了解氮化硼粉末加热后的色彩变化是怎么样之前，我们先来了解一下什么是氮化硼粉末，其实氮化硼粉末一般指的是六方氮化硼产品.

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六方氮化硼是一种白色疏松粉末，类似于石墨的性质，被称为“白色石墨”。良好的电绝缘性，导热性和耐化学性；氮化硼粉的抗氧化温度可达900℃，在高温下具有良好的润滑性。它是一种良好的高温固体润滑剂。氮化硼粉末具有很强的中子吸收能力。化学稳定，当高温到2000℃时，几乎所有熔融金属都是化学惰性的。模塑产品具有良好的性能，便于加工。所以氮化硼粉末加热后几乎没有变色！

另外小编就介绍一下六氮化硼粉末使用什么呢！
导热系数：各种散热材料，如添加材料
电气绝缘：绝缘耐热材料填料
润滑性：油脂，机油添加剂等
耐热性：高温润滑添加剂等
耐腐蚀性：熔融金属保护涂层材料等
脱膜：金属，玻璃模具涂料等

文章来源：https://www.honyansz.cn/Article/dhpfmjrysb.html

译局是36氪旗下编译团队，关注科技、商业、职场、生活等领域，重点介绍国外的新技术、新观点、新风向。

编者按：Marc Andreessen十年前说的“软件蚕食世界”不仅完全正确，而且似乎不仅如此：软件正在重塑世界。人类世界的运转已经无法离开软件。在浩如烟海的软件代码当中，哪些对我们起到了关键作用呢？Slate网站邀请了各方人士对那些改变了一切的代码进行评选，这里筛选出36个代码片段。如果你有更好的选项，不妨在评论区留下你的意见。原文作者是Future Tense，标题是：The Lines of Code That Changed Everything。鉴于篇幅太长，我们将分三部分刊出，此为第一部分。

早在2009年，Facebook推出了改变世界的代码段——点“赞”按钮。“赞”是几名程序员和设计师的创意，其中包括Leah Pearlman和Justin Rosenstein在内。他们推测，Facebook用户常常因为太忙而没时间到朋友的帖子上发表评论，所以想如果有一个简单的按钮可以按一下的话，也许互动就会爆发：这可以释放出大量令人兴奋的肯定。就像Pearlman 后来所说那样：“朋友们可以通过这种频繁的多、容易得多的互动手段来相互验证。”

这个点子奏效了，也许有点太好了。通过把“赞”做成一个零阻力的手势，到了2012年，大家的点赞次数已经超过1万亿次，并且的确释放出了大量的验证。但是它的副作用也令人不安。我们发布了一张照之后片，就会坐在那里焦急地不断刷新页面，等待点赞数的增加。我们想知道为什么别人拿到的点赞数会比自己的多。于是我们开始给自己日常的在线行为放大功率：想变得更有趣、更刻薄、更迷人、更极端。

代码塑造了我们的生活。就像风投家Marc Andreessen所写那样：“ 软件蚕食整个世界”，尽管此刻说软件正在消化世界可能会更准确些。

从文化角度上来讲，代码是比较下层的存在。我们可以感觉到它对我们日常现实的神秘影响，但是却很少能看到它，而且对于非初学者来说有点高深莫测。（硅谷的人喜欢这样这有助于他们自我神话为巫师。）我们给电影、游戏和电视都立了十大排行榜，让那些塑造了我们灵魂的作品扬名立万。但是，即便代码跟这些类型的作品一样反映了时代思潮，我们却未曾坐下来汇编过世界上最重要的代码清单。

所以Slate杂志决定自己来做这件事。为了弄清楚有哪些让世界为之倾斜的软件，杂志编辑对计算机科学家、软件开发人员、历史学家、政策制定者以及新闻工作者进行了民意调查。这些人需要做出以下选择：哪些代码段影响巨大？哪些代码改变了我们的生活？约有75位受访者提出了各种各样的想法，Slate从中选择了36位。鉴于写成的有影响的代码如汗牛充栋，这里的清单并不完整，也不可能完整。（我很喜欢的一个并没有人选：快速排序算法！或者Ada Lovelace的伯努利算法也许也算一个。）就像所有的榜单一样，它的目的是启发，去帮助我们重新思考代码是如何影响我们的生活，以及程序员所做的决策是如何影响未来的。

里面的有些代码你可能已经听说过，比如HTML什么的。有的代码功能强大（比如用来对概率建模的蒙特卡洛模拟），但一般人完全不知道是什么。有的则包含了致命错误，比方说波音737 Max的缺陷。还有一些令人毛骨悚然，比方说让营销人员知道你是否已打开电子邮件的像素跟踪。

有一个趋势是很明显的：最重要的代码往往会通过消除阻力来塑造新行为。当软件让做某件事情变得更容易时，这种事情我们就会做得更多。1988年编写的代码第一次建立起“Internet Relay Chat（IRC，多人在线交谈系统）”，这使得早期的网民彼此可以实时进行文字聊天。现在，实时文字聊天已经无处不在，从令人应接不暇的Slack职场闲聊吹水，到Twitch直播的钓鱼和反钓鱼之战，不一而足。

