我国光谱、色谱仪器产业化提升未来发展的道路（1）——蒋士强

光谱、色谱、质谱、电化学仪器是经典分析仪器的主体，也是其他科学仪器的基础，依于其主要机理、即可衍生、派生、拓展并创新出上述生命科学仪器及其他科学仪器。光谱和色谱仪本身的应用面很广、量大，是科学仪器中的首位，不仅是农产品与食品安全、环境保护领域，而且也是各科研领域和化工、轻工、钢铁冶金、材料、质检、药检、医疗卫生等领域乃至公安、国防，是应用和装备量最大的科学仪器，鉴于我国质谱仪的产业化条件暂不具备，所以产业化公告中列明十一种光谱和色谱仪器、予以产业化重点支持是很务实之举。
1． 高性能的紫外／可见光分光光度计(U／V)
　　我国低档分光光度计的产品性能已接近国外水平，且价格便宜，已能占据国内市场。中档U／V仪器是当今国内外产品竞争我国市场的热点之一，经近几年我国的普析通用、北分瑞利、上海精科、光谱、天美等主要骨干企业的努力，技术指标已与国外主要厂家(P．E、岛津、热电等)很接近，而价格较便宜，已为国内用户认可，有的已小批量打入欧美和东南亚市场。宜在实施产业化中进一步提升技术和扩大产业化规模。高档U／V仪、我国已有多个企业在开发并小批量试生产，但产品的关键性技术指标(杂散光、噪音、线性动态范围等)比国外先进产品差一个级次，应以提升性能为目标实施产业化，同时应攻克关键部件，如高档光栅、CCD检测器等。
2. 红外光谱仪

       红外光谱仪经历20多年来的发展和演变，已突出两个分支，即近红外光谱仪(NIR)和傅里叶变换红外光谱仪FT-IR／NIR，均被国际上公认为快速分析检测技术、极为广泛地应用于农产品、食品、粮食购储、化工、医药、环保、农业育种、公安、国防，所以早在20世纪80年代，国外产品已进入我国市场，如今几乎所有国外厂家(15家以上)的各种档次(滤光片型、光栅型、发光二极管型、声光调制型及傅里叶变换型)都在抢占我国市场，例如：瑞典Foss公司向我国乳制品、饮料业、农业：瑞士Buchl公司向我国食品行业，德国BruKer公司先向农业、后向烟草业、再向药业进军，一次有关药物流动车的检测仪器招标、拿到100多台FT-IR／NIR仪器的合同，价值近千万美元：瑞典FOTEN公司在粮食系统占优势，最近又向我国市场上推出一批最新仪器：美国Necolet公司和P．E公司向我国高校、农业、烟草业进军；澳大利亚ADS公司在我国地矿分析界占绝对优势：此外美国BRIMROSE公司、Dikey公司、Cean公司、BRAN公司、德国Bulabaler公司、Brains公司、澳大利亚LotunScience公司和日本岛津公司都在我国大力开拓市场。
　　我国NIR和FT-IR／NIR的研发和产业状况可说起步并不晚，研发也有成果，但产业化尚不成气候，具体状况如下：
　　(1)．近红外光谱仪(NIR)
　　我国“九五，，(‘十五”国家科技攻关项目和农业科技成果转化等项目中，已多次立项、并由中国农大和石油化工研究院等单位主持并研发成功5项专用近红外光谱仪，其中除了少量关键器件尚需进口外，其主要技术指标(波长范围和精度、波数精度、信噪比等)和功能已接近国外产品，且应用软件(光谱库、数学模等)更适合我国实情，不足的是研发单位均属科研和应用部门及小型企业，工艺水平较差，只有小批量生产能力，难保产品可靠性和稳定性。普析通用与中国农大联手已承接科技部立项的“专用近红外光谱仪产业化示范项目”即将完成。鉴于这类仪器具有极广泛的应用前景，且已有良好的研发基础，应加大力度实施产业化，着力提高工艺水平，进一步提升技术，形成大批量生产规模。
　　(2)．傅里叶变换红外光谱仪
　　石油化工研究院开展有关的研发工作己多年，其技术己交厂家少批量生产并在石油化工系统推广应用。北二光从90年代中期开始研发FT-IR，其产品已经历三代更新，2003年又推出新产品，其主要技术指标：分辨率0．65cm-1；波数精度±0．01cm-1；信噪比15000：1，已接近国外中档水平。建议以提升干涉仪等关键部件和联机技术以及生产工艺和功能为目标实施产业化，形成具有一定规模和水平的傅里叶变换外光谱仪的产业。

