冯进军：科学研究的侠气与胆魄

《科学中国人》封面人物——冯进军

1978年1月，《人民文学》刊登了徐迟的报告文学作品《哥德巴赫猜想》。在这篇文章中，徐迟以诗人的笔触描绘了数学家陈景润在一系列艰难困苦中破解哥德巴赫猜想的历程，揭开了改革开放之初，举国上下尊重知识、尊重人才的序幕。

30多年过去，当年轰动一时、感动和激励着一代人为“科学的春天”“改革开放的伟大事业”而奋斗的两位主人公：作家徐迟和数学家陈景润均已作古。然而，在他们的影响下，走上科学事业的一代代学子，发愤图强，前赴后继。

2019年，一则消息引发真空电子学领域的广泛关注：

2019年4月29日，韩国举办的第20届国际真空电子学会议颁发了真空电子学领域最高奖之一：皮尔斯奖，中国电子科技集团第十二研究所（以下简称“12所”）冯进军博士作为首位亚洲科学家获此殊荣。国际真空电子学会议是国际电真空器件领域规模最大、水平最高、影响力最强的学术会议之一。以行业奠基人命名的皮尔斯奖（John R. Pierce Award for Excellence in Vacuum Electronics）是国际真空电子学领域的最高荣誉之一。此次颁授给冯进军博士，旨在表彰其在高频率真空电子器件技术创新和教育中作出的杰出贡献。

站在台上领受皮尔斯奖的那天，冯进军的表情一如既往的淡然。但是在事后接受母校清华大学的专访时，他颇为感慨地回忆起了40多年前，立志要科技报国的情形。“我在读高中的时候，接触到了徐迟的《哥德巴赫猜想》，自己的目标，或者说人生的终极目标，就是做一名科学家，能够为我们国家的发展作贡献。”但是，这份充满侠气与胆魄的初心，给他带来的除了皮尔斯奖，还有近20年的沉寂。

2019年4月29日，冯进军（左三）获得皮尔斯奖。

良师熏陶，科研启蒙

山西运城，古称河东，著名的文化之乡，古代最早被称作“中国”的地方。女娲补天、黄帝战蚩尤、禹凿龙门、嫘祖养蚕……这些耳熟能详的上古传说，都源于此地。这里不仅是关公故里，还孕育了张仪、司马迁、薛仁贵、王维、柳宗元等文武俊秀。进入20世纪，运城又诞生了晋南地区最早的共产党人之一、优秀的革命家、教育家、革命烈士嘉康杰。为了纪念嘉康杰，1952年，山西省人民政府将运城中学更名为“山西省康杰中学”。

1966年，冯进军出生在运城，20世纪80年代，他在康杰中学读高中。生在文化之乡，长在充满革命色彩、以稳健而深沉的校风享誉三晋的康杰中学，冯进军在身心上深受熏陶，不仅成绩优异，更心怀天下。1983年秋季，怀抱着从事科研的梦想，他考入清华大学无线电电子学系，并选择了前沿性十足，又与国家科技发展紧密联系的电子物理与激光专业。

对于日后深入研究的真空电子方向，冯进军是在高中期间一节物理实验课上与之结缘的。“老师做了个有趣的实验，在真空管中将石头和羽毛同时释放，两者同时落地。这是我第一次接触真空物理实验，这仿佛开启了一扇通向真空电子的神秘‘大门’，吸引我往里不断探索、不断发现。”这一探索，就是将近40年，这40年也是中国真空电子迅速发展的40年。

在清华大学读书期间，冯进军过得非常充实。改革开放之初，清华澎湃的体育热潮感染着他，打排球、长跑都是他的爱好。直到今天，他还保持着长跑的习惯，前些年开始参加马拉松比赛。

冯进军的一天是从早晨6点半聆听中央台的新闻广播开始的，7点准时播放英文原版书——小说“The man who escaped”（《逃亡者》），他至今都对其中的节选段落印象深刻。

当时清华为数不多的教学楼坐落在学校各个角落。上午第一大节课和第二大节课中间有20分钟，冯进军还记得，当时为了赶课时，没有自行车的他与许多同学就从化学馆徒步跑到中央主楼上“政治经济学”课。他在争分夺秒的学习生活中，德智体全面发展。

