【“青科”娇子——广西科技青年风采录】沈洪涛：用七年打造了一台“神器”

专家简介

国际放射性碳（Radiocarbon）学术委员会委员、东亚国际加速器质谱（EA-AMS）学术委员会委员，主持多项国家级科研项目，公开发表SCI科研论文40余篇，作为负责人承担广西首台加速器装置（GXN-AMS）科研平台以及广西现代核分析技术及其应用高校重点实验室的建设工作。获得多项省部级教学科研奖励……广西师范大学教授沈洪涛在取得这些成绩的背后，究竟付出了怎么样的努力？而这些看似生僻的科研成果，又如何地改变了我们的认知，造福癌症患者？

加速器质谱技术，是沈洪涛的专业专长。这种看起来深奥无比的技术，实际运用却跟老百姓的生活息息相关。然而，如果要总结沈洪涛这些年来的工作与成就，就必定离不开一台非常特别的仪器：一台由国内首次自主研制出的单极静电C-14专用AMS装置（加速器质谱系统），这个装置能应用于医疗、环境、考古、地质等多个领域，用时下流行的话来说，简直就是一台“神器”。

“打造这个装置，历时7年！”沈洪涛作为这个项目的主要负责人，联合广西师范大学、中国原子能科学研究院的10多名工程师或教授，共同完成了这个项目。他说，2010年时有了构想，2015年初步成型，2017年正式安装调试。

“北京大学也有这么一台仪器，不过是全进口的，价格在2000万元以上。”据他估算，由他和团队自住研制出的单极静电C-14专用AMS装置，在性能、各种参数上，跟北京大学进口的那台，在同一水平上，但是全部成本总计在1000万元以下。

▲沈洪涛在进行14C样品制备

这台国内首次自主研制出的单极静电C-14专用AMS装置，通过优化其束流光学系统各个部件性能指标，改进其工作状态及本底情况，对我国获取原始创新成果和自主知识产权，突破国外技术封锁有重要的意义。

沈洪涛进而在国际上首次提出建立新型小于50keV极低能量小型桌面AMS系统，从而实现加速器质谱系统的小型化、桌面化、低成本化，提高其在国内产业化生产的可能性，并为今后建立新型的、更紧凑的桌面化AMS提供理论基础及指导思想。

2017年11月20日至25日，由广西师范大学、中国原子能科学研究院联合主办，广西师范大学物理科学与技术学院承办的第七届东亚加速器质谱学国际会议在桂林召开，研究领域内来自美国、瑞士、澳大利亚、加拿大等国共100多名专家参会。来宾对我国自行研制的专用AMS装置仪器设备、研究方向、研究成果给予了高度评价。

那么，单极静电C-14专用AMS装置到底能给我们的生活带来哪些改变呢？首先，要告诉大家的是，它提前了癌症确诊的时间。

沈洪涛首次在粒子加速器应用领域，采用41Ca-AMS同位素示踪技术早期诊断癌细胞骨转移，主持国家自然科学基金项目《Ca-41核示踪技术监测癌细胞骨转移研究》，利用AMS的高灵敏度极大地提高癌症骨转移检测的灵敏度，最大程度提前癌症骨转移的检出时间。

目前，癌症是全世界都想攻克的难题。“百分之七八十的癌症，最终都会发生骨转移。”沈洪涛介绍，Ca-41核示踪技术的原理就是：通过口服药物，提取人体排泄物进行测算，监测骨钙代谢变化来确诊是否患癌。“目前这个技术已经通过动物实验，实验结果表明，能将癌症确诊时间提前一两年。下一步将招募临床志愿者，预计两年以后能正式应用在临床上。”

▲沈洪涛在对加速器离子源进行调试

此外，沈洪涛还成功测算了广西天坑、广西野生古茶树的年龄，误差控制在千分之五以内。他首次采用36Cl-AMS核分析技术测量研究广西天坑地区的溶蚀速率和暴露年龄，主持国家自然科学基金项目《Cl-36加速器质谱方法对广西天坑暴露年龄的测定研究研究》。这种方法可以利用AMS测量高灵敏度优势，实现从几千年到约一百万年之间的地质事件的定年。“原来广西天坑的暴露年龄一直众说纷纭，没有确定的定论。我采用36Cl-AMS核分析技术测算后，测定广西各天坑的暴露年龄分布在40万~100万年间。”