某些代码什么时候具备了划时代意义未必总是很清晰。一开始它只是个怪异的尝试，一个实验气球。《Spacewar ！》是第一个获得病毒式流行的视频游戏。可是在1961年的时候，用价值12万美元（相当于2019年的100万美元）的机柜式计算机万游戏被视为一种相当无聊的使用方式。但是它独创了很多帮助计算机进入主流的概念：用图标表示数据，让用户用手持控制器操作这些图标。

代码的影响可能会让所有人感到惊讶，包括写代码的人在内。—Clive Thompson，《程序员: 新部落的形成和世界的重塑（Coders: The Making of a New Tribe and the Remaking of the World）》作者

1、二进制穿孔卡片

年代：1725

第一段代码

二进制编程早在计算机诞生之前就有了。大家认为Basile Bouchon 是第一个给纸片打孔并用来控制机器的人：1725年，他发明了一种织布机，这种机器可以根据送入的穿孔卡片的指令编织图案。打孔的是“1”，没有打孔是“0”。尽管此后东西发生了很大的变化，但代码的基本构建块并没有改变。— Elena Botella ，Slate

2、执行的第一段现代代码

年代：1948

既开辟了计算机代码的使用，也引领了塑造冷战军备竞赛的核毁灭计算机模型的使用

ENIAC（电子数字积分计算机）是第一台可编程的电子计算机。机器于1945年建成，每解决一个新问题都要靠重新连线许多部件来完成。当一项任务（比如加法）完成时，会用一个脉冲来触发下一项任务。但是几年后，克拉拉· 丹·冯·诺依曼和洛斯阿拉莫斯的科学家Nicholas Metropolis对ENIAC重新进行了接线，让这台机器跑出来有史以来在任何计算机上执行的第一段现代代码：从可寻址只读存储器（ENIAC的函数表开关）执行数百条数字指令。他们模拟了新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室正在评估的几种原子弹设计的爆炸情况，用蒙特卡洛技术来模拟一个复杂系统，几乎是一步步地把可能结果的概率分布呈现出来。冯·诺依曼和Metropolis）向洛斯阿拉莫斯的核科学家发送了20000多张卡片，跟踪弹头引爆后模拟中子的变化情况。知道今天，这段代码的子孙后代还在洛斯阿拉莫斯那里发挥作用。—Thomas Haigh ，《ENIAC in Action: Making and Remaking the Modern Computer（ENIAC实战：现代计算机的制造和改造）》合著者

3、Grace Hopper的编译器

年代：1952

令计算机处理文字成为可能

IF END OF DATA GO TO OPERATION 14 .

来自维基百科

当Grace Hopper决定通过以人类语言为基础来简化整个过程时，她正在对一台早期计算机进行编程。二战期间，Hopper加入了美国海军预备队，她知道，像她在部队的上司一样，大家都在努力去理解二进制代码。而如果编程语言是基于英语的话，那么这项工作就不会那么容易出错，并且对于那些没有数学博士学位的人来说也更加平易近人了。

一些人对这种想法嗤之以鼻，但1950年代初时，她设计出了一种编译器，也就是一组可以将更容易理解的代码转化为由机器处理的较低级代码的指令。通过这一工具，她和她的实验室开发出了FLOW-MATIC，这是第一种将英语纳入该过程的编程语言。——Molly Olmstead，Slate

4、星际飞行（Spacewar）！

年代：1961年

发行的第一款视频游戏

/ this routine handles a non-colliding ship invisibly

/ in hyperspace

hp1, dap hp2

count i ma1, hp2

law hp3 / next step

dac i ml1

law 7

dac i mb1

random

scr 9s

sir 9s

xct hr1

add i mx1

dac i mx1

swap

add i my1

dac i my1

random

scr 9s

sir 9s

xct hr2

dac i mdy

dio i mdx

setup .hpt,3

lac ran

dac i mth

hp4, lac i mth

sma

sub (311040

spa

add (311040

dac i mth

count .hpt,hp4

xct hd2

dac i ma1

hp2, jmp .

Steve Russell，收集自Bitsavers.org

1961年末，一群年轻的MIT雇员、学生和同事（其中很多是Tech Model Railroad俱乐部的成员）拿到了最近别人捐赠的DEC PDP-1计算机的深夜使用权。属于非军事计算前沿技术的PDP-1售价为12万美元（按今天计算将超过100万美元），字长达18位，程序存储用的是纸带。这帮程序员用五个月的时间开发了一个游戏，里面是两名玩家控制着飞船（针和楔形物）进行一对一的太空战，同时还要避开位于屏幕中心的恒星的引力。

很快，星际飞行！就在早期的“黑客”社区中传播开来。后来DEC把它预装进了每一台PDP-1里面，并预装到核心内存里面，准备在安装时进行演示。这个程序对1960年代规模还很小的编码社区产生了重大影响，并启发了后面数代的视频游戏创作者。现在它还从模拟者那里找到自己的存在，并且在计算机历史博物馆的最后一台可操作PDP-1上还在定期演示。2018年，游戏的首席开发者Steve Russell在史密森尼学会上说：“它已有50多年的历史。没有未解决的用户投诉。没有崩溃报告。而且支持依旧提供。”——Arthur Daemmrich ，导演，勒梅森发明与创新研究中心