在基础课和专业课上，冯进军不遗余力地钻研。清华大学本科5年课程设置数量多、内容涵盖面广，包括数学、工程基础、基础物理、微波、电子学、光学、计算机软硬件等诸多领域。博大精深的知识体系对于冯进军后来从事真空电子学及相关器件研究等起到了重要作用，其中有不少课程更是给他留下深刻印象。“尤其是当时电子工程系主任张克潜教授讲授的‘电动力学’课程给了我很多重要启示：要善于透过现象看本质，培养抽象思维能力；要以发展观点、敏锐目光看待理论应用的前景；此外，还要培养丰富的想象力。”

时间就这样在不间断的勤学思考中悄然度过，毕业临近，冯进军开始为自己的毕业设计做准备。在廖延彪和吴庚生两位老师的指导下，他的毕业设计围绕光纤电流传感器的研究工作展开，主要研究环境对传感器性能的影响，旨在提高系统的稳定性和可靠性。为使传感器在不同温度下稳定工作，冯进军四处搜罗温度系数较低的元器件，多次从北京西郊到东郊718大院和12所寻找专门的元器件和陶瓷件。颇费周折的毕业设计使冯进军意识到，从事科学研究光靠一腔热情还不够，还应当怀抱一颗与实践应用紧密结合的初心，不断研精覃思，深挖工艺。

那段时间，因为经常去12所，冯进军对12所有了更多了解。这为他接下来的人生选择奠定了基础。

2017年，冯进军团队获得中国电子科技集团有限公司十大创新团队奖。

瞄准前沿，从零开始

1988年，随着真空微电子学的逐渐发展，在美国召开了第一届国际真空微电子学会议（IVMC），科学家正式提出了真空微电子学的概念，一时间，引发研究热潮。真空微电子学因此被许多人视为继电子管、半导体器件后的第三代新型电子器件。

也正是在这一年，冯进军从清华大学毕业，考取12所的研究生，决定在真空电子学领域继续深造。当时，12所在真空电子学方面非常强，但是在微电子领域还没有展开相关研究。

所谓真空微电子学，是真空电子学和微电子学的一门交叉学科。它是一种基于真空电子输运器件的新技术，且利用了固态器件工业已建立的微细加工工艺。真空微电子学器件既有真空电子器件抗辐射、耐高温、速度快和功率大等优点，同时又具有固体电子器件体积小、效率高、集成化、成本低等优点。其应用领域包括微波毫米波真空电子器件、场发射平板显示器、压力传感器、微电子机械系统、真空微电子高速数字集成电路、平板摄像机等。

1989年到1990年，12所的廖复疆研究员以访问学者身份在美国佐治亚理工学院研究所进行科技交流，从事微波光纤系统研究。在美国的两年，廖复疆充分感受到真空微电子领域的发展。他鼓励冯进军一定要拓展自己的知识面，把真空电子学和光电子学结合起来。

1992年，在廖复疆研究员等科学家的倡导下，建立了微波电真空器件国家级重点实验室。后来，廖复疆又指导自己的学生选择了真空微电子学这一新兴研究方向。博士期间，在导师廖复疆和彭自安的指导和关心下，冯进军学习了微电子领域的课程，掌握了微电子工艺方面的知识和技能，如掩模技术、硅片氧化、曝光技术、刻蚀技术等。这些技术对于冯进军将真空电子学与微电子学结合、建立微加工实验室，并推进太赫兹真空辐射源所需的DRIE和UV LIGA技术等起到了重要作用。

然而，新兴学科意味着许多研究都处在起步阶段。仅仅是通过一些公开发表的研究资料和并不先进的技术设备，很多工作都只能在摸索中前进，每一步都充满挫折。这也为冯进军日后近20年没有科研成果埋下了伏笔。但正如陈景润的那个6平方米的小房间里，藏着他破解哥德巴赫猜想的密码一样，这将近20年的沉寂，也是冯进军通向科研高峰的法门。

2015年，冯进军（左一）接待美国海军实验室科学家来访。

甘于寂寞，无畏风险

2021年，在斩获皮尔斯奖不久后，冯进军主导翻译出版了英国兰卡斯特大学工程系教授、英国工程与技术协会会士（IET Fellow）、皮尔斯奖获得者——理查德·G.卡特的经典著作——《微波和射频真空电子功率源》。

