随着我国基础设施的不断完善，基建行业的工作重心向检测和养护转移，大批桥梁因长时间的运营和日益增加的交通量，需要进行定期检测以保证结构的使用安全。以水下无人机为载体，搭载摄像、声呐等设备进行水下作业装备的研究受到极大重视，为解决桥梁水下结构的检测问题提供了新的思路和方法。本文就水下机器人在桥梁水下结构检测中的应用进行了论证，阐述了典型应用场景和实例；同时，指出抗流性弱是限制水下机器人发展的一项关键技术瓶颈；并针对这一问题，以运动受力分析为切入点，从多方面展开具体分析，为提高水下机器人抗流性提供了一定的技术指导；最后，展望了强稳定性水下机器人研究和设计的主体方向。

为研究全球质谱仪制造技术的研发特点，分析我国的竞争优劣势，本文采用监督分类和非监督聚类结合的方法，对全球质谱仪专利技术进行人工智能筛选，得到全球质谱仪制造技术的研究主题布局。将技术研究主题与出口管制清单中所涉及的质谱仪信息进行技术对比，分析中国与美国、欧盟、日本等在质谱仪制造技术方面的研究现状和竞争态势。结果显示随机森林算法对质谱仪制造技术的筛选效果最好。无监督聚类算法将全球质谱仪制造技术聚类为质谱仪整机技术、离子质量分析器技术、质谱仪数据处理模块、进样部件与装置、离子源核心技术等五大模块。通过计量分析发现，近十年来，中国的质谱仪制造技术进步非常快，2015 年后，专利已经超过了全球专利数量的一半。中国在进样部件与装置、质谱仪数据处理等研究方向上的技术储备具有明显优势，而在质谱仪整机技术、离子质量分析器技术、离子源核心技术等主题方向上比较薄弱。中国在核心技术方面存在短板，在面对西方技术管制时，存在一定的风险。

大科学装置是国家综合实力的重要标志。俄罗斯作为传统的基础科学强国和当今西方技术经济制裁对象，其大科学装置的发展情况对于我国重大科技基础设施建设具有借鉴意义。本文通过辨析俄罗斯大科学装置的概念，梳理其政策沿革，考察其建设历程和最新进展，总结出俄罗斯大科学装置建设在项目、目标、管理和因素等方面的特征。俄罗斯界定的大科学装置仅有７个，均是俄罗斯指令性计划科学管理体制下遴选出的具有国际比较优势的项目，具有明确的科学外交功能，接受联邦政府拨款与管理，其建设进程对国内外形势具有较强敏感性。我国应以自主研发为主线构建良性的国际合作机制，构建可持续的大科学发展生态，在积聚资源建设大科学装置和科技事业广泛发展之间取得平衡。

质谱技术通过测量离子质荷比以准确鉴定未知分析物，定量已知化合物以及确定分子的结构和化学性质。近年来，其在生命科学基础研究和临床检测分析中的应用越来越广泛，为理解生命组成和生命现象本质，实现疾病快速准确诊断提供了重要支撑。本文分析了国际和中国临床质谱技术发展现状和问题，并提出了相关政策建议。分析结果显示，离子源、质量分析器的技术进步，以及离子淌度谱技术的创新性引入提高了质谱技术的灵敏度、分辨率，拓宽了可检测分子范围，并使得质谱技术的定性和定量能力获得显著的提升，这些发展助力质谱技术临床应用进入快速发展阶段。中国临床质谱技术研发和应用起步较晚，未来需进一步加强源头技术自主创新，推进临床应用下沉，并逐步完善相关监管规范。

