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顆粒無小事，大約有70%的工業(yè)產(chǎn)品都與顆粒有關(guān)，而粒度、粒度分布以及粒形檢測作為顆粒檢測重要的分支，歷來都是產(chǎn)學(xué)研界關(guān)注的焦點(diǎn)，相關(guān)儀器也應(yīng)運(yùn)而生。最近十余年，國內(nèi)粒度檢測類儀器不斷推陳出新，行業(yè)熱鬧非凡。
而有個人，他兼具粒度檢測行業(yè)學(xué)者和企業(yè)家雙重身份，作為企業(yè)家，他生產(chǎn)的儀器與進(jìn)口激光粒度儀分庭禮抗；而作為學(xué)者，他的研究成果在行業(yè)內(nèi)被高度關(guān)注。
他就是張福根博士，他讓我們看到，一個學(xué)者兼企業(yè)家的堅韌與追求；中國的高端儀器在30年里的進(jìn)步與超越；中國實(shí)現(xiàn)復(fù)興夢的底蘊(yùn)與基礎(chǔ)。
應(yīng)創(chuàng)業(yè)之潮下海，“要制造出世界領(lǐng)先的科學(xué)儀器”
1987年的北京，天空像藍(lán)寶石一樣晴朗，中關(guān)村的“電子一條街”人潮洶涌，彼時正在天津大學(xué)攻讀光學(xué)工程專業(yè)博士的張福根第一次來到這里時，如同其他剛步入社會的青年一樣，激動得熱血沸騰。
上世紀(jì)80年代，受美國波士頓 128 號公路以及硅谷的影響，在北京中關(guān)村，一批批科技人員“下海” ，以四通、信通、京海、科海聯(lián)想等為代表的一大批民營科技公司先后成立，中關(guān)村“電子一條街”初具規(guī)模。
美國硅谷的創(chuàng)業(yè)故事在這里被廣泛宣傳。為了購買實(shí)驗所需的光學(xué)和電子元件，經(jīng)常往中關(guān)村跑的張福根，也被這種氛圍感染，一個個科技公司崛起，硬生生地勾動著他躁動不安的心。
張福根與激光粒度儀的緣分始于在天津大學(xué)讀博時投師我國著名光學(xué)專家張以謨教授門下。他修的是光學(xué)工程，主攻的方向是電子散斑干涉，相關(guān)產(chǎn)品可用于材料應(yīng)變、缺陷以及無損探傷的探測。
博士畢業(yè)后，張福根留在天津大學(xué)當(dāng)老師，但當(dāng)時他的月薪只有129塊。張福根是農(nóng)村出身，家里條件比較苦。有一次他父親患病，家里連住院的100元費(fèi)用都拿不出。“我希望能多賺點(diǎn)錢，改變這種艱難窘迫的境況。”
在博士期間，張福根發(fā)現(xiàn)大學(xué)的科研成果真正投入生產(chǎn)應(yīng)用的并不多。“很多有實(shí)用價值的成果，成果鑒定后就束之高閣，沒有得到產(chǎn)業(yè)化。我覺得挺可惜的。”天津大學(xué)的激光粒度儀項目就是這樣一個例子，1987年通過了科技部的技術(shù)鑒定，實(shí)用化的樣機(jī)已經(jīng)被研發(fā)出來。而當(dāng)時進(jìn)口激光粒度儀價格高昂，天津大學(xué)的內(nèi)燃機(jī)研究所購買一臺就花了40萬元，這在當(dāng)時是個天文數(shù)字。這個情況深深刺激了張福根。
雖然是一名科研人員，但張福根身上有一種身體力行、勇往直前的性格，“我想改善家里人的生活，我想讓好的科研產(chǎn)業(yè)化，想造出世界先進(jìn)的科學(xué)儀器。”他用行動實(shí)現(xiàn)了他這些愿望。
“要制造出世界領(lǐng)先的科學(xué)儀器。這對有些人來說是一句大話，對我來說則是畢生為之奮斗的事業(yè)，而激光粒度儀就是我選擇的具體產(chǎn)品。”還在研究生時期，他就想好了未來公司的名稱，叫“歐美克”。這是光學(xué)（Optics）、機(jī)械（Mechanics）、電子（Electronics）和計算機(jī)（Computer）的英文縮寫OMEC的英譯，中文蘊(yùn)含著“超歐克美”的雄心。為了尋找投資，他在天津托各路朋友，接洽“有錢人”，未果。1990年，張福根果斷放棄了體面的大學(xué)教師工作，來到了珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)，繼續(xù)尋找投資人。
時至今日，已成為業(yè)內(nèi)舉足輕重的前輩的張福根，對于當(dāng)時創(chuàng)業(yè)初期的困難，只輕描淡寫地幾句帶過。但從“寫過不下十份可行性報告，都是手抄的”“到了1993年才終于成立歐美克科技有限公司”這些字眼，可以看出激光粒度儀產(chǎn)業(yè)化道路的艱難。