5、电子邮件的起源

年代：1965

拜托，这是电子邮件。

WHENEVER A(1).E.FENCE.OR.A(2).E.FENCE.OR.A(3).E.FENCE

PRFULL.($'R'1INSTRUCTIONS:$)

PRFULL.($ '4MAIL NAME1 NAME2 PROB1 PROG1 PROB2 PROG2 ...$)

PRFULL.($ WHERE '=NAME1 NAME2'= IS THE FILE TO BE MAILED,$)

PRFULL.($ AND '=PROBN PROGN'= ARE DIRECTORIES TO WHICH '8$,

1 $IT IS TO BE SENT.'B$)

CHNCOM.(0)

END OF CONDITIONAL

CTSS 程序员MAIL手册页

1961年，麻省理工学院的黑客开发了一个系统，这个可以让多个用户登录到同一台计算机上，然后他们开始互相给对方简短留言。1965年，一群编码人员决定开发一个正式的命令系统来发送、接收和显示这些数字化的信函。对于“MAIL”这个命令一开始上级是拒绝的，觉得有点轻率，但它的使用却大行其道，以至于到1971年，麻省理工学院甚至出现了第一条垃圾邮件：一条反越战的信息。——Clive Thompson

6、警察巡逻算法

年代：1968

现代预测警务和种族定性计算机化的开始

1965年，当林登·约翰逊总统组建总统执法与司法委员会时，他下令该委员会研究如何利用计算机来帮助解决美国的的“犯罪问题”，他和该委员会对这个问题的定性是“城市问题”和“黑人问题”。这个问题的答案是“警察巡逻算法（Police Beat Algorithm，PBA）”，该算法旨在解决规划问题，比方说在城市的特定区域需要安排多少名警察巡逻之类的问题。通过将PBA与犯罪数据库相结合，警方可以在犯罪实施之前根据种族人口统计数据自动生成嫌犯档案，并相应部署资源（警察，武器和其他装备）。今天的预测警务对黑人和棕色人种监视并定罪的情况相对不成比例。就像PBA的故事提醒我们那样，这种情况并不是不可预见的技术故障的结果：相反，这是这项技术50年设计的完美体现。——Charlton McIlwain，《黑人软件（Black Software: The Internet & Racial Justice, From the Afronet to Black Lives Matter）》作者

7、阿波罗11号登月舱的紧急救助代码

年代：1969

防止登月舱的计算机在太空中耗尽空间的代码

POODOO INHINT

CA Q

TS ALMCADR

TC BANKCALL

CADR VAC5STOR # STORE ERASABLES FOR DEBUGGING PURPOSES.

INDEX ALMCADR

CAF 0

ABORT2 TC BORTENT

OCT77770 OCT 77770 # DONT MOVE

CA V37FLBIT # IS AVERAGE G ON

MASK FLAGWRD7

CCS A

TC WHIMPER -1 # YES. DONT DO POODOO. DO BAILOUT.

TC DOWNFLAG

ADRES STATEFLG

TC DOWNFLAG

ADRES REINTFLG

TC DOWNFLAG

ADRES NODOFLAG

TC BANKCALL

CADR MR.KLEAN

TC WHIMPER

数字化：Virtual AGC与MIT Museum

阿波罗制导系统计算机（AGC）是一个奇迹：就像计算阿波罗重返地球轨迹的Poppy Northcutt告诉我那样，AGC的计算能力还比不上今天记录个人信息的贺卡。但是，它却做到了该做的。

有限的计算能力和存储空间意味着必须细致地管理好任务，因此AGC始终聚焦在最重要的工作上。如果它没有足够的空间来执行任务，那就不可能完成任务。AGC软件团队知道，总有些事情是自己计划不到的。因此，他们开发了BAILOUT。当计算机有空间用完（或“溢出”）的风险时，AGC会触发BAILOUT把不太重要的数据和操作调走，从而让重要的数据和操作保持正常运行。

当Eagle着陆器准备降落到月球表面时，大概在30000英尺高空处，AGC 发出了“1202”的警报，尼尔·阿姆斯特朗和休斯敦的飞控都没有马上意识到这一点。但是在不到30秒的时间内，指挥中心的计算机专家表示，AGC软件正在按预期的方式运行：放弃了低优先级的工作并重新开始重要的工作（这个过程很快，以至于大家都无法察觉）。阿姆斯特朗和Buzz Aldrin可以继续从AGC那里得到他们绝对需要的东西，好继续安全着陆。

在阿姆斯特朗说出“鹰已降落”之前，溢出警报还会再响三声，但永远是因为事情按预期进行才会响。“救助”一词通常表示任务以失败结束，但在这里却让人类的最高成就成为现实。— 史密森尼国家航空航天博物馆主任Ellen Stofan

