那時桓震已經回覺華島上去了，袁崇煥叫人召他來寧遠議事，見面便問他有甚麼法子從海上取利。桓震神神秘秘地一笑，道：「卑職想先請督帥見一個人。」說著拍了拍手，門外一人應聲而入，在袁崇煥面前跪下，道：「覺華島水師左營標下水軍吳用參見。」袁崇煥疑心不定，瞧了桓震一眼，心想你叫這個水軍見我作甚？
桓震叫他起來，道：「將你昨日對我所說之話，對袁督師再說一遍。」吳用躬身道：著將自己南下聯絡鄭芝龍的經過細細講了一遍。他自從在山東詐作落水，便帶著桓震給他的佛郎機手炮，一路直奔泉州，尋到了鄭芝龍。也是他趕得巧，再有幾日，鄭芝龍就要出海，那時等個半年一年，也是尋常。
鄭芝龍聽他說明身份來意，看了那手炮，果然十分感興趣，只道桓震想要賣火炮給他，當下叫一個兄弟鄭芝豹，隨同吳用一起來覺華島看貨。吳用不敢隨意帶人進島，因此將他留在了登州，自己先行回來向桓震稟報。
袁崇煥聽得吳用說道要賣火炮給鄭芝龍，眉頭愈皺愈緊，忽然道：「不可！彼海盜耳，怎能以利器相授！」桓震暗歎袁崇煥的觀念果然也是這個時代的產物，當下委婉勸說一番，只說鄭芝龍雖然曾經橫行海上，現下已經歸順朝廷，做了鎮海總兵，同是一朝之臣，總比建虜外人要近上許多罷？何況鄭氏海軍實力很強，倘若以後能夠為我所用，從海上出擊建虜，也不是沒有可能。他的設想，便是提供船載火炮給鄭芝龍，作為啟動股份，在鄭氏貿易所得之中分紅。以後賺得了錢，便可用銀子入股。言語之間，極力誇大海上貿易的利潤，說得彷彿只要參與進去，遼東軍餉便不用擔心了一般。
袁崇煥聽了，固然有些心動，卻仍是不能完全放心，一來他雖曾聽說桓震主持火器局，大大提高了造炮的效率，卻並不知道究竟能造得多快；二來私自買賣火炮，萬一給人參了，那可是吃不了兜著走，自己一旦給撤職查辦，遼東誰來經營？沉思良久，只說要再深思熟慮一番，叫桓震等人先行休息。
他的這些擔心，桓震也能猜到個七七八八，次日求見之時，便力請袁崇煥親自往覺華島火器局視察。袁崇煥看過了寧遠城中裝備的新制式大炮、火槍，也想去瞧瞧製造這些火器的作坊是個甚麼樣子，當下欣然答應。好在寧遠去覺華島很是近便，自己離開一兩日也不打緊。
到得島上，桓震領著他逐個作坊參觀一番，火器局開辦近一年來，已經從當初下轄炮場、槍坊兩個部分，發展成了一個擁有槍、炮、彈、藥、火雷五個專業部門的大兵工廠，島上工匠除朝廷調撥的之外，還有桓震從山東河北等處招募來的，共計一千二百人，分在各處工作。場地也已經不局限於龍宮寺，在寺南又擴建了一個新局，專事製造彈藥。現在如果材料供應能夠保證，全力開工，生產能力可以達到日產炮三十門，槍五百支，火藥三百斤。只是煤鐵等物都要從關內運來，加上朝廷撥款總是不足，因此實際上遠不能達到這個水平。槍炮的品種也有了很多發展，採用了定裝子彈之後，後裝槍終於給研製出來了，限於士兵使用教學上的困難，還沒大規模投產。不久之前還有工匠發明了一種五彈連發槍，不過性能上存在一些問題，仍在試驗之中。
炮這方面，桓震自己設計了一種炮架，能夠上下左右多角度旋轉，安裝在炮身同炮座的連接處，大大提高了瞄準的效率。只是這種炮架需要強度較高的材料，不太容易製造，因此並沒普及。佛郎機炮在桓震手裡得到很大發展，開發出了許多新品種，比如叫吳用拿給鄭芝龍看的那種手炮，採用小型開花炮彈，單人發射，射程可以達到二里，傷害力也很強。
袁崇煥試放了前裝火槍，跟著拿著一支後裝火槍，不知道應當怎麼裝彈。桓震接過來，伸手向一名親兵要了一顆紙殼彈，從槍尾裝上，遞給袁崇煥，示意可以放了。袁崇煥舉槍瞄準，擊中二百步外的靶子，鉛彈在靶心穿了一個洞，嵌在了靶裡。轉頭對桓震道：「此槍固然利害，只是要士兵學習使用，實在太過麻煩。」