在译者序中，冯进军特意提到了自己两次前往兰卡斯特大学跟卡特教授开展研究工作的经历。这两次访学，一次是1997年，一次是2001年。第一次由英国文化委员会（British Council）资助，从事工业加热用高功率微波源的研究工作，第二次是作为博士后开展未来线性碰撞器用速调管的研究工作。

“20世纪90年代，国家大力发展经济。真空电子学领域也处于变革时期，国际上现有技术已经基本满足需求，新技术发展方向又不明确。”冯进军选择这个时候出国，带着一种寻求新出路的使命。尤其是2001年，他刚刚获得博士学位，在英国进行了为期两年的博士后研究，于2003年归国，正好赶上了中国经济高速发展，国内在军工国防领域和经济民用领域对真空微电子学提出新的需求。冯进军带着一身世界前沿技术和理念回归，正逢其时。他开始着手组建新团队，并将毫米波空间行波管和毫米波太赫兹真空器件作为团队两个主要的研究方向。

“回国后，我瞄准国家亟须从事的基础和前沿科研工作，开辟了真空电子器件的新频段，研究了用于高频率器件并便于微加工的新结构、新型真空窗材料，探索了新工艺及新的模拟和计算方法。”此后，冯进军牵头建立了专用于太赫兹真空器件的微加工实验室，研制出具有国际水平的毫米波行波管及高频率器件，实现了从毫米波到太赫兹频段的跨越。

作为如今微波电真空器件国家级重点实验室的副主任，在实验室建设过程中，冯进军带领团队针对真空电子学的前沿和基础领域，在先进微电子平面工艺和体加工MEMS工艺、新型MPCVD金刚石工艺、高功率回旋器件测试、先进电磁模拟计算、空间行波管宇航环境试验等领域建立了研究平台，为开展创新研究奠定了基础。

在技术方面，冯进军带领团队在毫米波太赫兹真空辐射源、毫米波空间行波管、磁约束热核聚变用的高功率回旋管、量子频标用铯束管和钙束管等方面取得了突破性进展，在真空电子学的基础研究和应用基础研究领域备受国内外同行关注，为我国的重大工程、武器装备和大科学装置的核心电子元器件的自主研发作出了贡献。

毫米波太赫兹真空器件在电子信息系统可以实现高速率通信、高精度探测、高分辨率成像等，针对这些需求，冯进军瞄准了折叠波导这一新型周期结构，对电磁理论、微加工和精密工艺等做了系统研究；承担了从自然科学基金到国家科技重大专项等各类项目，经过10年的努力，开辟了真空器件的新频段，实现了器件频率从8毫米到3毫米的跨越，研制的行波管处于国际领先水平；同时在太赫兹频段开展研究工作，受到了国际同行的关注和好评，并获得国家技术发明奖和国防科技进步奖。

随着我国综合国力的提高和宇航事业的发展，高速率星级链接和数传、大容量卫星通信等对高频率毫米波空间行波管提出了急迫的需求。冯进军在微波电真空器件国家级重点实验室积极组建了攻关团队，从2007年开始牵头承担了重点实验室基金项目、科技部空间行波管专项、预研瓶颈项目、核高基重大专项等项目，从提高效率、线性度特性、可靠性、寿命等基础开始，使Ka波段毫米波空间行波管的效率在国内首先突破50%。

回首往事，冯进军记忆犹新。2008年那个炎热的夏季，北京奥运会隆重开幕，举国欢庆，世界见证中国气度。在微波电真空器件国家级重点实验室，冯进军和团队成员们则分秒必争地在赶进度。突然，不知是谁，率先发出了一声惊呼，大家意识到，“我们国家第一支100GHz行波管诞生了”！这是国内第一次实现这么高频率的真空器件，所有人都兴奋不已。高频率真空器件的研究为我国电子装备的发展提供了关键技术基础。

在冯进军带领团队在真空电子领域艰苦奋斗的同时，放眼整个中国，在老一辈科学家的铺垫下，在国家综合国力大幅度提升、科技蓬勃发展的背景下，散落在各大研究机构的众多真空电子人也在奋力拼搏。中国真空电子发展水平在国际上，逐渐实现了由跟跑到并跑，甚至部分实现了领跑。

