大海上的“蓝鲸1号”平台

2017年5月18日，我国海域天然气水合物试采宣布成功，这标志我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新。本次试采中，“蓝鲸1号”深水钻井平台功不可没。

“蓝鲸1号”是什么？

“蓝鲸1号”钻井平台诞生于山东烟台，是由中集来福士海洋工程有限公司（以下简称“中集来福士”）自主设计建造的超深水半潜式钻井平台，是目前世界上最先进的钻井平台。

此次南海天然气水合物试采作业，是“蓝鲸1号”平台承担的首次钻采作业任务。试采工区在水深1200～1300米处，设计井深300～400米。对于这种程度的钻采作业而言， “蓝鲸1号”完全可以胜任。

那么，“蓝鲸1号”的优势在哪里？

一是体型大。“蓝鲸1号”平台排水量可达7万吨，与“辽宁”号航母满载排水量相当；长117米，宽92.7米，面积相当于一个标准足球场大小；高度达118米，相当于40层楼的高度。

二是性能强。“蓝鲸1号”平台最大作业水深可达3658米，最大钻井深度更是达到15240米，其中大钩钩载1250短吨，可变载荷1万吨。这是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台，适用于全球深海钻探作业。

三是效率高。“蓝鲸1号”装配了全球最先进的液压双钻塔和2个井口，两台钻机可在2个井口同时实现钻井、连接套管、下放防喷器等主副线作业，有效减少了钻井辅助时间，使深水钻井作业效率比传统的单井口作业平台提高30%。同时配备了全球领先的闭环动力系统，可比同类作业平台燃油消耗降低10%。

四是安全系数高。“蓝鲸1号”配备了主副两套15000psi压力级别的水下防喷器，每套防喷器配备三组剪切闸板，而剪切闸板是井喷控制的最后一道屏障。如此配置，大大提升了常规井下压力控制设备的能力，保证了试采作业安全。同时，该平台配备了世界上最先进的DP3动力定位系统，最精确的定位测量误差达到0.1米，通过8台全回转式6034马力的推进器实时定位，保证了作业期间平台在台风“苗柏”11级风力里保持“纹丝不动”。

与天然气水合物试采之约

中国地质调查局和中石油集团到国内运营深水钻井平台的企业进行了多次调研，最终“蓝鲸1号”凭借优越的装备性能、完全自主设计建造而入选为天然气水合物试采施工作业平台。

2016年8月，“蓝鲸1号”平台技术服务合同签订。此时，距天然气水合物试采预定开工时间不到7个月，而平台的建造进度刚刚达到90%左右。中集来福士将平台建造与水合物试采适应性改造同时进行，大大缩短了建造和改造工期，增加了平台调试时间，为平台的如期交付奠定了基础。

天然气水合物试采施工作业面临着新平台、新设备、新队伍和平台作业准备时间紧的几大挑战。试采指挥部高度重视，多次派技术人员驻厂调研、跟踪平台作业准备进度，参与工程总承包中国石油集团海洋工程有限公司与中集来福士“蓝鲸1号”平台项目推进会。试采指挥部在平台调试、海试测试、人员培训、第三方设备安装等关键阶段出谋划策，协调解决遇到的问题，共同推动平台于2017年2月13日如期交付。

台风中保障产气平稳

试采工程光荣而艰巨，工期极为紧张，挑战巨大。

3月6日，“蓝鲸1号”平台从烟台启航，自航奔赴南海工区。平台航行总行程约2263公里，共航行7.1天，平均航速达8.27节，动力功率仅占平台功率的70%左右，可见其动力能力强大，远超越同类的平台。

对南海海域来说，海上钻采作业最大挑战就是遇到台风。6月12日，“蓝鲸1号”平台正面迎来第一次台风——“苗柏”。试采现场指挥部与“蓝鲸1号”操船团队根据南海前期台风的特点，以及对当前平台动力系统和定位系统的能力评价，最终作出保持生产测试、原地抗击台风的决定，同时制定了详细的、可操作性强的应急解脱躲避台风的应急预案。

当日凌晨4点，“苗柏”转向风力突然由预测的9级加剧至11级，海况异常恶劣。但平台凭借强大的动力定位系统和经验丰富的操船队伍，保持在安全区域与暴风对抗，实测最大漂移距离不超过6.5米。在试采各参战单位的坚守下，南海天然气水合物试采的火焰在狂风暴雨中依旧燃烧。

