《南海院士风采录》系列—张恩虬（中国科学院院士、电子学家）

     张恩虬院士 （1916—1990） 1916 年 10 月26 日出生于广东省南海县西关 （今广州市荔湾 区）。1938 年毕业于清华大学物理系，1980 年当 选中国科学 院 学部委 员 （院 士）， 1978 年至 1990 年任中科院电子学研究所副所长，电子物理及电子器件研究专家，深入研究了热电子发 射的机理和磁控管的工作原理，研制了我国第 一只实验用示波管，对发展中国的阴极电子学和微波器件作出了重要贡献。1990 年 5 月 7 日 去世。

◆ 少年渐识“科学救国”

        张恩虬于 1916 年 10 月 26 日出生在广东省南海县西关 （今广州市荔湾区一 带），父亲是一位中学语文教师，深谙中国古典文学，专长于书法。在父亲的熏 陶下，张恩虬自幼喜爱并通晓古汉语和诗词，沉迷在中国古典文学的美好意境 中，还特别喜欢绘画。后来念中学时，为大自然的各种奥秘所深深吸引，他对自 然科学产生了浓厚的兴趣。

    此时的张恩虬对于理科学习没有产生过多的兴趣。但是 20 世纪 20—30 年代 的旧中国满目疮痍，灾难深重，早已危机四伏，渐谙世事的张恩虬尽管想不明白 为什么国家越来越衰落，自己的家园渐渐失却昔日的光彩，但他已经开始认真思 考如何以自己的实际行动来实现救国的深切抱负。

    热爱读书的张恩虬深信“科学救国”论，希冀将来走上研究科学、拯救祖国 之路。虽然年幼时，父亲已教诲他知晓“欲诚其意者，先致其知；致知在格物。 致知在格物，物格而后知至”。他明白这应自格物致知开始，才是治国平天下的 方向。然而，究竟什么才是科学，张恩虬却很模糊。中学时期听过一些科普的演 讲，主讲者有的提出了“物理是一切科学之母”的说法，张恩虬非常感兴趣，觉 得很有道理，认为物理是迈进科学殿堂的台阶，于是下定决心攻读物理。

◆ 潜心科研 硕果累累

    新中国成立后，张恩虬主要从事电子发射、电子管和微波器件等方面的研究 工作，是我国最早从事热电子发射理论和磁控管工作机理研究的学者之一。他主 张在我国经济还不发达的情况下，研究课题的内容应来自生产，为生产服务。

    “二战”后，战败溃逃的日本人在长春留下了一些破旧的电子管制造器材， 无人会用。1951 年，张恩虬主动要求前往长春，修旧利废，制成国内第一只 阴极射线管。

    1954 年，张恩虬到清华大学筹建电真空试验室并开始培养研究生。1956 年 国家制定十二年科学远景规划时，他参与筹建了电子学研究所。阴极是电子管的心脏，是电子管赖以成活的部件，非常纤细和微妙。张恩虬全身心投入这一领域，1954 年，中国第一支实验型示波管诞生，随后更多的具有我国特色的阴极研制成果被广泛地应用在科研、生产和国防。

                                             1943年，张恩虬（右四）与清华无线电研究所同仁合影

    上世纪 50 年代中期，我国电子管制造工业开始起步，但遇到了整流管打火难的瓶颈。张恩虬组织人力对这一问题进行了研究，发现管子启动时的冷打火是由于氧化物阴极激活不好和发射不够均匀所致。张恩虬找到原因后，他亲自带领同志们不眠不休地努力攻关，圆满地解决了这个问题。他还领导并亲自参加了多项国防任务的攻关。50 年代末，他带领科研小组，及时研制出性能合格的用于近爆引信用的小型放电管，满足了当时国防急需。

                                         1943年，张恩虬（前排左五）与清华无线电研究所同仁合影

    上个世纪 60 年代初，国内磁控管生产得到很大的发展，有关“磁控管寿 命”、“磁控管频谱漏线”等问题相继提出。张恩虬领导电子物理实验室，展开 了磁控管研究。在他总结出的 《氧化物阴极长脉冲性能的研究》的论文中，提出了氧化物阴极磁控管寿命短的主要原因是大电流密度的电子轰击使氧化物阴极涂层分解所致。在以难熔盐为活性物质的钡钨阴极用于磁控管后，寿 命虽然增长，可又随即出现了磁控 管的频谱漏线问题。张恩虬亲力亲 为带队开展这一课题的研究，设计 并组织了一系列的专题试验，完成 了管内的残气分析、阴极次级发射 系数测定、在电子轰击下阴极活性 物质的分解等试验，收集和提供了 重要的实验数据，最终解决了这个 课题。