度過困難期后，歐美克迅速成長為業(yè)內(nèi)的一面旗幟。2010年，歐美克公司轉(zhuǎn)讓給思百吉公司（英國馬爾文儀器的母公司）時，已是全世界銷量最大的粒度儀公司。
迄今為止，張福根已在粒度檢測行業(yè)里前行了三十年，三十年的風(fēng)起云涌，我們聽得入神，可那也只是一個過去的精彩故事。對張福根而言，歲月里有榮光也有挫折，但信念猶在，壯心不已。
撥開重重迷霧，找尋激光粒度儀測試異常的“真兇”
盡管成了企業(yè)家，但張福根對科研的熱情絲毫不減，他一直游走于企業(yè)家和學(xué)者兩條小徑之間，辦公室墻壁上的愛因斯坦畫像也在提醒人們，這是一位真正熱愛科學(xué)，追求真理之人。
作為歐美克公司的創(chuàng)始人，張福根對粒度檢測行業(yè)有著深刻的了解，而在歐美克轉(zhuǎn)讓后，給馬爾文儀器有限公司做顧問的經(jīng)歷也消除了他對國外儀器的神秘感。
目前，市面上的粒度儀有動態(tài)光散射納米粒度儀，激光粒度儀，電阻法顆粒計數(shù)器和圖像粒度儀等，目前應(yīng)用最廣泛的是激光粒度儀。它標(biāo)稱能實(shí)現(xiàn)20納米到3500微米顆粒的全覆蓋，能測量各種粒徑的固體粉末、漿料、乳液、氣泡、噴霧中的顆粒，涉及化學(xué)、制藥、食品、新能源、建材、動力等工業(yè)領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越大的作用。
由于光的波動性，光通過小孔（或者遇到“顆粒”）會發(fā)生衍射，明暗相間的條紋衍射圖樣，條紋間距隨小孔尺寸的減少而變大。大約有84%的光能量集中在中央亮斑，其余16%的光能量分布在各級明環(huán)上。衍射圖樣的中心區(qū)域有最大的亮斑，稱為愛里斑。激光粒度儀就是建立在“顆粒越大，散射光斑（愛里斑）越小”這一物理現(xiàn)象之上的。這一現(xiàn)象使得愛里斑的尺寸與顆粒大小呈現(xiàn)一一對應(yīng)關(guān)系。
盡管第一臺激光粒度儀誕生至今已有40多年，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，激光粒度儀的物理理論已經(jīng)相當(dāng)成熟,但是長期以來，檢測人員發(fā)現(xiàn)時而會有異常結(jié)果出現(xiàn)。國外更高端的激光粒度儀也毫不例外地遇到同樣的問題。
張福根對此一直耿耿于懷。2011年，離開了歐美克后，他受聘天津大學(xué)兼職教授，指導(dǎo)博士和碩士研究生開展光散射理論基礎(chǔ)研究，并帶領(lǐng)學(xué)生一起研究粒度儀行業(yè)一直懸而未決的難題。
經(jīng)過深入研究，張福根他們發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上并不是所有粒徑都是顆粒越小愛里斑越大，有時候也會有顆粒越小愛里斑也越小的現(xiàn)象，他們把它稱為愛里斑反常現(xiàn)象（ACAD）。
在出現(xiàn)ACDC現(xiàn)象的粒徑區(qū)域，激光粒度儀的測量就面臨著同一尺寸的散射光斑對應(yīng)2-3種不同粒徑的情況，這種反常變化正是導(dǎo)致測試結(jié)果異常的“真兇”。
張福根自豪地說：“（ACAD現(xiàn)象）由我們最先發(fā)現(xiàn)并且系統(tǒng)研究的，除了我們以外，其他同行都沒有從根本上解決這個問題。”
這個發(fā)現(xiàn)公布后，在學(xué)術(shù)界引起高度關(guān)注。一直以來，激光粒度儀的測量結(jié)果比較駁雜，難以交叉對比。不同激光粒度儀測試結(jié)果不一樣，更是成為長期困擾粉體檢測人員的老大難問題。目前國外流行的儀器也注意到儀器存在缺陷，為了彌補(bǔ)這個缺陷，就對結(jié)果進(jìn)行一定修飾，人為地在顆粒的折射率上給它加上虛部，也就是一個吸收系數(shù)，但不同設(shè)備商之間的修飾方法不同，就會導(dǎo)致結(jié)果存在差異。
張福根他們的研究成果，從根本上找到了造成愛里斑反?，F(xiàn)象的機(jī)理，并且研發(fā)出統(tǒng)一的反演算法，提出獨(dú)特的有針對性的技術(shù)方案解決，從而保證了測量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
這是粒度儀發(fā)展史上值得記載的一筆，推動了整個顆粒行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。
除了愛里斑反常現(xiàn)象，張福根還帶領(lǐng)學(xué)生解決了全反射的盲區(qū)問題，回答了激光粒度儀測量上限的問題等等。