7月9日，我国首次南海天然气水合物试采安全生产满60天后主动关井。此次试采，获得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果，并创造了产气时长和总量的世界纪录，全面完成了试采预期目标。这也充分证实， “蓝鲸1号”平台凭借自身强大的功能，为我国首次海域天然气水合物试采工程的成功实施提供了坚实保障。

（作者系中国地质调查局水合物试采现场指挥部办公室工程组成员，《南海天然气水合物试采工程实施及关键技术》项目主要成员，主要从事钻井技术研究工作。）

11月15日，中国地质调查局沈阳地质调查中心（以下简称“沈阳地调中心”）水资源生态观测研究辽阳站（以下简称“观测站”）挂牌仪式暨座谈交流会在辽宁省辽阳市举行。辽阳市人民政府领导，中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心（以下简称“廊坊中心”）和沈阳地调中心领导出席仪式。

座谈会在廊坊中心辽阳基地举行

座谈会上，观测站负责人介绍了观测站建设与运行情况，强调该站由沈阳地调中心和廊坊中心共同建设，旨在构建环渤海生态圈“星空地海井”立体观测体系和水、土、气、生要素监测装配系统，综合运用多学科理论技术，深化多要素水资源循环转化、黑土地形成演化及其与生态环境互馈机制研究，建立沈阳地调中心与廊坊中心野外科研平台“共建共享共赢”机制，协同推进业务发展、科技创新、成果转化与人才团队建设。

观测站负责人介绍观测站基本情况

座谈结束后，观测站挂牌仪式在廊坊中心辽阳基地沙岭院区举行。随后，观测站负责人现场讲解了已安装设备的使用及运行情况。观测站将秉持“完善站点布局，持续观测数据，提升科研水平，树立服务为本”的基本原则，按照中国地质调查局关于星空地海井探测观测监测技术体系建设的总体要求进一步增容扩建，充实自然资源部野外科学观测研究站网体系。

观测站正式挂牌

观测站负责人现场讲解

辽阳市自然资源局、廊坊中心辽阳基地负责人，沈阳地调中心副主任、副总工程师，办公室、科技处、生态地质室、水资源室负责人及相关技术人员参加挂牌仪式

“梦想”号行驶在海面上。

奚晓谦摄（人民视觉）

广东广州市南沙区珠江口，一艘巨轮静靠在码头边，上半白色、下半橙红色，船上的钻井架高高耸立，整艘船在晴空下分外耀眼。

这是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号。这艘国内最大吨位的科考船去年底试航成功，现已进入调试和内装阶段，预计今年内全面建成。

登上“梦想”号，走进实验室内装现场，一块块泛着银光的坡莫合金正铺设到墙上。“梦想”号监造组业务分组实验室工程技术主管何清音，忙着用磁强计对屏蔽层仔细检查。3000多块共1200平方米的坡莫合金，相当于3个篮球场大小，何清音要确保坡莫合金板之间的空隙不超过1毫米，且每一片坡莫合金板要完全贴合墙面，以免影响磁屏蔽效果。

“安装好磁屏蔽室很关键。大洋钻探取得样品后，要在屏蔽磁场干扰的实验室环境中进行磁学实验，从而确定地质矿产储层的年代、探究地球动力学及地质演化过程等。”何清音介绍，“实验室创新使用了全国产、达到国际领先水平的坡莫合金屏蔽层，对外部磁信号的屏蔽率达到99.8%，能够保证科研实验环境。”

作为全球面积最大的海上移动实验室，“梦想”号的船载实验室装配各种精密实验仪器超过150台（套），目前已完成水、电、气、风等十二大系统的安装工作，即将进行实验仪器的安装。

“钻探，是‘梦想’号最重要的能力。”中国地质调查局“梦想”号指挥部主要负责人周昶介绍，“钻探的目的是钻获地球内部的岩心，并获取其中蕴含的地质信息，进而解开地球深部的奥秘。”

钻探科学领域有这样一句话：“一万米钻深的难度堪比登月。”在技术创新和设备集成的支撑下，“梦想”号具备海域1.1万米的钻探能力。“这艘船致力于实现钻透地壳、进入地幔层的目标，这也是命名为‘梦想’号的原因。”周昶说。

“1.1万米的压力，对设备、水、电、液、材料都是一个挑战。”“梦想”号监造组组长殷宪峰介绍，全船涉及主要设备303项、生产图纸8300份、建造工序上万道，共集结了150多家科研单位参与建设，突破10余项关键技术。