微形变量在工程上意义重大，可用以判断目标的健康状态和自然灾害的预警。传统的形变监测手段有位移计、加速度计、GPS、三维激光扫描等，存在设备安装困难、工作效率低、受天气影响较大等缺点。因此，结合调频连续波技术和干涉技术，设计了一款固体目标微形变探测仪，操作简便、便携、可全天时全天候进行监测。首先对系统进行室内测试，验证了形变测量精度可达亚毫米级。再对海安特大桥的某32m双线简支箱梁进行微形变监测实验，实验中选取了四个典型监测点，在箱梁上单线加载以及荷载速度相同的实验条件下，系统准确测得梁的1/4和1/2跨的位移量，以及上、下行线1/2跨的位移差异。将测得的时程曲线进一步分析，获得了桥梁的自振频率与强振频率。实测结果与理论分析一致，证明了固体目标微形变探测仪的有效性。

中国散裂中子源（CSNS）作为我国中子散射研究的大科学平台，是我国“十二五”期间重点建设的国家大科学装置，包括20台各具特色的飞行时间型中子散射谱仪。中子斩波器是从时间尺度上对束流调控的中子光学器件，属于中子散射谱仪不可缺少的关键设备，主要起到选择所需波段范围中子、提高信噪比的作用。CSNS对中子斩波器需求量大（约73台），有定期运行维护的需求。为突破关键设备依赖进口、受制于人的局面，确保大科学工程建设成功，CSNS于2007年开始组建中子斩波器研制团队，攻克了中子斩波器各项关键技术。带宽限制斩波器、T0斩波器和费米斩波器先后研制成功，实现了国产化，具有自主知识产权，并已大批量应用于散裂中子源一期工程（9台），散裂中子源合作谱仪项目（27台），即将应用于散裂中子源二期工程（约37台），为CSNS的顺利建成提供了重要保障，不仅在中国散裂中子源工程中得到了广泛的应用，还可以拓展推广应用于同步辐射光源（X射线斩波器）工程、高速旋转机械设备等领域。

超快透射电子显微镜（UltrafastTransmissionElectronMicroscopy，UTEM）集成了高空间和时间分辨率，使直接可视化材料的动力学过程成为可能。本文主要介绍UTEM系统的发展和应用：基于泵浦-探测（Pump-Probe）技术的UTEM系统的基本原理；目前全世界范围内几个主要机构的UTEM系统；中科院物理所李建奇研究员团队自主研发的基于热发射电子枪的第一代UTEM系统和基于场发射电子枪（Field Emission Electron Gun，FEG）的第二代UTEM系统；UTEM系统中的超快实空间成像、超快电子衍射（Ultrafast Electron Diffraction，UED）、时间分辨电子能量损失谱（Time Resolved Electron Energy Loss Spectrum，TREELS）相结合的最新研究成果，例如晶格和电子动力学、相变动力学、光诱导近场电子显微镜（Photon-Induced-Near-Field Electron Microscopy，PINEM）等。目前，超快电镜已经成为研究微纳尺度下非平衡态动力学过程的独一无二的工具。未来，随着电子脉冲质量和TEM的空间分辨率不断提高，有望实现具有更高时空分辨能力的UTEM系统。中国对UTEM的研究投入较少，当前应抓住UTEM的发展机遇，高效推进UTEM领域的关键技术、核心部件和重大产品创新和产业发展，将科技创新和产业发展紧密衔接。

小角中子散射以中子作为探针，通过弹性相干散射，表征物质微观、介观结构，在物理、化学、材料和生物等多个学科领域有着广泛应用。最早的小角中子散射谱仪采用针孔几何进行中子束线准直，测量尺度在1~100纳米；随着中子源通量的增加、中子光学和探测技术的发展，小角中子散射技术逐渐向更大和更小尺度两个方向发展。在更大尺度方向，发展了微小角、超小角和自旋回波中子散射技术；在更小尺度方向，发展了无序大分子中子全散射技术。为了能够一次性表征多尺度复杂体系结构，小角中子散射技术正在向着全尺度覆盖、智能化数据分析的方向发展。本文依循小角中子散射技术和相应的中子谱仪在国内外的发展历程，梳理了不同技术的特点和应用范围，进而展望了这一技术的发展方向，期间穿插概述了相关技术在基础和应用科学研究领域的作用。