    “文革”开始后，许多实验无法 正常进行，科研被迫中止，张恩虬 急在心里，但绝不放弃努力。他采 取了两种方法继续从事研究，一是 到 图 书 馆 读 书 ，广 泛 收集 国 内外 （特别是国外） 的资料；二是深入工 厂第一线，和工人及工程技术人员 讨论，将所得的资料、观察到的现 象以及过去实验的数据，通过分析、 综合和归纳，作出理论上的假设推论。这个被张恩虬称之为“思想实验”的方法，为他以后的学术研究起了推波助澜的作用。他于 70 年代中期相继 发表的《关于热电子发射理论的评述》等三篇论文，提出并完善了热电子发射的 动态表面发射中心理论，其中论文 《磁控管基本问题的解释》，对脉冲磁控的工 作原理有了进一步发展。此后，张恩虬相继在国内外发表了 40 余篇学术论文， 为中国电子学的发展作出了重要贡献。

    1961 年，张恩虬作为我国电子学专家参加了中国科学院 赴苏联科学考察团，后又到原 德意志民主共和国和捷克斯洛 伐克考察电子学的发展状况。 为了加强国际学术交流，他参 加了全苏第九届 （1959 年）和 第十一届 （1963 年） 发射电子 学会议，分别发表了 《炭酸盐压制钡钨阴极的研究》和《氧化镁冷阴极的某些特性》论文；1979 年参加欧洲第九届 （1979 年） 微波会议，发表 了《磁控管问题的解释》论文；1984 年，参加了在美国旧金山举行的国际电子器 件会议，发表了 《多层压制钡镍阴极》 的论文。这些代表我国电子科学工作者所 获成就的论文，受到了与会者的称赞。

    张恩虬在电子学领域的成就，特别是对磁控管工作原理的进一步研究和对 热电子发射理论的论述均达到世界先进水平。1978 年，他获得了全国科学大会 成果奖。

    1978 年，他出任中国科学院电子学研究所副所长和所学术委员会副主任，1980 年入选为中国科学院技术科学部学部委员 （1993 年 10 月改称院士）。

    张恩虬于 1951 年参加中国民主同盟，1978  年参加中国共产党。他曾任北京市政协第三、四、五、六届委员，是中国电子学会会士，《电子学报》编委会委员。

◆ 得遇恩师 受益一生

    1938 年正值日寇入侵、社会混乱、民不聊生，以优异成绩自西南联大毕业 的张恩虬空有抱负却无处投身救国，于是他选择留校任教，并师投孟昭英教授。 孟教授不遗余力地指点他如何寻找资料、考查实验细节、思索解决问题的方法，引领他一步步走向了科研领域。

    有一件事令张恩虬终生难忘。有一次，他在做实验时，不小心接错线路，只 听“啪”的一声，火花一闪，实验用的唯一一只 807 功率管不通了。这只 807 功 率管是孟教授从美国带回来的，在中国买不到，是当时奇缺的电子器材。张恩虬 虽然害怕被责怪，但是无奈之下，也只好如实向孟教授报告。孟教授并不责怪， 而是追问了一句：“你真的看到了火花么？”确定之后，将功率管进行仔细观察认 为“还有救”，并细心教张恩虬如何处理：为了取开顶帽，需要加热，但功率管 内部为真空，玻壳存在应力，弄得不妥就会炸坏，应在水中慢慢加热，取出擦 干，再在大火中烧，然后用力甩脱顶帽。全过程需要高超精湛的技巧和足够的耐 心。张恩虬不免面有难色，担心一不小心就报废了这只来之不易的功率管。孟教 授乐观地鼓励他说：“死马当作活马医嘛，我在旁边看着你，大胆干吧，不干学 不到技术。”在孟教授的指导下，张恩虬一步步小心操作，最终功率管还是被救 回来了。