行走船上，创新之处让人应接不暇。依托自主研发的船载岩心智能储运系统，岩心在船上就能实现自动转运和存储，如同“虾从海里捞起后马上放到冰柜里”，保证了样品的“新鲜”程度；应用蓄能技术和闭环电网，满载180名船员的情况下，可连续在海上工作120天，续航里程达1.5万海里；120万米的电缆铺设，全面覆盖信息化技术，实现了船岸智能协同。

距离船只建造现场不远处，与“梦想”号配套的钻探保障船、全球最大的海洋地质岩心库、我国首座深水科考码头等均已建成，将为“梦想”号运营提供强大岸基支持。

向海图强，需要科考利器。我国深海探测将以“梦想”号为重要平台，构建深海地质地球物理探测和钻探技术装备体系，为人类认识、保护、开发海洋作出新的更大贡献。

2020年9月，为了配合制定欧盟关键矿产清单，欧盟委员会发布了《欧盟战略技术和行业所需的关键原材料：前瞻性研究》报告，自然资源部中国地质调查局地学文献中心近期出版的内部刊物《国外地质调查管理》2020年第20期刊登了该报告的摘要，以期为我国制定关键矿产清单相关工作提供参考和借鉴。

这份报告与欧盟关键矿产清单同日发布，着眼于可再生能源，电动交通，国防和航空航天这三个战略行业中使用的九种技术的供应链。这九种战略技术包括：锂离子电池、燃料电池（FCs）、风能、牵引电动机、光伏（PV）、机器人、无人机、3D打印、数字技术。

报告解释了向气候中性经济的转型，指出战略行业均会对关键原材料产生新增需求，为了对未来需求量和资源竞争情景做出估算，必须将原材料、技术和行业结合在一起考虑。报告还查明了欧盟在加工材料、组件和装配等后续阶段当前的供应风险。建议欧盟发展制造机遇，并在研发方面进行大量投资，以在欧洲目前强大的价值链中保持领先地位。

识别出的欧盟供应风险和欧盟生产份额

7月4日至5日，自然资源部在北京主持召开国家重大科学仪器开发专项“超高温高压钻井液流变仪研发及产业化”初步验收会议。

专家们听取了项目和各个任务负责人的工作汇报，审阅了相关资料，开展了现场检查，最终同意通过验收。他们一致认为，项目完成了任务书规定的任务目标和考核指标，实现了在320℃、220MPa条件下钻井液流变性能参数测试，解决了超高温高压钻井液流变性能测试难题；成果主要技术指标达到国外同类仪器水平，部分指标超过国外同类产品，填补了国内空白。

验收会现场

据介绍，该项目以中国地质调查局北京探矿工程研究所为牵头单位，9个子任务分别由北京探矿工程研究所、中国石油大学（北京）、沈阳工业大学、大连钰霖电机有限公司、青岛海通达专用仪器有限公司等5家单位的77名科研人员完成。

该项目攻克了6个方面的核心技术：高温高压测试工艺，实现-10℃~320℃的温度控制，最高测试压力可达220MPa；低压气源驱动的高压增压和稳压系统的自动控制技术以及过压保护；外环式强力磁耦合旋转驱动装置及高精度控制技术；电机速度的扫频控制，采用永磁技术研制适用于高温高压钻井液流变仪的高精度电机及控制技术，实现流变性的高精确测量，实现速度在0.01~1000转/分钟的范围内平滑运转；非接触式粘度测试技术；高效冷凝循环系统的控制；高稳定性、高可靠性的流变仪控制软件。项目申报专利11项，获得授权专利7项。

项目成果已经应用于中石化石油工程技术研究院、中石油长城钻探钻井液公司技术中心等6家单位，经过各项性能测试，达到了预期要求。该项目在实施过程中，培养了一大批专业技术人员，建成了相对完善的钻井液专业仪器研发队伍。该项目将推动我国高端钻井液仪器研发、人材培养和团队建设，促进形成高端钻井液仪器的产业化能力，为自行研制、开发高端钻井液仪器积累宝贵的经验，为后续研发其它高端钻井液仪器和钻探仪器奠定良好的基础。

据项目负责人、北京探工所所长何远信介绍，该所按照ISO9001-2008质量管理体系标准，建立严格的质量控制体系，确保元部件的采办要求符合质量认证标准；仪器设计和生产主要采用标准化的电子器件、机械零件，部分核心关键部件通过严格的质量管理程序进行设计、加工、质量检验和组装；整机系统进行模块化设计和安全保护设计，确保产品的可靠性、安全性。