桓震見他一語道破自己遲遲不大規模投產後裝槍的緣由，不由得十分敬佩，躬身道：「正是。」話頭一轉，又道：「然而若換用後裝火槍，填彈至少快了六七倍不止，一旦士卒操習熟練，那可就銳不可當。」孫元化在旁道：「正是。元化從軍若干年，製造的槍炮數不勝數，如桓大人這般的奇才還是第一次遇到。桓大人所言很是有理，請督帥詳加權衡。」
袁崇煥素來相信孫元化的眼光，聽得他也如此說，不由得有些心動，思索片刻，道：「那麼寧遠、錦州兩城，每城先裝備一營，待其練習熟稔，然後相互教授。初陽，你從島上揀選善用此槍之人，到寧、錦二處教習士兵。」孫元化很是高興，當即答應下來，隨即請他給兩種火槍命名。袁崇煥想了一想，道：「這一種前裝火槍，可以叫做鎮虜，另一種便叫做破虜好了。」
他又去看了線膛炮試射，跟著一一檢閱島上各處，很是滿意，大大表彰了桓震一番，卻絕口不提與鄭芝龍合作一事。當晚，桓震獨自去他房中求見，這才明白，原來他是擔心如此利器，流入外人之手，會不會輾轉為建虜所得？當下笑道：「督帥有所不知。便是我們再怎麼防備，建虜早晚還是要得了去的。卑職以為，只有咱們自己不斷造出更加厲害的火器，才能永遠蓋住建虜一頭，所謂鎮虜破虜，也才當真可以槍如其名。」他在火器局近年，對於中國工匠的創造力愈來愈有信心，許多東西自己只是知道一個大概，然而描述之下，他們有了創意，經過一番刻苦研究，有的居然就能造成。因此說不斷創新，這並非一句空話。
袁崇煥沉吟道：「百里所說固然有些道理，然而倘若再也不能更上一層，那又如何？」桓震躬身道：「卑職有個請求，還望督師允准。」袁崇煥道：「你且說來。」桓震正色道：「卑職想設立一個炮學，專收工匠子弟，教以火器製造之學，不以門戶師徒藏私，俾能博采眾家之長，這才能屢有所得。」袁崇煥點頭道：「主意甚好，你自己去辦，不用再行請示。然而名字叫做炮學，未免太過不雅。」想了一想，道：「不如叫做定遼書院罷。」桓震大喜，順勢請他題寫匾額，袁崇煥也不推辭，欣然寫了。
桓震心想，鄭芝龍之事終於還是要解決，當下又小心翼翼地提起。袁崇煥歎道：「本院實在不敢如此冒險！然而若能彌補遼東軍餉，本院一身榮辱，又能算得了甚麼！百里，上奏折之事不可再提。此事萬不能給人知道，明日本院便上奏，要你獨任覺華島總兵，以後這樁事情，就在你的身上了。若有甚麼麻煩，本院自然一力承擔。」桓震一轉念間，便即明白，他是要自己私自去做這件事情，調開陳兆蘭諸葛佐，這島上便是自己全盤作主了。他心中十分感激，聲音不禁有些發顫。袁崇煥又囑咐兩句不可洩密之類，就送他出去。
果然次日袁崇煥回了寧遠，立刻上奏，要求撤去遼東、登州二巡撫，另外將關外總兵也盡行裁撤，僅留趙率教守關門，祖大壽駐錦州，何可綱駐寧遠，是為陸上三總兵，又以桓震領覺華島總兵，轄水軍四營。孫元化本來是白身，也由他奏為山東右參議，兼整飭寧前兵備，留在自己帳前贊畫。然而這樣一來，桓震這邊就少了一個幫手，袁崇煥記起當年在孫承宗部下的時候，同僚之中有一個叫做茅元儀的，也是精研火器，後來做到南京工部郎中。孫承宗給閹黨罷官，他也就跟著賦閒，至今仍未起用，當下又請開復茅元儀官職，授副總兵銜，任職覺華島。
那時正是崇禎與袁崇煥的蜜月期，奏折上去無有不准，很快便批了回來。桓震走馬上任，倒也簡單，只消從龍宮寺搬到都司衙門去便了。孫元化卻仍留了一段時間，等待一個月後茅元儀到任，這才離開覺華島前往寧遠。
茅元儀這人，桓震以前只是知道個名字，見面交談之後，才知道自己無意之中居然碰到了一個博學多才、文武兼備的軍事科學家，他有一本著作《武備志》，今年二月間曾經上呈崇禎皇帝，很得嘉獎，然而嘉獎之後卻也就再沒甚麼作用，叫他很是鬱鬱。桓震讀了之後，拍案叫絕，許多自己不知道的事情，諸如屯田、水利、河漕、馬匹，他書中都有詳細論述，特別是其中《占度載》一卷，關於海防、江防的議論，正是他眼下需要的。於是便將整個火器局交給了茅元儀管理，自己只是帶著幾個技能熟練的工匠，繼續研究改進新的槍械。