從大學(xué)老師到成功企業(yè)家再到業(yè)內(nèi)具有影響力的前輩，張福根正在努力攀爬更多的高峰，站在山頂上，他看到無邊無際的天地，同時，也有越來越多的人在他的指引下，走出迷霧。
再度重出江湖，以真理解決行業(yè)痛點(diǎn)問題
2018年，張福根參加了4月5-6日英國倫敦舉行的ISO/TC24/SC4國際年會，并在會議上作學(xué)術(shù)報告。
這個國際標(biāo)準(zhǔn)化會議并非學(xué)術(shù)會議，張福根所面對的也并非都是業(yè)界學(xué)者，代表們更多代表的是企業(yè)，他們關(guān)心的是企業(yè)利益。他們對本領(lǐng)域的重大理論發(fā)現(xiàn)似乎沒有更多的興趣，他們更注重各自的話語權(quán)。
這從側(cè)面反映出中國激光粒度儀國際化的艱難。這也是張福根重出江湖，再創(chuàng)立珠海真理光學(xué)儀器有限公司的初衷。
彼時，進(jìn)口儀器在中國市場占有率很高，中國用戶普遍對其有一種迷信的心理，總覺得國外儀器的結(jié)果是對的。而國外激光粒度儀發(fā)展了幾十年，用戶在研發(fā)過程或者生產(chǎn)過程中形成了長期的數(shù)據(jù)積累，一旦換一個儀器，與歷史數(shù)據(jù)對應(yīng)不上，就可能保證不了后面生產(chǎn)的連續(xù)性。因此用戶對于新的理論也興趣不大。
處事嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精的張福根決定為此再次出山，“我們不僅要指出這個問題，更重要的是我們要為用戶解決控制或解決這些問題。”
2015年，張福根教授成為真理光學(xué)的掌舵人，帶著他團(tuán)隊新研發(fā)的LT3600激光粒度儀回來了。這款儀器的綜合性能完全可媲美國外進(jìn)口產(chǎn)品，甚至超越了他們，它包含了多項突破性技術(shù)成果，直指目前所謂國外先進(jìn)粒度儀的痛點(diǎn)。“我們一開始就將自己定位成一個國際領(lǐng)先品牌。”
新公司名字也很有意味，真理光學(xué)，“科學(xué)真理，引領(lǐng)儀器未來。”這意味著，張福根將致力于領(lǐng)銜著研發(fā)團(tuán)隊，以 “科學(xué)態(tài)度，工匠精神”制造儀器，挑戰(zhàn)國外品牌的所謂的“權(quán)威”。
“我們把自己的儀器定位在高端儀器，所以我們在國內(nèi)的市場也是走高端路線。”真理光學(xué)主要涉及鋰電、醫(yī)藥、航天航空、石墨烯等高端應(yīng)用。如醫(yī)藥的吸入式給藥，航空航天上要用的噴霧粒度儀和航天發(fā)動機(jī)等。
除此之外，張福根一直致力于學(xué)術(shù)研究和行業(yè)的健康發(fā)展。他用梯形窗口解決了全反射盲區(qū)問題，并研發(fā)出環(huán)形樣品池，帶來更多嶄新的應(yīng)用。
為了普及新的理論，更先進(jìn)的儀器，讓更多的用戶走出激光測量儀的誤區(qū)，他通過各種學(xué)術(shù)會議，給大家講道理。讓張福根欣慰的是，大家已經(jīng)逐漸重視這方面的問題并積極探索解決的方案。
作為全國顆粒表征與篩分檢標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會副主任委員，張福根一直為激光粒度儀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定而奔走。
現(xiàn)行的激光粒度儀標(biāo)準(zhǔn)是國際標(biāo)準(zhǔn)的等同采用，按原稿翻譯過來直接采用，然而國際標(biāo)準(zhǔn)本身就是原理性的標(biāo)準(zhǔn)，并沒有涉及具體技術(shù)細(xì)節(jié)，因此存在一定的局限性。而且，這幾年來，中國品牌在性能上已超越國際品牌，國際標(biāo)準(zhǔn)已無法作為參考。“希望我們建立一個激光粒度儀的中國標(biāo)準(zhǔn)，更具體地定義一個產(chǎn)品，以規(guī)范激光粒度儀市場，同時促進(jìn)行業(yè)水平的提高和健康發(fā)展。”
三十年的歲月彈指一揮間，張福根曾經(jīng)歷過高光時刻，也曾隱退潛心專研，又強(qiáng)勢歸來，這其間的故事百轉(zhuǎn)千回，但對于他來說，始終不變的是那顆赤子之心：追求真理，力爭做最好的科學(xué)儀器，創(chuàng)造享譽(yù)世界的科學(xué)儀器民族品牌。
中國的粒度儀行業(yè)也有得幸有張福根，讓大家看到最美最廣闊的景色。
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