北京探工所依托本单位的良乡科研开发基地，将现有的仪器装配车间升级改造成标准化精密仪器生产车间，建成一条整机生产线；依托合作单位大连钰霖电机有限公司和青岛海通达专用仪器有限公司，分别进行电机和耐高温高压测试腔的产业化生产。目前，该所已形成年产能力20台套规模，3 年后可达到50台套生产能力。

钻探工作具有环境复杂性与多变性的特点。

一直以来，我国存在钻探设备陈旧、技术方法落后、钻探效率低下等诸多问题。因此，大力推进钻探技术与钻探装备的现代化，研究开发先进的钻探技术与钻探装备，创新、应用、推广新技术和新设备，培养高素质的技术人员，成为当务之急。

随着我国社会经济的快速发展，工业化与城镇化建设的步伐也不断加快，使得对地下矿产资源的需求量与消耗量也随之上升，矿产资源逐渐成为了制约我国经济发展的重要因素。作为发现和获取地下矿产资源的主要手段，地质勘查钻探设备的重要性不断上升，其设备的先进性与技术创新已经成为了我国经济发展的重点。

中国矿业报记者从国土资源部获得的信息表明，经过地质科技工作者的努力，我国在一些关键的钻探技术研究及钻探设备的研发上，已经赶超世界水平，逐步建立起了拥有自主知识产权并具有国际先进水平的现代化深部钻探技术体系、同位素热年代学技术体系，同位素地质研究专用仪器的研发也取得重大进展，进一步拓宽了找矿空间。

深部钻探技术取得长足发展

钻探技术是获取地下实物地质资料信息、建立地下观测与开采通道、验证深部地质推断与解释的唯一技术方法，广泛应用于基础地质、水文地质、能源矿产、地质环境等的调查以及地球科学研究、灾害防治和资源开发利用等领域。

记者手头掌握的资料显示，在“十一五”初步建立2000米地质钻探体系基础上，“十二五”期间，在国土资源部科技与国际合作司和中国地质调查局的统筹组织下，中国地质科学院勘探技术研究所等单位的科技工作者，充分利用国家“863”计划项目、国土资源公益性行业科研专项、地质矿产调查评价专项等项目的实施，系统地组织开展了钻探装备、技术及工艺方法的研究，全面提升了钻探工程技术与装备的能力、质量和效率，降低施工成本，使得我国的钻探技术与装备取得长足发展，整体技术水平与国际达到同步，部分达到了国际领先水平，对我国的深部地质调查和矿产资源勘探开发起到了有力的支撑。

一是深化了新一代地质钻探装备体系的研发与应用。完成了3500米地质岩心钻机及 2500米车载水井钻机、3000米电动直驱顶驱钻机、400米轻便钻机、浅层取样钻机和600米反循环钻机等的研发；开展了永磁电机驱动、自动化检测与控制技术在钻探设备中的应用探索，新型泥浆固控离心设备在地质钻探中逐步得到推广应用，对国内钻探设备的现代化发展起到了积极的引导作用，加快了我国地质钻探装备的更新换代。

二是结合科学钻探施工开发了钻探装备。围绕汶川地震断裂带科学钻探工程和松辽盆地资源与环境科学钻探工程的实施，随钻开展了新技术与装备的研究与应用，开发了KZ3000型深孔取心钻探设备、科学钻探复杂地层高效取心钻具、复杂地层钻进技术、大直径薄壁取心技术、海洋钻探取样技术、铝合金钻杆技术等，推动了我国深部科技钻探技术体系的发展。

三是地质岩心钻探深孔钻探技术取得了长足的进步。先后开发了XJY-850、XJY-950高钢级钻探管材及绳索取心钻杆，薄壁绳索取心钻杆最大应用深度超过2700米，绳索取心液动潜孔锤技术得以普遍应用（最大深度达到了 4006.17米），深孔钻进用小直径涡轮钻具等研究取得了突破，深孔钻进用金刚石钻头的工作寿命和效率明显提高，深孔用高温磁中靶技术在近 3000 米深孔成功应用，新型孔内事故处理工具的推广应用提升了地质岩心钻探事故处理的能力和水平，极大地推动了我国深孔地质钻探的水平。

