日本WinTest株式会社(东京所标准板块上市,代码6721)宣布,已获得日本公益财团法人委托,为其运营的国内首座第四代同步辐射光源设施——NanoTerasu(纳米光设施),提供多台自主研发的液体镜头RYUGU。该设施位于日本宫城县仙台市东北大学青叶山新校区,已于2024年4月正式投入运行,是日本首个实现全时域、高相干、低发射度X射线输出的第四代光源平台。
RYUGU并非传统机械调焦镜头,而是一种基于电润湿原理(electrowetting)的主动式液体光学元件:其核心由两层互不相溶的透明液体(通常为导电水溶液与绝缘油)封装于微型腔体内构成;通过施加不同幅值的直流电压(典型范围0–80 V),可调控液-液界面曲率,从而在毫秒级内连续改变焦距与放大倍率,无需移动镜片或更换物镜组。该技术规避了传统步进电机驱动带来的机械迟滞、磨损与振动问题,在需要高频变焦、多景深叠加或自适应对焦的精密光学系统中具备性。WinTest公布的实测响应时间为15ms,支持每秒约66帧的连续动态调焦,远超常规音圈马达(VCM)镜头的百毫秒级响应水平。


此次交付的RYUGU将集成于NanoTerasu设施的X射线显微成像终端,直接服务于纳米尺度物质结构解析任务。该设施产生的X射线亮度达太阳光的10亿倍以上,但其有效光斑尺寸仅数十纳米,且样品台需在真空或受控气氛中进行亚微米级位移扫描。在此类极端条件下,传统光学镜头因热漂移、真空兼容性差及调焦机构引入振动等问题难以稳定工作;而RYUGU采用全固态封装设计,无活动机械部件,工作温度范围为−10℃至+60℃,外壳材质为耐辐照不锈钢与石英玻璃,可直接安装于X射线束线末端的真空法兰接口处,满足超高真空(10⁻⁷ Pa)与低释气要求。其光学通光孔径为8.5 mm,有效焦距调节范围为35–120 mm,像方数值孔径(NA)达0.12,适配波长0.1–1.0 nm的软硬X射线荧光成像与相干衍射成像(CDI)需求。

对国内B2B用户而言,这一订单释放出三个关键信号:第一,液体镜头正从消费电子(如手机潜望式变焦)加速切入高端科研与工业检测场景,其核心价值不在‘替代普通镜头’,而在解决‘传统方案根本无法工作的工况’;第二,日本第四代光源项目选择国产化光学执行器,反映其供应链策略正从‘整机进口’转向‘关键子系统本地协同开发’,中国厂商若具备微流控封装、高压低噪声驱动IC、真空兼容光学镀膜等能力,有望参与类似光源、自由电子激光(FEL)或先进电子显微镜配套模块的竞标;第三,RYUGU未公开具体光学透过率与长期稳定性数据,但其15ms响应指标已接近当前电润湿技术物理极限,意味着后续迭代将更依赖材料界面工程(如抗老化疏水涂层)与驱动算法优化,而非单纯提升电压或缩小腔体——这对国内从事光学MEMS封装、特种功能薄膜或嵌入式实时控制的企业构成明确技术对标方向。
日本同步辐射光源发展具有鲜明的‘产学研强耦合’特征:SPring-8(第三代)由JASRI运营,而NanoTerasu作为其升级版,由东北大学主导建设并联合产业界共建实验终端。其设备采购普遍采用‘性能验证+分阶段付款’模式,即先完成第三方计量院(如NMIJ)的光学参数复测与真空兼容性测试,再支付70%货款,余款待现场联调通过后结算。WinTest虽未披露订单金额,但按同类液体镜头在半导体缺陷检测设备中的单价(约8–15万元/台)及NanoTerasu规划的12个光束线站推算,本次交付规模可能涉及数台至十余台,属于中型定制化项目。该订单未要求ISO 13485或IEC 61000-4系列电磁兼容认证,但强制通过JIS Z 8120(日本光学仪器环境试验标准)中的振动与温度循环测试,提示国内出口同类产品至日本科研市场时,应优先强化环境可靠性验证而非医疗或工业安全认证。
此次RYUGU落地NanoTerasu,暴露出一个被多数国产光学器件厂商忽视的实操瓶颈:液体镜头在真空/高辐照环境下的长期界面稳定性缺乏标准化加速老化试验方法。现有JEDEC或IEC标准均针对半导体或PCB,而光学液体腔体的老化失效模式(如电解、界面污染、油相挥发)尚无统一评价体系。这意味着,即便参数达标,用户仍需自行开展长达数月的带载运行验证——对中国供应商而言,与其堆砌实验室数据,不如提前准备可复现的现场老化对照方案,例如提供同批次样品在同等真空度下的300小时连续运行日志,这比任何认证证书更能降低终端用户的采购决策风险。