皮尔斯奖花落中国，在冯进军看来，归功于国家，归功于我们这个美好的时代，归功于所有科研人员，是中国真空电子学行业的集体荣誉。

自从踏上真空微电子的研究之路，冯进军甘于寂寞，无畏风险，怀揣着忠人之事所需的侠气与胆魄，不辞辛苦地学习和深造，寒来暑往，岁月更迭，终于守得云开见月明。

2018年，冯进军参加国际学术会议。

重整旗鼓，勇攀高峰

21世纪之初，受改革开放后经济飞速发展的冲击，微波电真空器件国家级重点实验室人才流失，国内真空电子学研究领域的人才更加短缺。为了实现中国要在真空电子领域赶超国际先进水平的目标，冯进军访学归来，决定重整旗鼓。

为此，冯进军大胆起用年轻科技人员，针对空间行波管对高可靠、长寿命的特殊要求，组织召开技术讨论会，制订严密的工作计划，着手培养高水平的空间行波管研发专业队伍。

其中，针对近年来电子信息系统对毫米波大功率回旋器件的需求，冯进军从零开始，积极引进两名博士，并培养硕士和博士生；他利用各种渠道，采购所需的高压调制器、超导磁体等高压高功率测试系统，带领团队研制出的毫米波回旋放大器在国内处于领先水平。

针对国家对支持用于热核聚变实验反应堆的140GHz高功率回旋管的需要，冯进军带领团队一起努力，研制出国内首只140GHz回旋管，同时在科技部的支持下开展170GHz回旋管的研究，努力使高频率高功率回旋管进一步提高功率并实现长脉冲工作，挑战器件的工作极限，为热核聚变的持续稳定工作研制合格器件。

此外，量子频标真空器件是原子钟的核心器件，对于系统的精度和稳定度具有决定性作用。冯进军针对过去研究存在的问题，重新组建了铯束管研发团队，带领团队从理论模拟和优化开始，对关键部件存在的问题逐一解决，最终研制出符合系统要求的铯束管，目前已经小批量供应系统，并在通信、授时等领域得到应用，还获得军队科学技术进步奖一等奖。

在国外访学期间，冯进军与诸多世界真空电子学领域的专家在一起工作，他认识到，在电真空领域的人才培养、科研方法等方面，国外有很多值得国内借鉴和学习之处。于是，他融会中外经验，进行研究生的培养。

重点实验室研究人员合影

通常，冯进军会在每周至少设置一次与学生的面谈，交友互学，教学相长，从年轻学子的身上，汲取创新的朝气与活力；此外，他要求学生每周写一份总结报告，对研究进展、所遇问题加以分析和综合，之后一起研讨下一步策略，寻求解决问题的思路和方法；对于撰写文章他也提出更高要求，强调要在结果分析上下功夫，才能提高科研能力。

他还提出，每天静思10分钟，理清思路，洞悉工作脉络；他也要求学生多作报告、多参加学术会议，并为他们提供各种国内外交流的机会，开阔视野，提高其交流与沟通的能力，以适应工程研究团队对科研人员综合素质的要求。

通过融会中外经验，冯进军指导的多名硕士生获得中国电科集团公司优秀学位论文奖，多名研究生已是部门负责人、技术骨干和管理人员。

对于新入职的青年员工，他组织科研人员编制了多种培训教材和手册，采用学习理论、参观实习和承担基金课题等多种形式，培养科技人才；在人员的有效管理方面，他坚持人文关怀，通过营造良好的科研氛围，来使年轻科技人员摆脱世俗困扰，一心一意从事基础和前沿技术研究，研究方向瞄准国家急需。

除此之外，冯进军始终相信，人才队伍的培养建设要注重树立良好的工作意识与习惯。某种程度上，他的内心深处有一个堪比武侠世界的科研江湖。在那个江湖当中，门派林立，高手如云。他希望自己培养建设的人才队伍，德艺双馨，除了有绝世武功，还应具备义胆忠肝的“侠气”，承事善始善终，“受人之托，忠人之事”。