四是复杂地层钻进能力明显提高。通过深入的理论研究和试验应用，开发多种地质钻探用新型泥浆体系，大大降低了复杂地质条件下的孔壁坍塌、漏失、缩径问题，提高了复杂条件下的钻探施工能力；同时开展的小直径膨胀套管技术（实体、波纹及有缝管）在国内深孔复杂地层中成功应用，提供了一种新的复杂体层护壁手段，在国内外处于领先地位。

五是钻探工程信息化水平不断提升。随着现代化信息技术和网络技术的迅速发展，为钻探工程的信息化提供了良好的基础。“十二五”期间建立了探矿工程（岩土钻掘工程）技术网络服务平台，建成的数据库包括从业机构、装备制造、行业词汇、行业论文等数据库，为开展更深层次的探矿工程信息化和社会化服务提供了基础条件。开展了钻探参数采集与传输技术的研究，初步实现了将钻探施工的各类信息实时记录在统一规范的数据库中，为管理、统计分析及生产和科研工作提供数据服务，对提高钻探工程的管理水平和施工技术优化、促进钻探技术学科进步等具有重要意义。

记者了解到，“十二五”期间，上述钻探技术成果在地质调查及矿产资源勘探开发领域得到了广泛的应用，覆盖了地质调查、地球科学研究、深部矿产资源勘探开发等领域，解决了深部及复杂地质条件下的钻探技术难题。

此外，上述钻探成果在汶川地震断裂带科学钻探工程、松辽盆地资源与环境深部钻探工程、中国岩金勘查第一深钻、庐枞及铜陵矿集区深部矿产资源勘查及各类地质钻探工程中均发挥了关键作用。部分钻探新装备与技术与我国地勘单位走出国门，全液压地质岩心钻机由进口转向了对外出口。

专家称，这些成果对提高钻探施工能力和效率，降低工程风险，增强竞争力，提升地质勘查工程管理水平与效益发挥了重要作用，意味着已成功建立起了拥有自主知识产权并具有国际先进水平的现代化深部钻探技术体系。

据了解，相关技术成果获得国土资源科学技术奖一等奖1项、二等奖2项，河北省科技进步奖1项，通过国家科技进步奖二等奖初评1项。研发的钻探新装备与新工艺技术得到使用单位的高度评价，大幅度提升了我国深部钻探技术能力和水平，并为相关产品生产企业带来了良好的社会效益和经济效益。

同位素热年代学为找矿新技术支撑

同位素热年代学是一门集同位素年代学、构造地质学、岩石矿物学、计算机模拟技术等为一体的综合性学科。据了解，同位素热年代学方法不仅能够提供地质事件年龄值等时间信息，而且能提供所测定矿物、岩石形成的温度、经历的构造作用以及可能的形成深度等深层次的地质信息，已经成为国际地学界关注的热点之一，近年来在国际上得到了快速发展。

“十二五”期间，中国地调局中国地质科学院地质研究所同位素热年代学研究团队在中-低温热年代学技术方法研发和示范应用两方面开展工作，完善和新开发了多种同位素热年代学分析技术，初步构建了中-低温同位素热年代学实验技术体系，并在东天山成矿带、南天山造山带、库车含油气盆地等地开展示范性应用研究，取得了一系列创新性研究成果。

专家表示，这些成果不仅为我国的同位素热年代学研究提供了分析测试实验平台条件，而且揭示出同位素热年代学理论和技术在造山带造山历史研究、沉积盆地热历史研究、金属矿床成矿作用过程和抬升剥露过程研究等方面具有巨大的应用潜力，为我国的地质科研和矿产资源勘查工作提供了新的技术支撑。

一是建成了我国第一家（U-Th）/He 同位素定年实验室，为我国的低温热年代学研究提供了分析实验技术平台条件。

二是研制出新生代Ar-Ar同位素定年标准物质，解决了我国长期以来缺少新生代氩同位素定年分析标准物质的问题，为新生代地质样品精确定年分析提供了技术保障。

三是揭示了天山东段地区晚古生代以来构造热演化历史及金属矿床成矿和抬升揭顶过程。

四是精细刻画出南天山造山带中段构造热演化历史与隆升过程，重建了南天山中段晚古生代以来的构造热演化历史及隆升剥蚀历史。

五是库车盆地构造热演化及天然气成藏史研究取得重要进展。

记者了解到，以Ar-Ar法和（U-Th）/He法定年技术为主构建的中-低温同位素热年代学技术平台，已经成为我国最主要的热年代学分析测试实验基地。所研制的标准物质为国内相关实验室共享，其量可供我国所有的Ar-Ar法同位素定年实验室使用数10年。