8、Hello, World!程序

日期：1972年或更早

把世代引入代码的一句话

main{ printf （“ hello，world \ n”）; }

当你坐下来学习一门新的编程语言时，教程要你做的第一件事就是让计算机显示出 “Hello，world！”这句话。也许早期最著名的例子来自贝尔实验室备忘录，《C语言编程教程》。 这本书写于1974年，尽管有人发现在1972年的B语言手册里面也发现了它，而且可能时间比这还要早。

Hello, World!是一个很美丽的教材。这是一项很小的、可完成的任务，可以让人早早获得成就感。这已成为了标准，有助于说明不同编程语言之间的差异。对于高级程序员来说，这也是一个快速简便的方法，可确保在安装新环境后一切正常。（有时候程序员会用“实现'hello world'的时间'作为比较语言和环境的速度测试。）也许最重要的是，“Hello，world！”天真、友善，而且有助于说明新程序员的代码可产生的影响范围。那就是全世界。——IBM AI设计主管Chris Noessel 。

9、空终止串——Null

年代：1972

计算史上最灾难性的设计错误

char yellow[26] = {'y', 'e', 'l', 'l', 'o', 'w', '>char yellow[26] = {'y', 'e', 'l', 'l', 'o', 'w', '\0'};<'};

GNU C参考手册

1972年，丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）做出了一个重大决定：自己的新语言要用一种所谓的“空终止串”来表示文本。这个概念其实早就出现了，但是他在自己的新语言，C语言里面把它奉若神明，而这一决定的遗产从此就一直缠住了我们。

编程语言表示一段文本的主要有两种方式：它可以是内在的固定长度的——“我就包含10个字符，就这么多。”也可以用过空值（null）结尾——这里有一堆的字符，你尽管看下下去，直到最后到达零字节为止，祝你好运！”

C代码中一个极其常见的错误是把一个长字符串复制到一个较短的字符串，造成结尾处溢出，这意味着你破坏了刚好在附近的其他数据。就像在白板边上写东西一样。

除了只是导致程序发生故障外，此类错误还可以用来说服程序用经过精心设计的特定数据去覆盖某些内容，从而改变程序的行为。这就是缓冲区溢出攻击。但凡你听说过的安全漏洞几乎都是从这里开始的，其始作俑者就是1988年的莫里斯蠕虫病毒（Morris Worm）。

仔细写代码可以避免在C语言中出现此类错误，但是这种语言的特点导致此类错误产生容易检测难。几乎所有的现代语言都避开了以null终止的字符串，但是从路由器到“智能”灯泡，C和C ++仍然在世界的基础处运行着。因此，在将近50年后，我们仍跟这类bug在玩打地鼠的游戏。——Jamie Zawinski，Netscape开发者，Mozilla.org创始人，DNA Lounge老板

10、Telenet远程网

年代：1975

第一个基于数据包交换的公共数据网络，是当今互联网的骨干

互联网的前身是ARPANET，这是一个供高级研究计划局（现为DARPA）研究人员机器之间交换数据的计算机网络。随着ARPANET在政府内部的扩张，网络搭建者意识到这项技术可能对普通大众也很有价值，以及参与到其中可以催生多少的商机。1975年8月，ARPANET的商业版本Telenet 在七个城市上线，该网络可让最早期的客户（主要是计算机或数据库公司）用电话拨号方式上传下载（如电子邮件原型消息）或远程访问存储在中央计算机上的代码。虽然ARPANET通常被认为是现代Internet的鼻祖，但实际上为公众消费而设计的Telenet才是Web的前身。实际上，1980年代Telenet的最大客户之一就是Quantum Link，后者后来成为AOL。——Jane C. Hu，Future Tense contributor

11、温哥华证券交易所的舍入误差

年代：1982

一个小小的小数点之别付出的巨大代价

- return floor(value)+ return round(value)

温哥华证券交易所使用的代码大概是这样的。

1982年初，温哥华证券交易所推出了一种一开始锚定基点为1000点的电子股票指数。但是推出后在两年的时间之内，它就跌到了原始价值的一半，这种走势在牛气冲天的1980年代初期是一个令人困惑的反例。一项调查显示，对指数的计算在一个地方出了问题，那就是用floor而不是round。用floor意味着指数被舍入而不是取整到小数点后三位。（数字计算机必须要有有限的精度，因此需要四舍五入或截断。）因此，如果指数计算值为532.7528的话，计算机保存下来的值是532.752，而不是四舍五入为532.753。这一点点的差异本来关系不大，但由于每天都要对指数进行数千次计算，这种看似很小的差异（基本上每次都进行不进位舍入）导致指数值出现急剧下降。这个编程错误最后在1983年11月被修正，当时的某个周五收盘时指数已经降到500左右了。到了下周一指数以超过1000点开盘，损失掉的价值被恢复回来了。——伊利诺伊大学香槟分校助理教授Lav Varshney

12、Therac-25代码

年代：1985–1987年

事实证明，过分自信会杀死人

当真相显现时，头条新闻就现代化发出了警告。《洛杉矶时报》宣称：“复杂时代的软件故障会死人。” 一种本来用于治疗癌症的机器由于在几家医疗机构对六名患者进行了过大剂量的放射，造成了至少三人死亡。

