川觀新聞記者 何海洋 吳聃
12月10日，四川天府宇宙線研究中心的實驗室內(nèi)，科研人員正在對裝有超大光敏探頭的23英寸玻璃球艙進行組裝與測試。這批精密探測器即將被投放到千米深的水下，用于捕捉宇宙線在水中產(chǎn)生的極其微弱的切倫科夫藍光。
2025年3月，科研人員在俄羅斯貝加爾湖上投放光電倍增管到水下千米進行實驗。（圖片由李凱提供）
2025年3月，科研人員在俄羅斯貝加爾湖上投放光電倍增管到水下千米進行實驗。（圖片由李凱提供）
“這批探測器所使用的球艙是目前全球直徑最大的深海耐壓玻璃儀器艙，即將部署在貝加爾湖和中國南海海域開展觀測。”中國科學院高能物理研究所高級工程師李凱介紹道。他身后擺放著的數(shù)十套玻璃球艙，正是科研團隊歷時三年多的研發(fā)成果。
2024年12月22日，科研人員隊對裝有光敏探頭的玻璃球倉進行封裝。
2023年12月22日，實驗室中光電倍增管分壓器的電子元器件。
2020年8月，中國科學院高能物理研究所高海拔宇宙線觀測站曹臻院士團隊提出深海探測項目——高能水下中微子望遠鏡（HUNT），計劃在千米以下水域布設總規(guī)模達30立方公里的探測器陣列，旨在以超高靈敏度突破高能天體中微子“有信號無源”的觀測困境，精確捕捉銀河系內(nèi)宇宙線加速源產(chǎn)生的中微子，最終破解宇宙線起源這一百年科學謎題。
2023年12月22日，科研人員在23英寸玻璃球艙安裝光學模塊。
2023年12月22日，科研人員在暗室進行光學模塊的測試準備工作。
深海蘊藏著人類探索的無限可能，但其高壓、低溫、強腐蝕的極端環(huán)境，也成為考驗裝備技術(shù)的“終極賽場”。在深海探測的核心裝備中，深海耐壓玻璃儀器艙是承載精密探測設備的“透明鎧甲”，它既是守護儀器安全的屏障，也是捕捉深海光影的“眼睛”。
2023年12月22日，科研人員在玻璃球倉內(nèi)安裝光學模塊。
2025年12月10日，科研人員正在檢查封裝完成后的光學模塊。
長期以來，大尺寸深海耐壓玻璃產(chǎn)品因技術(shù)門檻極高，始終被國外企業(yè)壟斷。這類產(chǎn)品必須同時滿足“超大尺寸”“超高耐壓”和“高透明度”三大核心要求：既要能承受深海數(shù)十兆帕的靜水壓力（相當于每平方米承受千噸級重量），又要保持優(yōu)異的光學透過率，為觀測設備提供清晰視野，還必須在高鹽、大溫差的深海環(huán)境中長期穩(wěn)定運行，研發(fā)難度極大。
2024年1月8日，科研人員匍匐在地上給玻璃球倉安裝光學模塊。
2025年12月10日，科研人員正在測試封裝完成的光電倍增管。
歷經(jīng)三年攻關，科研與制造團隊聯(lián)合突破了三大核心技術(shù)瓶頸，每一步都充滿挑戰(zhàn)與創(chuàng)新。
2025年1月3日，中國科學院高能物理研究所研究員陳明君正在檢查玻璃球倉。
2024年1月8日，科研人員在實驗室內(nèi)組裝探測器。
該玻璃儀器艙采用特種硼硅玻璃制造，具有低熱膨脹率、超高透明度（可見光透過率超過90%）和輕量化（密度較金屬降低約40%）等特性。其外徑為23英寸，壁厚可在10至20毫米之間根據(jù)應用場景調(diào)整，以平衡耐壓性能與浮力需求，實現(xiàn)抗壓強度與重量的最優(yōu)配比。
2024年1月8日，科研人員正在檢查組裝完成的探測器。
2025年12月10日，封裝完成的光電倍增管。
其核心工藝包括高精度防水密封技術(shù)：通過兩個經(jīng)精密研磨的玻璃半球貼合裝配，內(nèi)部維持低于半個大氣壓的真空度，利用水下壓力形成自緊密封效應，從而在極端環(huán)境下實現(xiàn)絕對防水。
2024年1月8日，組裝完成的探測器。
2025年1月3日，科研人員在工作倉內(nèi)將光電倍增管使用光學凝膠灌封至23英寸玻璃球艙內(nèi)。
大尺寸球面成型技術(shù)是研發(fā)中首道“棘手難題”。玻璃在高溫成型過程中極易出現(xiàn)厚度不均、應力集中等問題，稍有偏差，在深海高壓環(huán)境下便可能產(chǎn)生裂紋甚至爆裂。為此，團隊在模具設計、沖壓參數(shù)、退火工藝等方面進行了大量試驗，通過精確控制溫度梯度與退火時間，經(jīng)過反復迭代優(yōu)化，最終實現(xiàn)大尺寸球面玻璃的一次均勻沖壓成型，為產(chǎn)品耐壓性能奠定了堅實基礎。這一突破不僅解決了成型難題，也保證了球面的幾何精度，為后續(xù)裝配與密封創(chuàng)造了條件。“僅球艙端面的平整度，我們就要求達到微米級研磨精度，以確保兩個半球合艙時實現(xiàn)零誤差對接。”李凱介紹道。
2025年1月3日，封裝完成的光電倍增管準備發(fā)往實驗地測試。
研發(fā)過程中，玻璃儀器艙樣機先后在我國南海、俄羅斯貝加爾湖等不同水域環(huán)境中進行了長期穩(wěn)定性測試，持續(xù)監(jiān)測壓力、溫度、鹽度變化對產(chǎn)品性能的影響，并在此基礎上開展了多輪技術(shù)優(yōu)化。今年11月，由中國科學院高能物理研究所與鹽城匯達玻璃儀器有限公司聯(lián)合研制的23英寸深海耐壓玻璃儀器艙順利通過技術(shù)驗收。作為目前國際同類產(chǎn)品中尺寸最大的深海耐壓玻璃裝備，它的成功研制不僅填補了國內(nèi)外技術(shù)空白，也為HUNT項目的推進奠定了堅實的裝備基礎。
“23英寸深海耐壓玻璃儀器艙是HUNT探測器的核心部件，可在30兆帕靜水壓下長期保持零滲透，已通過多輪實地測試，球艙狀態(tài)穩(wěn)定，完全滿足高能中微子探測器的嚴苛使用要求。”HUNT項目負責人、中國科學院高能物理研究所研究員陳明君表示，“HUNT項目建成后，我們預計將在兩年內(nèi)探測到中微子天體點源，十年內(nèi)發(fā)現(xiàn)數(shù)十個中微子天體，從而推動中微子天文學進入新的發(fā)展階段。”
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千米深海里的一顆玻璃球，也能幫我們破解百年科學謎題！
全球最大深海耐壓玻璃球艙，抗水下千噸壓力，透切倫科夫藍光九成，祝賀！
了不起的科研團隊
特種硼硅玻璃，輕量化還超耐壓。
真空自緊密封，深海絕對防水不是夢。
微米級研磨精度，彰顯中國制造的嚴謹。