“人在江湖飘，哪有不挨刀”，冯进军了解科研之路艰难重重，荆棘遍地，所以他要求自己的学生，一定要重视心理素质的提高，磨砺百炼成钢、不折不挠的精神。而要想在这条道上安身立命，一定要练就绝世神功，否则不能与江湖高手过招。但是怀着偏狭的门派之见，闭门造车，终究不是长计，须得敞开胸怀，不吝交流，融会贯通，方能集大成。

就这样，在日积月累之中，冯进军团队良好的工作意识、习惯得以形成。冯进军带领的微波电真空器件重点实验室研究方向不断扩展，人员规模持续扩大，在真空电子学领域的研究工作备受国内外同行的关注；推进了真空电子学科技创新和管理人才体系建设，实现了梯次布局的创新人才配置，形成了本领域薪火相传的创新主力军。实验室也获得了科工局的“国防科技创新团队”、集团公司的“科技创新卓越团队”和“七好创新团队”、国资委的“中央企业学习型红旗班组”等荣誉称号。

国之所需，心之所向

冯进军没有止步于自己的小团队建设，他认为，要想提升中国真空电子领域的水平，持续吸纳优秀科研人才才是长久之计。而多年的科研经历，也让他意识到，科研必须有走出国门，扩大世界影响力的勇气。

于是，他协调以英国工程技术学会（IET）的名义，在中国举办真空电子学博士生论坛，提高中国博士生的英文写作和表达能力，吸引优秀博士生到真空电子学这个在国防和国民经济中具有重要作用的领域中来。目前该论坛已经连续举办了4届，每年有60余名博士生和青年科研人员参加。

2015年，冯进军（前排左四）担任国际真空电子学会议主席，参加IEEE EDS真空电子学技术委员会会议。

从1992年微波电真空器件国家级重点实验室在导师廖复疆等老一辈科学家的筹建下成立到今天，时间已经过去了将近30年。

在冯进军等中青代科学家的努力下，如今的微波电真空器件国家级重点实验室已经发展成为国内真空电子学领域唯一的国家级重点实验室，研究领域主要包括毫米波及太赫兹真空电子器件、毫米波空间行波管、量子频标器件、真空微电子器件、高功率回旋器件，以及相关的电磁模拟技术、阴极技术、微加工技术、新工艺新材料研究等。

实验室是真空电子学领域的前沿科学和基础科学研究基地、技术创新和集成创新基地、高水平人才培养基地，与国内外的高等院校、研究机构和工业部门具有良好的合作关系，在国际真空电子学领域具有重要影响力。

国之所需，心之所向；受人之托，忠人之事。

回顾往昔，从孟昭英教授在1938至1943年的5年间，于动荡流离中完成三极管射频放大器线性阳极调制的研究工作，并在Proceedings of IRE Vol.28,1940上发表文章“Linear Plate Modulation of Triode Radio-Frequency Amplifiers”（《三极管射频放大器的线性调制》），到1949年以后，南京电子管厂、成都国光电子管厂、北京电子管厂、中国科学院电子所及12所等诸多单位立足国之所需，开展电真空器件研究和生产工作，一代又一代中国真空电子人，背负使命，矢志前行，终于没有辜负期望，走在了世界前列。

面对未来，冯进军一如既往意志坚定。他说：“我将继续与祖国同心、同行，为引领真空电子器件研究、提升国家科研水平和实力继续奋斗。”

专家简介：

冯进军，山西运城人，本科毕业于清华大学无线电电子学系，并在北京真空电子技术研究所获得硕士和博士学位，现中国电子科技集团公司第十二研究所副所长、微波电真空器件国家级重点实验室副主任，中国电子学会会士和英国工程技术学会（IET）会士。

曾担任IEEE电子器件学会北京分会主席，IEEE北京分会主席，IEEE中国联合会主席；现为IEEE电子器件学会真空电子学技术委员会委员，IEEE Transaction on Electron Devices期刊编委。

主要从事毫米波空间行波管、太赫兹真空器件、回旋管、真空微纳电子学和量子频标器件等研究工作，其中，新型慢波结构、毫米波空间行波管、W波段脉冲行波管、回旋管和铯束管等先后获得国家技术发明奖、国防科技进步奖、军队科技进步奖和中国电子科技集团科技进步奖等；发表学术论文300余篇，出版专著两部。2019年4月29日，获真空电子学领域最高奖之一——皮尔斯奖，是获该奖项的首位亚洲科学家。