    虚惊一场后的张恩虬的收获是：一要重视锻炼自己的实 验技能；要亲自参加实验，获 取第一手的信息；提高自己从 众说纷纭的文献中作出正确的 判断能力。二是实验中出了问 题时，不能首先考虑自己的利 害，惊慌失措，应该从事情本 身中去找原因，找出解救的办法。

    由于孟教授的精心指导，张恩虬于 1939 年在昆明召开的物理学会年会上，发表了他的第一篇论文 《集束功率管的负载特性》。

    新中国成立后，清华大学创办电子管制造专业。孟昭英教授了解到张恩虬是 在英国专门学习过电子管制造，特邀他去清华任教。当时日本人在长春留下一些 破旧的电子管制造器材，有待研究以重新利用。不愿完全放弃自己制造电子管事 业的张恩虬向孟教授提出一个周全之策：去清华短期授课，培养师资，另外带两 位助手来帮助建立实验室。长春方面也欢迎清华的老师去实习，以增加电子管制 造的感性知识，多方都有裨益。孟教授欣然同意。

    在孟教授多方面的指导和支持下，张恩虬在无线电科研和教学方面都取得了 可喜的成绩，培养了一批教师和数名研究生，为开创后来的中国电子学专业的高 等教育事业作出了努力。多年来，张恩虬一直铭记孟昭英教授谨慎实践、大胆细 致的精神，身体力行地贯彻在自己坚持了一生的科研和教学工作中。

◆ 严谨科研 哺育后辈

    数十年来，张恩虬潜心于科研实践的同时，对教书育人也十分用心。无论是 在清华大学、中国科技大学、浙江大学兼职授课期间，还是作为博士生、硕士生指导教师以及对在职科技人才的日常指导中，他都以实事求是的精神，提倡教学相长。对听课的学生，循循善诱，对接受他指导的研究生或在职人员，既有严格 要求，又讲求学术民主，让他们充分发表自己的意见。对研究生发表的毕业论 文，他从不署上自己姓名；唯一有他署名的一篇论文，却是在他逝世之后，是他 的学生为了缅怀老师而加上的。他的这种高风亮节深为认识他的人所钦佩与赞 扬。曾经受过他精心培育的 17 名研究生，现在已成为相关科技领域的业务骨干。 他为电子学研究所建立的一支阴极电子学队伍，已成为闻名国内的攻坚力量，其 有形的成果是：完成了多项高水平的阴极研究课题，其中有三项获中国科学院科 技进步一等奖，四项获中国科学院科技进步二等奖，另有两项获得国家发明专 利。至于无形的成果，如基于科学探索与实验研究的学术论文的传播，科学研究 方法与人才成长经验的交流等，其影响更为深远。

    张恩虬的过人之处是勤学、博览、善思、多思和长于实践验证。他认为实践 是人们认识自然的一种重要手段，亦是科学家做科研的方法和基础。他还经常以 运用思想实验方法使自己获得科学上的突破的例子孜孜不倦地启发他的后辈和学 生们。张恩虬发表于《自然杂志》的题为《思想实验——介绍一种科学研究方法》的 文章，完整地概括了他的这种创造性研究方法的思维内涵。 这篇文章写道：“把要研究的对 象和已有的知识结合起来，在 脑中形成一个理想化的图像， 然后设想其间所进行的变化， 预料后果，这样在脑子中进行 的抽象实验，就是思想实验。” 他不仅为后辈指点了他独特的 研究方法，也为他们注入了思考的力量。

    1988 年，张恩虬作自述诗《毕业五十年纪念》，回顾了一生的经历。该诗载于清华大学 为第十二级学生毕业 50 年而出 版的纪念专刊上，全诗如下： 别来无恙，回首堪忆。四载清 华，攻读物理。联大助教，科 研电子。转赴渝都，萍踪浪迹。 偶夏诵娴，是十二级。抗日凯 歌，英伦实习。岭南执教，安居桑梓。全国解放，表现积极。 热爱专业，长春迁徙。修旧利 废，颇有成绩。曾回母校，权充客席。远景规划，四大措施。机构新成，人才济济。正欲图强，风波迭起。骇浪惊涛，幸免出事。小心谨慎， 坚守本职。一声惊雷，春回大地。政策开明，万民同喜。勤奋工作，不敢稍息。 岂为其他，弥补损失。年逾古稀，事犹未已。纸短言长，到此为止。