guó)際單位制基本單位的常數(shù)定義進(jìn)行研究。喜歡挑戰(zhàn)的張金濤勇挑重?fù)?dān)，牽頭承擔(dān)“玻爾茲曼常數(shù)測(cè)量研究”課題。
另辟蹊徑，敢為天下先
當(dāng)時(shí)，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)的國(guó)家計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，已在這個(gè)領(lǐng)域耕耘數(shù)十年，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的核心部件，他們均選擇了球形或準(zhǔn)球形共鳴腔。這種形狀的部件對(duì)精密加工制造的能力要求極高，在多方了解后，張金濤決定放棄。
“曾經(jīng)有國(guó)際友人提出可以送給我們一個(gè)球形共鳴腔，但我拒絕了。因?yàn)槲蚁胱龀鐾耆哂兄袊?guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的測(cè)定值?！睆埥饾f(shuō)。
在查閱了大量文獻(xiàn)后，結(jié)合我國(guó)當(dāng)時(shí)精密加工的技術(shù)能力及方案的可實(shí)現(xiàn)性，張金濤決定另辟蹊徑，用圓柱形共鳴腔取代球形共鳴腔，創(chuàng)新提出用定程圓柱腔聲學(xué)氣體原級(jí)測(cè)溫法測(cè)定玻爾茲曼常數(shù)的技術(shù)方案。
創(chuàng)新之路，從來(lái)不會(huì)平坦。由于采用了有別于國(guó)外已有的技術(shù)方案，定程圓柱腔體內(nèi)部尺度的原位絕對(duì)精密測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方案需要全部自行設(shè)計(jì)。
在充分咨詢中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院老一代專家的意見(jiàn)后，張金濤和他的團(tuán)隊(duì)決定借助國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)的成熟技術(shù)——多波長(zhǎng)激光干涉法。但在實(shí)際測(cè)量后，他們發(fā)現(xiàn)獲得的聲速測(cè)量值與國(guó)外同行的最好結(jié)果存在一個(gè)系統(tǒng)性的偏差，這個(gè)偏差遠(yuǎn)大于測(cè)量的不確定度。
癥結(jié)到底在哪兒？不服輸?shù)膹埥饾_(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)，最后將原因鎖定到安裝端蓋過(guò)程中，在螺栓的緊固作用下，腔體的長(zhǎng)度發(fā)生痕量改變。最終，他成功解析了端蓋隨溫度的痕量變形方向，設(shè)計(jì)了激光干涉法原位實(shí)時(shí)絕對(duì)測(cè)量共鳴腔內(nèi)平均長(zhǎng)度的技術(shù)方案，使得在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，完全封閉的圓柱聲學(xué)共鳴腔的內(nèi)部平均長(zhǎng)度測(cè)量的不確定度從數(shù)百納米降低到幾十納米。
在完成了數(shù)輪的常數(shù)測(cè)定后，考慮到激光干涉法不適用于寬廣的現(xiàn)場(chǎng)溫度下的測(cè)量，張金濤又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)嘗試用微波諧振技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圓柱腔體內(nèi)的平均長(zhǎng)度和直徑的原位絕對(duì)測(cè)量。這又是一項(xiàng)在國(guó)際上沒(méi)有可借鑒經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)。
對(duì)于當(dāng)年在實(shí)驗(yàn)室的日日夜夜，張金濤記憶猶新，“風(fēng)險(xiǎn)、壓力、孤獨(dú)伴隨著我們。但大家樂(lè)在其中，一往無(wú)前”。