研究人员经过调查发现，Therac-25的程序允许致命错误的出现。本来这台机器提供的是低功率和高功率两种类型的治疗，而后者需要金属设备来过滤光束。但是由于软件存在的错误，操作员可以在没有合适的金属设备就绪的情况下意外触发高功率模式。

在设计上，Therac-25是Therac-20的“改进”版，而且这种软件被认为已经万无一失，因此不需要外部的安全检查。结果：重大死亡的责任要归咎于过度自信的工程师，因为他们没有对错误发生的可能性做出解释。——Molly Olmstead

人类历史上最重要的36个代码片段（二）

人类历史上最重要的36个代码片段（三）

译者：boxi。

文 | 小溪

审校 | 朱佩平、清川

谁都知道蚊子令人厌烦，这种小小的飞虫其雄性是“素食者”只吸食植物汁液，而雌性以吸食人及动物的血液为主，偶尔吸食植物液汁，一旦婚配就非吸血不可了，因为只有吸了血才能促进它的卵子成熟。叮人吸血的只是雌蚊。

正在叮人吸血的蚊子(图片来自网络)

正在吸食植物汁液的蚊子(图片来自网络)

不小心被雌蚊叮咬，让它吸了血并在皮肤上留个瘙痒包算是轻的，如果它已携带了某些病原体那就严重了，在它再刺入人体时就会将病原体带入人的血液。已知经蚊子传播的可怕疾病有疟疾、乙型脑炎、登革出血热、丝虫病、黄热病等80余种。据报道，仅疟疾这一种疾病，每年被蚊子传播感染的有数亿人，其中几十万人甚至有可能被夺走生命。

正因蚊子对人类健康的危害极大，科学家们一直致力于研究蚊子，想弄清它究竟是如何传播疾病的。研究纤小的蚊子凭肉眼无法进行，必须借助科技手段。随着科技的发展，光学显微镜、电子显微镜、离子和X射线显微技术以及高速摄影等高科技手段的涌现使相关的研究不断获得进展。

近段时间传来了令人吃惊的消息，科学家们意外发现了蚊子在叮人吸血时一种前所未知的“秘功”，而科学家们说：能够获得如此有突破性的成果首先要归功于粒子加速器技术的发展，使研究者拥有了功能强大的研究手段。

这是怎么回事呢？来看看科学家们是怎么发现蚊子有秘功的吧，这里可有不少有趣的事。

蚊子的嘴

蚊子体型纤小，为何它能这么“稳”、“准”、“狠”地吸食呢？通常猜想它应有个尖利的“嘴”。仔细观察蚊子的头部，蚊子的确有个针状的“嘴”，长在它的一对复眼下面，两边各有一根带须毛的触角。

蚊子有个针状的“嘴”(图片来自网络)

借助显微镜，发现人们肉眼所看到的蚊子“嘴”其实只是个保护性的外套(称为下唇)，而出乎人意料的是这个细长的保护套里居然包裹了6根比头发丝还细的针状物：1根是食管(上唇)，1根是唾液管(舌)，2根是刺针(上腭)，还有2根是锯齿刀(下颚)。

动物学中将昆虫的“嘴”称为口器，而蚊子这种既能刺入寄主体内又能吸食寄主体液的口器，则称为“刺吸式口器”。

蚊子口器的结构示意图(图片来自网络)

蚊子的口器又细又软，怎么能在人毫无觉察时就穿透皮肤吸饱了血呢？

显微镜下进行的研究显示：蚊子的口器刺入表皮时用的是一种动态冲击姿势，口器绷直后快速刺向皮肤，包裹着6根“针”的“下唇”立即打开并折叠起来，其前端紧贴着皮肤起到引导和支撑作用。

6根针中的两根“上颚”尖头先刺破皮肤表面，再以一种周期性的振动增加刺入深度，带有锋利微型锯齿的两根“下颚”紧跟着锯开皮肤。上颚与下颚配合着很快深入到表皮下血管丰富的区域，上颚的尖头还会不断变换位置探查血管。

只要上颚一找到血管，“上唇”立即卷曲成一个吸管(上唇的上端与蚊子体内的食道相连)，蚊子扩张自己的食道就可以使血液沿着上唇卷成的吸管吸入体内了。

与此同时，蚊子通过“舌”将分泌的唾液注入人体。蚊子的唾液里含有舒张血管、抗凝血以及起麻醉作用的化学物质，便于更快地吮吸血液，也正是这种物质会引起被叮咬者过敏，表现为皮肤起包并发痒。如果蚊子体内已携带某种病原体，就会随着唾液进入人体——这正是蚊子叮人传播疾病之时。

新机遇

生物学家们一直在探寻更高水平的成像技术手段来深入研究蚊子的吮吸功能，而随着粒子加速器技术的发展，同步辐射光源的诞生为他们带来了全新的机遇。

X射线是德国物理学家威廉·伦琴(Wilhelm Conrad Rentgen)1895年发现的。此后，常规的X射线在多个研究领域得到了广泛的应用，但只有出现同步辐射光源后X射线成像技术的发展才真正得到了质的飞跃。