专家称，同位素热年代学在我国是一门新兴的学科，中国地质科学院地质研究所同位素热年代学研究团队开展示范应用研究取得的一系列创新性研究成果，不仅深化了对天山乃至中亚造山带地质演化过程的认识，为了解天山地区金属矿床成矿规律、进行成矿预测及实现区域找矿突破等提供了新的科学依据，对指导库车盆地油气勘探具有重要的实用价值，同时充分显示同位素热年代学理论和技术在造山带造山历史研究、沉积盆地热历史研究、金属矿床成矿作用过程和抬升揭顶过程研究等方面具有巨大的应用潜力。

同位素地质研究专用仪器成功研发

我国大型高端质谱仪器一直以引进为主，受国外技术封锁，一些用于高精度同位素分析和核科学研究的质谱仪器引进十分困难，且价格高昂。

为了推动我国高端质谱仪器的自主研发，针对目前宇宙样品及地球化学珍贵样品稳定同位素、稀土元素微区原位分析的难题，国家重大科学仪器设备开发专项设立“同位素地质学专用 TOF-SIMS（飞行时间二次离子质谱）科学仪器”项目，由中国地质科学院地质研究所国家科技基础条件平台北京离子探针中心牵头实施。

据了解，根据记者掌握的情况，项目研制的两台分别用于稳定同位素分析和稀土元素分析的TOF-SIMS-SI和TOF-SIMS-REE仪器，将为岩石成因学、矿床成因学、地球环境、气候变化、月球及行星演化等热点研究领域提供最先进的技术支撑。

专家称，用于高精度同位素丰度分析的 TOF-SIMS 是一项全新的技术，它的成功研制，将是质谱学技术划时代的里程碑，同时将进一步推动地球化学和宇宙化学向更微的空间发展。像 SHRIMP 的诞生一样，这项新技术的诞生将带来一系列重要的科学成果，特别是将直接为我国探月工程在获得月球样品后的分析研究工作奠定坚实的技术基础。

据介绍，经过近4年的技术攻关，北京离子探针中心联合中国科学院大连化学物理研究所和吉林大学等单位完成了两台 TOF-SIMS仪器的整体设计，对一次离子源等关键部件进行了设计加工和单独调试，并完成了TOF-SIMS专用系统控制软件和数据处理软件的开发和优化。

自2014年8月起，项目组开始对两台TOF-SIMS整机进行总装配和总调试工作。2015年6月，TOF-SIMS整机的质量分辨率可达 12000（m=106）。截至2015 年初，项目共取得新装置 12套、核心部件20个；新申请专利 33项，获专利授权8项（其中发明专利2项）；登记软件著作权3项；发表论文24篇，取得了重要的阶段性成果。

一是首次将飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术应用于精密同位素分析和元素丰度测定。近年来，随着离子接收系统在技术上取得突破性进展，北京离子探针中心和相关合作单位在国内率先尝试将 TOF技术应用于高精度同位素分析仪器的研发。

二是开发了一套适用于珍贵地质样品（如月岩、宇宙颗粒等）高灵敏度、高分辨率同位素分析的小束斑氧离子一次源和离子光学系统。

三是开发了提高地学样品分析灵敏度的二次中性粒子激光后电离技术。实验结果表明，在优化条件下，飞秒后电离技术可使信号提高60 倍。

四是研发了高分辨TOF质量分析器。有效解决了双聚焦SIMS质谱的低离子通过率、体积庞大、成本高昂的不足。

五是开发了一套满足超高真空环境下高精度同位素分析要求的创新型三维样品台及样品传送系统。

项目组专家表示，该科研项目尽管取得了一定的成效，但该仪器目前尚处于研发阶段，待目标仪器的技术指标达到任务书的设计要求后，项目组将启动以下两项应用示范研究工作：一是应用TOF-SIMS-SI仪器分析金属硫化物（黄铁矿、闪锌矿等）的硫同位素，探讨典型铜矿床铜的富集和矿床形成机理；二是应用TOF-SIMS-REE仪器对月岩和月球陨石样品中锆石的稀土含量和配分模式进行分析，以探讨月岩中锆石的成因；测定月岩样品和月球陨石中锆石的Ti 元素含量，估算其结晶时的温度，从而推算撞击事件的温度。

据中国矿业报记者了解到，2015年8月，项目组已将TOF-SIMS-REE仪器应用于纯金属样品铜和银的同位素丰度分析，分析精度可达 1%。