3．原子吸收和原子荧光光谱仪(AAS和AFS)
　　这是两种分析测试微量元素的仪器、应用面极广，几乎涵盖了工、农、医各领域和各学科。
　　(1)原子吸收光谱仪(AAS)。国际上研发始于20世纪50年代中期，60-70年代大发展。我国于60年代中期起步，此后其技术得到不断提升和完善。国外主要厂家有P-E、热电、GBC、Varian、岛津、日立耶拿等。我国有北分、瑞利、上分、普析、吉天、海光、东西等十多家生产企业，主要技术指标：分辨率优于0．3mm；基线稳定性0．005．4．／30min；检出限0．006mg／L(Cu)， 已接近国外中档水平，且价格便宜，具有一定的竞争力。高档AAS仪、国产品的技术差距主要是石墨炉加热方式、火焰和石墨炉的切换方式、综合扣背景能力以及检出限水平等有待进一步完善，同时应攻克关键部件、如中阶梯光栅、CCD检测器等。且国外最新推出激光连续光源多元素分析的AAS技术、也应充分予以重视、引进和研发。
　　(2)原子荧光光谱仪(AFS)。国际上研发始于20世纪60年代中期，比AAS仪晚十年，此后国外虽对激发光源、氢化物发生技术等进行研究，但仅局限于实验室中，所以直到90年代中期才推出商品、且价昂贵，我国未进口。我国虽起步晚、始于70年代末，但从基础研究到应用技术，从研发到商品的转化很快，80年代初即推出商品化仪器，经我国众多专家和厂家的不断努力，提高了技术性能，产品不断更新。如今我国AFS仪的技术已处国际领先水平，形成了瑞利、吉天、海光等主要骨干生产企业，产品不仅满足国内需求，且已有外商代理、销往国外。
　　AAS和AFS两种仪器是我国科学仪器中基础最好的产品，其中AAS的技术差距不很大，而AFS已处领先水平，很值得在实施产业化中进一步提升技术水平，扩大产业化规模，势必能与国外产品抗衡。
4．电感耦合等离子体和微波等离子体光谱仪(1CP和MPT)
　　由于等离子体发射光谱仪可以进行多元素同时快速分析，且检出限好、灵敏度高、动态范围宽、基体效应低，已成为农业、环保、冶金、地矿、化工、生物等领域快速分析微量元素的有力手段。由于我国过去仅有北二光生产适用于冶金行业的多道ICP光电直读光谱仪，所以近年来我国每年需进口约100多台ICP光谱仪(主要厂家为热电、P-E、Leeman等)。针对国内的需求，“九五”和“十五”在国家重大科技攻关项目中立项、由吉大和普析分别研发成功MPT微波等离子体炬光谱仪和ICP光谱全谱仪，前者获取了多项专利权，具有自主知识产权、已小批量生产，后者技术性能也与国际上中、高档ICP相近，且国内需求量很大，普析已拟定出产业化措施，初期年产60台，单项年创产值可达5000万元。ICP和MPT已具备产业化条件，应尽速实施产业化，是很快能见成效的。
5．X射线衍射仪
　　X射线衍射仪是分析鉴定固态物质微观结构的最重要、有效、普遍应用的仪器，分为单晶和多晶(粉末)X射线衍射仪，后者应用更广泛，在地矿、建材、冶金、化工和特种材料等领域是研究固体材料结构、岩石结构、金属材料结构、高分子和玻璃态物质的结晶度、亚微观晶粒大小及分布或晶粒中缺稻等方面的有力工具。我国北大、丹东射线仪表厂等单位曾研发和小批量生产此类仪器，但技术性能未及时提升，一直未能产业化生产。目前我国在用的约1200台仪器几乎全是进口的，(每台价10～30万美元)，近两年每年进口40台以上。“九·五”和“十·五”国家重大科技攻关项目中、立项研究成功并投入小批量试生产。建议尽速对多晶X衍射仪实施产业化，尽快形成产业化规模，力争在短时期内占据国内50％的市场。