同步辐射是一种电磁辐射。20世纪初，理论研究学者根据电磁场理论预言：真空中接近光速运动的电子在磁场中作曲线运动时，会沿着弯转轨道切线方向发射连续谱的电磁辐射，只是在相当长时间内谁也没真见到过这种辐射。1947年，美国通用电气公司在调试70MeV电子同步加速器时意外观察到了这种电磁辐射。同步辐射并非粒子物理实验所需，但通过对其特性的研究却发现它具有其它辐射源难以比拟的强度高、准直性好、能量范围广等优异特点，可为多个学科领域的研究提供优良的光源。

20世纪60年代末、70年代初，利用已建供粒子物理研究用的同步加速器，以“寄生”模式运行的第一代同步辐射光源开始出现，其X射线的亮度(指单位时间、单位面积、单位立体角、一定光子能量范围内的光子数。亮度越高表明束流品质越好)比常规X射线源约高4-5个量级。80年代初，基于技术的发展，一批发射度(束流尺寸与张角的乘积)较前大大降低、亮度大大提高的专用同步辐射光源陆续建成——被称为“第二代”。

第一、二代同步辐射光源主要利用电子束经过加速器弯转磁铁发出的同步辐射光。70年代末开始使用在加速器弯转磁铁之间的直线段插入产生周期性磁场部件(称为插入件)的技术。当电子束通过插入件时会被往复、周期性地偏转方向，在近似正弦曲线的扭摆偏转中发出更多的同步辐射光，可大幅度提高光源品质。第二代同步辐射光源使用部分插入件，光源亮度可达10¹⁵-10¹⁶。

90年代中期，一批以低发射度和采用大量插入件为特征的高亮度同步辐射光源建成——被称为“第三代”，光源亮度可达10¹⁸-10¹⁹。

同步辐射光源所具有的高亮度、高通量、高准直度、精确可控、能量连续可调等特点，为X射线成像研究提供了高水平的平台，使之前无法实施的许多成像研究得以实现。加上近年来相衬成像、相干衍射成像、吸收谱成像、X射线荧光成像等一系列新的X射线成像方法陆续出现，相关的应用研究如虎添翼，科学家们拥有了全新的X射线成像技术手段。

以美国阿贡国家实验室的先进光子源(APS)为例。

APS属第三代同步辐射光源，电子能量为7GeV，由直线加速器、增强器、储存环、插入件和实验大厅组成。

直线加速器将电子加速到450MeV(电子以接近光速的速度运行)，电子束流被注入到增强器后在半秒时间内被加速到7GeV，然后进入安装了1000多块磁铁、周为长1104米的储存环，强大的磁场使电子束聚焦后沿接近圆形的多边形真空轨道运行。在每个多边形的直边上安装具有多周期磁铁结构的插入件，用于大幅度提高光源品质。

APS储存环共设计了40个单元，其中35个单元用于为科学实验提供高品质光源。每个单元至少包括两条引出X射线的光束线，一条用储存环弯转磁铁作为光源，另一条用插入件作为光源。

APS提供的高亮度、高通量、高准直度、精确可控、能量连续可调的X射线为生命、材料、能源、环境等多种尖端科学研究提供了高水平的研究平台。

美国阿贡国家实验室先进光子源(APS)鸟瞰(图片来自网络)

APS组成部分示意图(图片来自网络)

APS的储存环(部分)(图片来自网络)

APS的一个插入件装置(图片来自网络)

APS光束线分布示意图(图片来自网络)

一个由来自东北大学(日本)、弗吉尼亚理工学院(美国)、布鲁克海文国家实验室(美国)和东洋大学(日本)等多个机构研究人员组成的研究团队在APS上研究蚊子的吮吸功能。

研究蚊子之类的小型昆虫，为了实时捕捉昆虫系统内部各部分是如何协调配合工作的，需要借助同步辐射性能优异的X射线，透过昆虫外部轮廓不仅揭示其体内软组织结构千分之一秒内的运动，而且分辨出长度为百万分之一米的细节。一般的显微镜显然不能满足这些需求，只有同步辐射X射线成像才能满足这类实验所需的苛刻条件。

该研究团队用APS一个插入件光束线提供的高性能X射线和配套的成像实验设施，选择适用的X射线参数，通过极为精细的实验控制，可在蚊子不被汽化的情况下观察它体内的情况，成功地拍摄到了活体蚊子吮吸行为的高分辨率视频，捕捉到蚊子在吸食液体时一种前所未知的“秘功”，在蚊子吮吸液体行为的研究中取得了突破性的研究成果。

蚊子的秘功

令人感兴趣的是：如此精细的实验是怎样进行的呢？没想到实验的过程竟这样有趣，科学实验真是魅力无穷！

蚊子虽然既小又脆弱，但却是世界上最难对付的害虫之一。研究团队很明白，没有独特的创造性，就不可能揭示新的秘密。

传统的X射线成像基于这样一个原理：用X射线照射被研究的物体，安置在物体后面的成像探测器将接收到的X射线转化为图像。被照物体内密度较高部分(例如骨骼)吸收较多的X射线，成像时表现为图像中较暗部分，而密度较低部分(例如液体或软组织)吸收较少的X射线，成像时表现为图像中较亮部分。因而传统的X射线成像被称为“吸收衬度成像”。一般动物体内由于骨骼与肌肉等软组织的密度差异大，可获得明暗衬度较大的清晰图像。然而，蚊子体内没有骨骼之类高密度的部分，体内各个部分的密度相差不多，吸收X射线的能力差异并不大，无法产生明暗衬度大的清晰图像。因此，研究蚊子等昆虫类物体就遇到了难题。

