追赶时间的人
本报记者 奚振海 通讯员 李 荔
给化石断代，给古树测龄，给癌症确诊装“后视镜”……广西师范大学核物理学教授沈洪涛一直在追逐时间。他所研究的加速器质谱（AMS）领域，近年来发展迅猛，在生命科学、环境科学、地球科学和考古等跨学科及交叉学科领域中应用广泛。
沈洪涛曾获广西青年科技奖、广西科技进步奖、中国核工业科学进步奖等奖项。他所主持的广西师范大学广西现代核分析技术及其应用重点实验室，联合中国原子能科学研究院，历时7年，自主研制单极静电C-14专用AMS装置（加速器质谱系统）。这台装置不仅大幅降低成本，且各类测试结果不低于甚至高于国际同类产品。2019年12月，他主持的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》完成，通过国家科技部验收。“上个世纪七八十年代，中国的加速器质谱技术开始发展。经过30多年的追赶，我们在国际上已经处于并跑甚至领跑的水平。”沈洪涛表示。
A
潜心7年造重器
工欲善其事必先利其器。利用质谱技术进行测年等工作，肯定离不开一台仪器。
之前，中国的仪器依赖进口。“单台采购价格在2000万元以上。很长一段时间，中国只有几所顶尖大学、研究院的实验室才有这样的仪器。”沈洪涛说。要想突破国外的技术封锁，首先得实现仪器的自主制造并拥有原始创新成果和自主知识产权。
作为广西现代核分析技术及其应用高校重点实验室负责人，沈洪涛和团队承担起广西首台大科学装置——加速器质谱（GXN-AMS）的研制工作。
7年时间，万分艰苦。2016年，沈洪涛团队自主研制的单极静电C-14专用AMS装置成功面世。该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，在性能、各种参数上，和进口仪器相比在同一水平上，甚至有胜出。但制造成本少了许多，单台在600万元以下。
同时，沈洪涛团队在国际上首次提出建立加速能量小于50keV（千电子伏特）的新型极低能量小型桌面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，第七届东亚加速器质谱学研讨会在桂林召开，来自美国、瑞士、澳大利亚、加拿大等国家的领域内专家，对广西师范大学自行研制的专用AMS装置给予了高度评价。
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地质测年更精准
有了加速器质谱技术，就可以利用自然界时钟核素开展核素断代研究，为地质结构演化、陨石地球年龄断代、文物的无损分析等研究提供重要数据——最通俗的解释，就是为化石、文物、人类古遗迹等测年定年。近年来，沈洪涛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。
位于乐业县的大石围天坑成了不少探险者的天堂。但关于天坑的暴露年龄一直众说纷纭，没有定论。沈洪涛利用AMS装置，测量岩石中原地宇生放射性核素36Cl含量，来研究天坑溶蚀速率和暴露年龄，完成了定年——他认为，大石围天坑的最低暴露年龄为10万-20万年，“利用AMS测量的高灵敏度优势，我们可以实现从几千年到约一百万年之间的地质事件定年。”沈洪涛告诉记者，该研究为喀斯特地貌形成、演化提供重要参考价值，为地质构造抬升速率、古气候及地质环境演变等提供科学数据和研究方法。
根据树干年轮来测算树龄，是常用办法。但对于一些生长速度非常缓慢的树种来说，用这种方法测算就变成是不可能完成的任务。摆在眼前的难题就是那些“几十年不见长一点”广西野生古茶树。沈洪涛采用碳-14测年技术，对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，并最终确认茶树样品的年龄是500-800年，为广西野生古茶树保护和资源利用提供了非常有用的实验数据。
沈洪涛还利用AMS技术，应用于油田探测、农作物育种、医疗用品和食品等保鲜杀菌以及化工产品改性等领域。
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确诊癌症的“后视镜”
癌症是当前人类生命健康的大敌，是全世界难以攻克的医学难题。没有特效药，唯有早发现、早治疗，才能减轻患者痛苦和经济负担。
如果能有提前预知罹患癌症的办法，无疑是人类的福音。多年来，针对癌症的早期发现和诊断，科学界、医学界都做了许多研究。沈洪涛团队也把加速器质谱应用于该领域，并完成了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》。“绝大多数的癌症，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。
他表示，相对于传统的骨转移测量方法，加速器质谱灵敏度高，精度高，从而最大程度地提前癌症骨转移的检出时间，建立癌症患者骨转移的预警体系。“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，预计两年后能正式临床应用。”
作为一名核物理学教授，沈洪涛在学生当中相当受欢迎、“有市场”。他时常对学生们表示，不要闷头在实验室里，要想获得科研的灵感，就必须多看书，多认识这个世界。“只有广见博识，才能择其精要而取之。”这是他时常对学生说的。