在现代科学探索的前沿领域，从超快激光研究到超导腔精密加工，从 X 射线技术创新到量子物理实验，科学家们对微观世界的探索正以前所未有的精度推进。而这一切的基础，都离不开一个特殊的 “科学摇篮”——光学精密实验室。让我们一起走进这个神秘的科学空间，揭开它的神秘面纱。

△ 南京拓展科技承建的先进光源技术研发与测试平台（PAPS）

01 光学精密实验室：科学探索的 “超级温室”

（一）实验室的 “超级” 特性

大科学装置中的光学精密实验室可不是普通的实验室，它具有四大 “超级” 特性：

规模大：占地面积往往达到数千平方米，相当于多个标准足球场大小。

实验室种类多：包含镜体成形实验室、光学面型检测实验室、传感器研制实验室等多种功能区域。

技术指标要求高：对温度、湿度、洁净度等环境参数的控制精度要求达到了惊人的程度。

现场建设难度高：需要综合考虑建筑、空调、电气、自动化等多个领域的技术难题。

（二）为什么需要如此精密的环境？

想象一下，如果在进行高精度光学实验时，空气中的一粒灰尘落在了精密的光学元件上，或者温度发生了微小的波动，都可能导致实验结果出现巨大的误差。光学精密实验室的存在，就是为了消除这些干扰因素，为科学实验提供一个稳定、洁净的环境。

△ 环境热管理对激光参数具有明显影响

具体来说，环境因素对实验的影响主要体现在以下几个方面：

洁净度：空气中的灰尘会附着在镜片、晶体等光学元器件上，形成衍射，改变光场分布，甚至打坏光学元器件。

温度：温度波动会导致平台、光学元件变形，影响光路稳定和光束质量，还会改变空气密度，影响光的传播。

湿度：湿度波动会影响镜片表面薄膜的稳定性，导致镜片表面水凝结，还会使光学晶体和膜层潮解。

振动：振动会造成实验设备和元器件振动，导致光路抖动，影响实验正常进行。

其他：压差、噪音、防静电、独立接地、地面承重等。

△ 环控开启后，漂移扰动得到明显抑制，波动范围下降约50%、标准差减小45%

02 光学精密实验室的 “硬指标”：从温度到洁净度的精准控制

（一）国外大科学装置的环境要求

让我们看看国外一些著名大科学装置对实验环境的要求：

（二）国内常见大科学装置的环境要求

国内的大科学装置对环境的要求同样严格：

03 光学精密实验室的建设解决方案：从设计到实施

（一）PAPS 光子科学厅：X 射线技术创新的 “摇篮”

以PAPS 光子科学厅为例，PAPS 光子科学厅总建筑面积为 4391 平米，主要服务于高能同步辐射光源项目相关的 X 射线光学、探测和应用系统。其恒温洁净环境系统为精密光学元件的加工、检测以及探测器的设计与研发提供了可靠保障。

以光学面形检测实验室为例，为了减少外部环境对核心实验室的影响，设计团队将外围区域的温度波动控制在 20℃±0.5℃，使核心区域被完全保温。在空气处理方面，采用了复杂的流程：

室外新风和室内回风进入空调机组的混风过滤段进行混合，经过初效、中效过滤后，通过表冷器冷却除湿，再通过一级电加热对空气加热至接近室温，经过高效过滤段进行高效过滤，处理过的空气通过风机送入风道，最后经过风道上安装的二级电加热对送风温度进行补偿后送入实验室。

系统采用了xian进的精密控制方案：

制冷精密调节：冷冻水阀采用双阀控制，1：2 比例调节，单阀控制精度为 1/1000，通过双阀设计，控制精度能达到 1/3000。

加热精密调节：电加热分为 6 路调节，单路控制精度为 1/300，多路设计，控制精度能达到 1/1800。

末端精密调节：分为 4路独立控制，每路电加热 2kw，温度分辨率为 0.001℃，控制精度 0.1%，响应时间不超过 500μs。

（二）精密环控柜：实验室的 “精密微环境”精密环控柜是光学精密实验室的核心设备，由南京拓展科技自主研发，能精确控制着实验室的温湿度、洁净度等环境参数。该设备可实现洁净度百级、十级、一级，温度波动值 ±0.1℃、±0.05℃甚至更低的精密环境控制。

在一些对整体环境特别是关键区域的温度波动度要求非常的高的项目上，我们采用相对湿度由大环境保证，通过温度的精确控制来实现环境仓内部的湿度波动度满足要求。

04 光学精密实验室建设服务商：

（一）企业使命与实力

创立于 1999 年，属国家高新技术企业。公司专业从事恒温恒湿、生物安全、洁净净化、高精密控制等特殊实验环境工程的整体建设咨询、规划设计、施工安装、运行保障及科研研发。在实验室领域被江苏省科技厅认定为“江苏省精密智慧实验环境系统工程技术研究中心”。

（二）参与的国家重大科技设施项目

在大科学装置建设领域有着丰富的经验，参与了众多国家重大科技设施项目：

▪高能同步辐射光源（HEPS）

▪先进光源技术研发与测试平台（PAPS）

▪南方先进光源研究测试平台精密实验环境集成装置

▪武汉先进光源研究测试平台精密实验环境集成装置

▪国家同步辐射实验室预研平台（合肥先进光源）

▪上海光源线站工程

▪上海超强超短激光实验装置（SULF）

▪“十二五”重大科技基础设施建设极端条件实验装置

▪神光Ⅱ激光装置

▪硬 X 射线自由电子激光装置（SHINE）

▪阿里一号观测仓供暖系统

▪中国科学院南京分院

这些项目的成功实施，充分展示了公司在光学精密实验室建设领域的雄厚技术实力和丰富经验。

05 以科技匠心，筑梦微观探索新征程

在光学精密实验室这片探索微观世界的 “超级沃土” 上，每一次环境参数的精准控制、每一方洁净空间的匠心构筑，都凝结着拓展科技与无数科研工作者的创新智慧。作为深耕实验环境系统集成领域的践行者，我们始终以 “为科技工作者提供更可靠、更安全、更高效、更适用的实验系统” 为使命，用技术穿透精度壁垒，让科研灵感在稳定的环境中生根发芽。

二十余年来，拓展科技有幸参与高能同步辐射光源、硬 X 射线自由电子激光装置等国家大科学装置建设，在超导腔洁净装配、飞秒激光精密检测等场景中，以自主研发的精密环控系统为科研设备 “披上铠甲”，为实验数据 “筑牢根基”。这背后，是团队对温湿度控制精度追求到 ±0.01℃的偏执，是对洁净度等级突破至十级的创新，更是对 “让科学探索更高效” 的不变承诺。

△ 南京拓展科技承建的南方xian进光源研究测试平台（SAPS-TP）精密实验环境集成装置项目

如今，当激光束在超净环境中精准聚焦，当探测器在恒温空间里捕捉量子世界的奥秘，我们深知：每一个 “幕后” 的技术突破，都在为 “台前” 的科学发现铺路。未来，拓展科技将继续以科技为笔、以匠心为墨，在光学精密实验室的建设中深耕细作，与万千科研工作者携手，让更多改变世界的创新，从这里启航。

—— 因为我们坚信，极致的实验环境，从来不是科学的配角，而是推动人类文明向前的重要注脚。