质子转移反应质谱（Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer，PTR-MS）是一种快速高灵敏的挥发性有机物检测技术。国产PTR-MS自2008年建成以来，已经在部分技术和应用领域达到国际先进水平。本文首先介绍了仪器原理，阐明了待测物离子化、传输、探测过程中的主要影响因素。然后展示了国产PTR-MS的产品线，主要包括质子反转移反应质谱仪、双极性质子转移反应质谱仪、呼气检测仪、船载液体进样质谱仪、车载大气走航监测质谱仪、快速色谱质子转移反应质谱仪等，部分产品已经实现了批量生产和销售。技术发展方面，在灵敏度提升和多反应离子制备上取得了重要进展。最后介绍了国产PTR-MS在环境、医学、安全等领域的应用，比如大气污染溯源、人体呼气中疾病标志物的发掘、爆炸物快检等。同时，展望了国产PTR-MS的发展方向和应用前景。

为了全面了解对撞机相关技术的构成与发展趋势，本文分析近三十年对撞机技术相关的专利和论文数据，在统计其年度、国家、机构分布情况的基础上，分别利用Context-LDA模型和LDA主题模型，研究专利和论文的主题分布及热点主题，进一步利用相似度指标（JS距离）及信息熵，分析论文主题的演化。结果表明，日本和美国分别是专利和论文产出量最高的国家，中国位居前列且近些年的成果数量快速增加；加速系统电极电路、束流注入、超导装置、真空系统、射频腔等是专利中热度较高的技术主题。与大型强子对撞机相关的技术主题在各时段论文中均是研究热点，其中热度较高的主题有磁体与螺线管、迳迹系统、束流腔、超导磁体、量热仪等；对撞机技术领域的研究主题朝着更加均衡多样化的趋势发展。建议中国继续提升在该领域的成果产出数量；增大热点技术领域的研发力度；科研单位应寻求与优势企业的研发合作，或促进产学研一体化发展；加快对是否建设大型对撞机的研判工作。

科学完善的投入保障机制和资金管理措施是提升大型科研基础设施投入产出效率的关键。欧盟将大型科研基础设施作为支撑区域科技发展的战略资源，以政府资助为主导，多渠道共同投入和调动成员国资源的方式来加强大型科研基础设施建设和运行方面的投入；建立“公建民营”“成本和风险共担”的资助模式，分散化解投资建设中的风险；经过多年实践，结合设施建设运行全生命周期各阶段的不同特征，通过对资本化成本、运营成本和跨国访问成本三类成本进行全面支持，为设施建设、运营和使用提供充分的资金保障；同时，形成了一套成熟的资助管理制度，通过可靠的资助审核和事先评估机制以及科学的成本核算方法，有效提升投入产出效率。建议借鉴欧盟大型科研基础设施资助管理的有关经验和做法，结合我国实际，拓展和统筹我国大型科研基础设施投入渠道，完善成本核算方法，加大对设施运行维护和使用方面资金支持力度，进而提升我国大型科研基础设施建设运行的社会经济效益，增强我国科技创新的“硬实力”。

科研仪器是科研所必需的物质资源，是实现科技自立自强的先行基础和必要前提。我国每年花费大量经费购买国外科学仪器设备，先进精密仪器几乎都是进口。本文探讨了科研仪器进口依赖对科研事业的影响，从环境视角分析了我国科研仪器进口依赖的主要原因，并基于此提出了相应的对策建议。研究发现，当前我国科研仪器存在一定的进口依赖，其原因主要在于国产化环境的缺失，主要包括人才环境、政策环境、市场环境和文化环境四个方面。对此，应加快布局科研仪器研制人才战略，构建鼓励科研仪器自主研制的基础制度体系，搭建全国科研仪器供需对接平台，着力营造科研仪器“研制用”国产化文化环境。