“茶树生长非常缓慢，树径一年才增长零点几个毫米。因而，要想通过年轮来确定茶树的年龄，几乎不可能。”为满足广西野生古茶树资源保护需要，沈洪涛与广西百色百投集团合作采用碳-14测年技术，对广西百色野生古茶树系列资源进行了断代研究。成功地建立了AMS高灵敏技术测量古茶树年龄的方法，并定量分析研究了树轮年龄的影响因素，最终确认了茶树样品的最终年龄500~800年，为研究广西野生古茶树真实年龄及其野生生存环境对树木的影响提供了非常有用的实验数据。

更让人称奇的是，AMS技术还能应用于油田的探测。他主持的国家自然科学基金项目《C-14加速器质谱技术在油田井间示踪中应用的方法研究》，首次采用14C-AMS核分析技术测量研究“广西北部湾油气田”井间示踪。根据示踪剂的海底流动动力学信息，获得油藏非均质状况及分布。这个探测技术，克服现存示踪剂灵敏度低、放射性高、单一性等问题，建立了14C示踪评价海底油藏特征的新型分析方法，为广西北部湾油气田的二次、三次开采过程提供科学指导方案和决策依据。

“上个世纪七八十年代，中国的加速器质谱技术才开始发展。经过30多年的追赶，目前在国际上已经处于并跑甚至领跑的水平。”沈洪涛说，近年来，随着国力不断增强，国家投入科研的经费逐年增加，给科研工作者提供了良好的科研环境。

“我的个人目标是，通过自身的努力，争取把加速器质谱技术成功应用到多学科前沿中去。此外，还希望将广西现代核分析技术及其应用高校重点实验室培育成教育部重点实验室，甚至国家重点实验室。”他表示，广西的科技发展进步也很大，在科研项目申请、评估等方面有明显改善，投入科研经费一年比一年多，一年比一年快，这是让他感到十分欣慰的。

不过，对于经费报账手续，他有个建议：“以前经费少，报账手续也相对简单。现在经费多了，报账手续比以往复杂一些，带来了一些时间上的成本。不知相关部门能否在报账流程上尽量简化，降低科研人员的时间成本。”

▲沈洪涛主持东亚加速器质谱国际会议

“现在在研3个国家项目，再加2个广西项目，很忙，基本处于满负荷的工作状态。”沈洪涛通常要从早上8点，忙到晚上12点以后，中途用餐后，只能稍作休息就投入工作。“加班加点是常有的事，有时候也会熬一个整夜。”他喜欢在业余时间去游泳锻炼一下身体，但随着工作越来越忙，游泳慢慢地变成了奢侈。“偶尔有空了，就喜欢陪家人去散散步。”

他说，做科研工作，不可避免地会遇到各种各样的困难与问题。但作为一名高校科研工作者，他的信念就是克服困难，不断尝试，持之以恒。2010年12月至2012年3月，沈洪涛曾在日本筑波大学任博士后研究员，期间经历了2011年“3.11日本大地震”，感触很深：“日本科研人员是非常具有奋斗精神的，工作上也十分严谨，一丝不苟。在地震期间都还能有序开展科研工作。”

在教学当中，沈洪涛也是一名非常受欢迎的教师。他经常跟学生们说：“现在的物理学子是幸运的，因为你们有足够的机会接触科研。”此外，他也提醒学生，要获得科研的灵感，就必须博览群书。

大量的阅读是做好研究的必由之径。“你在大量的阅读中就会发现，哪些领域是当前热门，很多人去做，有哪些大牛；哪些领域没有人去做，你可以试着去研究；哪些领域哪一点还存在争议，还有悬而未决的问题，提起了你的兴趣。只有广见博识，才能择其精要而取之。”

文：李荔

编辑：董莉茵  见习编辑：陈美静