研究团队采用“相位衬度成像”技术来解决这个难题。这项技术有两个关键点：首先，虽然密度的微小差异不能产生可观测的吸收衬度，但这微小的密度差异却可以使X射线产生敏感的相位变化，导致X射线在蚊子体内发生微小角度折射；其次，第三代同步辐射光源可提供一般X射线光源所没有的高通量和高准直的X射线，可以使微小角度折射的X射线和背景X射线发生干涉，产生相位衬度。利用这两个关键点，研究团队使微小的密度差异产生出十分敏感的相位衬度图像，所获图像甚至可区分昆虫食道中的液体与空气。

研究团队的杰克•索查(JakeSocha)教授说“这仿佛为我们揭示了一个全新的世界”，“几乎所有你能放进这个光束的东西，都会使你首次以一个全新的视角来观察。”“图像中昆虫内部结构的清晰性相当惊人。”

杰克·索查在他位于弗吉尼亚州诺里斯的实验室里(图片来自网络)

实验的过程并不简单。

开展正式实验之前，研究人员须谨慎地选择相关的实验参数，测试比较在什么条件下才能对昆虫的伤害最小，得到最好的图像。当然，X射线的波长越长，穿透能力越弱，所得图像的吸收衬度越高，吸收衬度对图像衬度贡献越大。但X射线的波长越长，对昆虫的损害就越大。这将使昆虫的行为不自然，甚至会立即杀死它们(虽然科学家们在研究实验结束后常会杀死这些虫子，但可不希望它们在实验半途中就死去哟)。测试结果表明：将实验时间控制在5分钟之内，对大多数昆虫没有太大的负面影响，可是，一旦实验超过20分钟，就会使它们发生暂时瘫痪。

即使有了缜密的预先研究，研究团队在每次实验之前仍要花6-8个小时来进行各项实验参数的调试准备。另外，还有一个具有挑战性的问题：用什么方式固定实验用的蚊子呢？你可没法对蚊子说：“X光照射时你身子“别动”啊”。

实验用的蚊子是在APS旁边的森林中用陷阱诱惑捕捉的，捉到的蚊子被关在有食物和水的小笼子里养着。实验时只选用雌蚊，在进行正式实验前要将它们饿上48小时。临近实验，先用氮气暂时麻醉蚊子，再用某种品牌的指甲油将蚊子粘在一根针的顶端(这不属于高技术哈，但研究者们对此种指甲油赞不绝口)，然后把蚊子长长的口器浸入含糖的喂食液(含10%葡萄糖)，糖溶液中还需混入一种碘同位素，用于增强X射线的吸收，以便拍摄液体流动的清晰图像。待蚊子苏醒后就可以开始实验了。

研究人员用独创的实验装置在APS的(XSD)2-BM弯铁光束线上拍摄获得了蚊子头部的X射线投影图像，所得的二维投影图像用APS的tomPy软件转换成三维图像。他们还在APS的(XSD)32-ID插入件光束线上，用单色X射线(能量为33.25 keV)拍摄了饥饿蚊子吸吮花蜜时的高清视频，再用相关的软件处理分析视频数据。

研究团队有了惊人的发现，他们的研究结果发表在2018年2月的《科学报告(Scientific Reports)》期刊上，文章描述他们发现了蚊子的一种前所未见的“爆发式”吮吸模式。

在APS的(XSD)2-BM弯铁光束线上捕捉到的蚊子头部的X射线三维图像(图片来自网络)

2018年2月发表的论文及相关报道(图片来自网络)

尽管科学家们早就认识到研究蚊子叮人吸血方式的重要性，但以前的研究并不了解蚊子具有两套不同的吮吸系统。正常情况下，蚊子吸血是“连续模式”的，吮吸以连续运动的方式进行，是较高频率的多次小体量冲程，就像用吸管小口小口品尝似地连续吮吸。

然而，在新发现的这种“爆发模式”下，蚊子的吮吸竟有一次性的大体量冲程——通过吸管的巨大吞咽——产生大量、快速的液体流入，所产生的流量比连续模式中观察到的要高出27倍。这是以前从未观察到的，而这种动作所需能量是原来的1000倍。这就引出了问题，为何蚊子有两种吮吸模式呢？什么情况下蚊子会使用爆发模式呢？

为了更深入地探索这个问题，研究人员利用观察到的形态学和运动学参数建立了蚊子吮吸的流体力学数学模型，对蚊子不同的吮吸模式原理进行详细分析，便于提出更多的假设，指导进一步研究的思路。研究发现，爆发模式允许蚊子按需产生一个低压真空，可用来驱动吮吸中的障碍物，例如气泡或小颗粒。也许这是蚊子试图避免被发现，暂时增加摄入量以更快地吮吸？然而，这种情况似乎发生机会较少，因为实验表明爆发模式只是偶尔发生。

