科研人生 | 王新新教授三十余載專注氣體放電與等離子體，探索科技未來

更新時間：2025-11-14

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在第六屆 “逐夢光電"等離子體先進光譜診斷技術與應用學術探討會上，卓立漢光對話清華大學王新新教授。這位深耕氣體放電與光譜診斷領域三十余年的學者，分享了研究歷程、技術突破與行業展望，為我們揭開該領域的發展脈絡。

老師簡介：王新新，清華大學教授，博導，主要研究方向為氣體放電等離子體、介質阻擋放電、氣體放電相似性、脈沖功率技術、X箍縮、Z箍縮。

緣起：從讀博選擇到深耕堅守

1978 年，王新新考入清華大學電機系，1983 年本科畢業時因無推免政策，選擇考研深造。當時高壓研究所僅氣體放電領域先驅楊金基教授能招博士，為繼續讀博，他選擇這一方向 —— 跟隨其他老師讀碩士 3 年即畢業，而隨楊教授可連貫開展研究?？荚囘_標后，他正式踏入該領域。

真正讓他扎根的，是核聚變能源的吸引力。楊金基教授曾提及，聚變能源取之不盡，且預測 2040 年或實現能量收支平衡，這讓他充滿動力。1983 年至 1990 年，他的碩士、博士研究均圍繞等離子體焦點展開。

博士畢業后，王新新赴物理所跟隨蔡世東先生做兩年博士后，后按約定回清華，主攻高溫氣體放電與等離子體焦點，還拿下首*國家自然科學基金青年項目 “等離子體焦點強脈沖中子源"。1994-1998 年，他赴德國三所高校相關研究所研究高溫等離子體，回國后仍留清華：“研究多年，感情深厚，不想換方向"。

2000年后，介質阻擋放電受關注。低溫等離子體門檻低、更重應用，2005 年王新新申請國家自然科學基金重點項目研究該技術，團隊自此兼顧高低溫等離子體。

如今，低溫等離子體雖應用廣卻多停留在實驗室，僅半導體領域落地成熟；曾為典型應用的等離子體彩電，因不敵液晶、量子點電視被淘汰。團隊當前低溫研究聚焦半導體核心需求，如分子激光用于光刻機、激光維持等離子體檢測芯片缺陷。

高溫等離子體研究近年再升溫：國內外看好核聚變能源并加大投入。過去團隊與九院、西北核技術研究所合作，帶國防背景；如今，一名畢業學生與彭先覺院士合作成立 “安東聚變公司"，首筆募資過億，計劃在太倉開展 Z 箍縮核聚變研究，還擬與團隊合作推進 “剪切流穩定的 Z 箍縮"。團隊研發的 “無極 Z 箍縮"，可產紫外光源用于芯片檢測。

技術突破：Z 箍縮與 X 箍縮的應用探索

Z 箍縮是核聚變研究的關鍵方向。上世紀五六十年代它已用于核聚變，但因不穩定、難達點火溫度與約束條件，轉而用于產生強脈沖中子源和 X 射線源。

2000 年后，團隊用納秒脈沖改進驅動負載，大幅提升 Z 箍縮的 X 射線強度，還克服部分不穩定性。其電能到 X 射線的轉換效率遠高于激光，業界開始嘗試用它替代高能量脈沖激光，搭建可控慣性約束核聚變設施。

團隊研發的 “X 箍縮源" 更具產業化潛力：以兩根交叉成 X 形的細絲為驅動負載，電流要求低、設備體積小，焦點固定在 X 形交點（微米級點源，遠小于醫院鉬靶 X 射線源的毫米級），成像分辨率更高。

普通 X 光靠 “吸收差成像"，對肌肉等軟組織成像模糊；X 箍縮產生的相干光，可通過 “X 光干涉成像" 捕捉相位變化，呈現精細結構 —— 團隊曾用它拍蚊子，連其腹中卵都清晰可見。此前，團隊與中山大學附屬第一醫院合作，擬申請國家自然科學基金推進醫療應用，雖進答辯環節卻未落地，但 X 箍縮的醫療潛力已獲認可。

行業現狀：梯隊建設與設備協同

在人才梯隊建設上，不同單位差異顯著。王新新認為，這種人才流動雖反映頂尖高校留人難題，卻也能調節區域人才平衡，讓學生找到適配崗位，屬社會動態調整的自然結果。

在研究設備上，團隊自主研發的馬赫曾德激光干涉儀，解決了等離子體放電 “重復性差" 的痛點 —— 放電過程僅幾十納秒，且每次狀態不同，需在同一放電中連續成像。傳統干涉儀僅能拍單幅圖，團隊在單臺激光器基礎上改進：將激光分三路，30% 直接成像，剩余 60% 經鏡子反射延遲后分兩次成像；同時控制光束間距、帶角度入射，最終清晰捕捉等離子體鞘層變化。

對于卓立漢光的分幅相機，王新新明確其與干涉儀 “互補非替代"：分幅相機擅長拍可見光圖像，而干涉儀可通過阿貝爾反變換獲取 “等離子體電子密度空間分布"，這是 ICCD 相機無法實現的。團隊現開展介質阻擋放電研究時，兩類設備會配合使用。

展望：國產化設備與行業方向

談及國產化光譜診斷設備，王新新指出，當前國產設備水平已大幅提升，且國際形勢帶來機遇，但 “進口更好" 的慣性思維仍是挑戰。

他建議從三方面發力：控成本：以高性價比打開市場，積累口碑后再調價格；強售后：進口設備維修常受制約，國產設備維修便捷，可成優勢；融 AI：過去分析光譜需查厚重手冊，如今有美國 NIST 光譜數據庫，可開發 AI 識譜軟件，建 “光譜字典" 數據庫，大幅提升研究效率。

對于行業未來，他強調三大方向：一是光譜診斷需強化 “硬件 + 軟件" 融合，重點突破 AI 識譜；二是高溫等離子體聚焦核聚變落地，聯合高校、企業推進 “基礎研究 - 技術攻關 - 產業化" 銜接；低溫等離子體深耕半導體、醫療，推動實驗室技術轉化；三是加強梯隊建設與跨單位合作 —— 頂尖高校需想辦法留青年人才，各單位共享數據與設備，避免重復研發，形成行業合力。

三十余載深耕，王新新教授的研究始終與領域發展同頻。在核聚變、半導體、醫療等需求驅動下，他與團隊的探索，仍在為氣體放電與等離子體領域書寫新篇。

【致卓立漢光的同行者】
感恩相伴，不負信賴！

【王老師簡介】

王新新，清華大學教授，博導，主要研究方向為氣體放電等離子體、介質阻擋放電、氣體放電相似性、脈沖功率技術、X箍縮、Z箍縮。

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