发现蚊子爆发式吮吸模式的实验示意图(图片来自网络)

当然，这个实验的过程对用于实验的蚊子来说肯定不算愉快的。

蚊子不仅是一种讨厌的东西，也是对人类健康的一种威胁。近年来寨卡(Zika)病毒的大爆发以及一种新黄热病的流行，都是由蚊子携带病毒传播疾病引起的。关于蚊子吮吸机制和爆发式吮吸模式的新发现仅是研究的开始，还需在未来的研究中深入探索，更好地了解蚊子是如何传播疾病以及怎样才能更好地应对蚊子的危害。

研究团队的马克·斯特里姆勒(Mark Stremler)教授说：“我们越了解它们就越有可能找到控制它们的方法。”“这项研究为我们打开了一个全新的问题和可能性的大门，而这些问题以及可能性在我们观察到这种爆发模式之前甚至没有考虑过。”

除了蚊子传播疾病的生物医学意义之外，这一发现还可能帮助科学家开发新的技术。研究人员设想在微流控装置中模仿蚊子的双吮吸系统，研发出可用于在人体内提供有针对性药物治疗的装置。

这项研究能成功地在APS上完成并取得可喜进展，并非偶然。21世纪初以来，APS一直是使用X射线研究昆虫的世界领先者。在进行此项研究之前，APS上已进行过为数不少的昆虫活体研究，相衬成像、相干衍射成像、吸收谱成像、X射线荧光成像、显微成像、计算机断层扫描成像，以及大实验数据处理、图像重建等等前沿技术已有了扎实的基础。

结语

上述这个有意义、高水平的蚊子吮吸方式实验令人实实在在地感受到了粒子加速器技术对人类社会发展作出的贡献。

基于粒子加速器技术的同步辐射光源建设起步于20世纪70年代，为科学家们开展科学研究和应用研究带来了广阔的前景，这些年来取得了极为丰硕的成果，关于蚊子爆发式吮吸方式的新发现仅是其中一个例子。

目前全世界已建成的同步辐射光源已超过50台。20世纪90年代初，国内最先建成的北京同步辐射装置是基于高能物理实验的高能对撞机兼用装置，属第一代同步光源。合肥建成的是同步辐射专用装置，属第二代光源。2009年5月投入使用的上海光源属第三代同步辐射光源(台湾新竹光源也属第三代)。

即将在北京怀柔动工的北京光源属第四代同步辐射光源(采用比第三代更先进的技术，性能更加优越)，合肥先进光源(第四代)的建设构想也已提出，广东省正积极推动在东莞建设南方光源(第四代)与已建成的中国散裂中子源配套。可以预见，就在并不太远的未来，中国的几大高性能同步光源将为材料、能源、环境、物质与生命科学交叉等广泛领域的科学研究提供强有力的技术支撑能力，为科技的发展作出更大的贡献。

参考资料

1、When Your X-Ray Subject Has Wings: PeeringInside Insects with theAdvanced Photon Source

https://science.energy.gov/news/featured-articles/2018/08-29-18/

2、What REALLY happens when amosquito bites: Scientists capture how the parasite sucks blood in a gruesomevideo

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2385937/

3、Advanced PhotonSource

https://science.energy.gov/bes/suf/user-facilities/x-ray-light-sources/aps/

4、MosquitoesDrink with a Burst in Reserve

https://www.aps.anl.gov/APS-Science-Highlight/2018/mosquitoes-drink-with-a-burst-in-reserve

5、Burst modepumping: A new mechanism of drinking in mosquitoes

https://www.nature.com/articles/s41598-018-22866-w

6、Mosquitoes drink with a burst in reserve:explaining pumping behavior with a fluid mechanics model

http://meetings.aps.org/Meeting/DFD14/Session/R7.1

7、Argonne’sX-rays used to identify new mode of drinking in mosquitos

https://www.anl.gov/article/argonnes-xrays-used-to-identify-new-mode-of-drinking-in-mosquitos

8、Newlydiscovered mode of drinking in mosquitoes carries biomedical implications

https://vtnews.vt.edu/articles/2018/03/mosquito-burst-mode.html

9、蚊子吸血过程

http://news.ifeng.com/a/20170807/51578970_0.shtml

10、关于蚊子你所不知道的10件事

http://m.sohu.com/a/245804036_297441

11、蚊子口器为什么能刺穿人的皮肤

https://www.zhihu.com/question/21244651

12、显微镜发展的历史征程

http://www.sohu.com/a/167407714_346845

13、黑科技显微镜

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1610666366510896008&wfr=spider&for=pc

14、同步辐射X射线显微成像的新方法和新技术

http://www.docin.com/p-1702165788.html

15、同步辐射X射线三维显微成像

https://wenku.baidu.com/view/ba9730f8941ea76e58fa046b.html

16、散裂中子源+南方光源

http://www.sohu.com/a/278644650_356071

来源：中科院高能所

编辑：井上菌
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