板棱边深定仪

p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/a4cc259e-86ae-4589-aded-d029229b54b2.jpg" title=" 5ac7656ef6ea49a0916762d34772761a.jpeg" alt=" 5ac7656ef6ea49a0916762d34772761a.jpeg" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-align: center text-indent: 2em " 第十届中国国际科学仪器及实验室装备展览会上，一款国产显微镜。视觉中国供图 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/46e98887-8f64-455d-98b6-a340176c23c8.jpg" title=" f4613cb4d14044928e514152c109f3e1.jpeg" alt=" f4613cb4d14044928e514152c109f3e1.jpeg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 中科科仪生产的扫描电镜可以观察癌细胞。中青报· 中青网记者 杨杰/摄 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/b4770ce0-a886-4f2e-8e06-6035d8a9dd48.jpg" title=" 6c0d1fb5304b4347818bcb6f6a0b1e04.jpeg" alt=" 6c0d1fb5304b4347818bcb6f6a0b1e04.jpeg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 第十五届南京国际教育装备科学仪器展览会开幕。视觉中国 /span span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 供图 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 550px height: 366px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/3aa63353-cb5e-4e72-8e4a-268c065c525f.jpg" title=" 773b7ed3ceae4b3fb85f4340f281fe29.jpeg" alt=" 773b7ed3ceae4b3fb85f4340f281fe29.jpeg" width=" 550" height=" 366" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 第十四届中国科学仪器发展年会上的展商。受访者供图 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 550px height: 367px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/409ae455-7435-4cd0-b473-cb3d8bb7bea8.jpg" title=" bc9db2f2488e4b1a828cb786dec609e3.jpeg" alt=" bc9db2f2488e4b1a828cb786dec609e3.jpeg" width=" 550" height=" 367" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 2em " 9月，第十四届中国科学仪器发展年会在天津举行。受访者供图 /span /p p style=" text-indent: 2em " 做实验的科学工作者把科学仪器称作“吃饭的家伙”“研究的拐杖”。 /p p style=" text-indent: 2em " 它娇贵，北京16号线地铁修建时，特意绕开北大精密仪器楼。 /p p style=" text-indent: 2em " 它能干，追求极致的性能。拿一张沾着有机溶剂的试纸擦一下苹果表面，能准确地测出是否有农药残留，像在一麻袋红豆中，一眼找到一颗绿豆。全国最大的蔬菜种植基地山东寿光，借助质谱仪，20秒就能一次性筛查200多种农药。 /p p style=" text-indent: 2em " 它能从10公斤面粉里找出1克毒品，能把一根头发分成6000万份后还能看清& #8230 & #8230 科学仪器触摸到人力不可及的角落。激光干涉仪可以检测几亿光年外黑洞运行中产生的引力波；电子显微镜可以重构分子和原子级别的真实形态，科学仪器能抵达遥远和渺小的未知世界。 /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器不会直接改变世界，但常能引发科学研究的重大突破。在2019年以前的诺贝尔奖中，72.6%的物理学奖、81.1%的化学奖、95.5%的生理学或医学奖都是借助尖端科学仪器完成的。 /p p style=" text-indent: 2em " 1991年，年夫顺要造一件他从没见过的科学仪器。 /p p style=" text-indent: 2em " 那时他29岁，小孩刚出生，还被叫做“小年”。在安徽蚌埠的偏僻角落里，他和几个刚毕业的研究生穿朴素的工装，脑袋里装的是怎么造出世界上最先进的微波矢量网络分析仪。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 现代生活的“物质法官” /strong /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器就像我们身边“陌生的熟人”，无时无刻不在影响我们的生活。2019年，我国710万台检验检测设备，每天源源不断地生产出144万份报告。 /p p style=" text-indent: 2em " 9月16日，在第十四届中国科学仪器发展年会上，来自公安部的工程师展示了借助质谱仪办案的过程。质谱仪是当今最具发展前景的科学仪器之一，如一座看不见的天平，它利用电场、磁场将运动的离子按质荷比进行分离和检测，可以快速鉴定出样品中化合物的分子量和结构性质。9位科学家因为质谱获得过诺贝尔奖，2008年北京奥运会的兴奋剂检测、南北极科考都用到了质谱仪。 /p p style=" text-indent: 2em " 公安部的工程师每个月有20天驻扎在云南，用质谱仪检测行李箱包、轮胎设备，寻觅毒品痕迹。因为高灵敏性，它能在吸毒者摸过的东西上检测出毒品，不需要跑实验室，现场快速定性。警察还曾在烧水壶的夹层里发现毒品，在看似无恙的水里发现溶解的冰毒。 /p p style=" text-indent: 2em " 一种叫做检漏仪的科学仪器如其名，检测“漏气”。1971年，中科院科学仪器厂研制出一款国产检漏仪，曾为毛主席的水晶棺检漏。在科学仪器中，灵敏的氦质谱检漏仪能检测出打火机最细微的泄漏，细微到何种程度？漏完一整个打火机需要500万年。 /p p style=" text-indent: 2em " 泄漏是航天的大敌。1986年，美国“挑战者”号航天飞机在升空73秒后爆炸解体，7名宇航员罹难。事故的原因就是一个不起眼的密封圈失效，引起泄漏，最终导致美国宇航局也是人类太空探索史上沉重的悲剧。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国仪器仪表学科奠基人王大珩院士曾说：“仪器仪表是工业生产的‘倍增器’，科学研究的‘先行官’，现代生活的‘物质法官’。”在如此重要的高端科学仪器领域，中国并非强国。 /p p style=" text-indent: 2em " 2018年，美国化学会旗下的《化学化工新闻》发布了全球仪器公司榜单，在前20家公司中，有8家是美国公司，7家来自欧洲，5家公司位于日本。中国企业没有入选。“按照仪器的销售额来算，前50都没有中国企业。”年夫顺说。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺是中国电子科技集团第41研究所首席科学家，“小年”如今已经成了“老年” ，头发不可避免地变成花白。他是中国仪器仪表学会的会员，也是科技部“十三五”科学仪器专家组的组长，很多时候，他需要站在国家层面统筹。 /p p style=" text-indent: 2em " 我国是科学仪器进口大国和贸易逆差国。中国仪器仪表学会的资料显示，2016年进口仪器仪表449.6亿美元，仅次于石油和电子元器件，是第三大进口产品。从2018年和2019年的海关数据来看，科学仪器整机进口额是出口额的4-9倍，如果出口量有鼠标那么大，进口量就相当于是键盘。 /p p style=" text-indent: 2em " 国家市场监督管理总局认可与检验检测监管司曾对31个省级生态环境监测机构的检测仪器进行摸底，国外设备占总值的86.8%。 /p p style=" text-indent: 2em " 越是高端，越依赖进口。价值200万元以上的质谱类、电子束类和X射线类设备，国内市场在2014年到2019年购置了3000多台，其中进口的设备占96%以上。 /p p style=" text-indent: 2em " 2018年12月的深夜，北大核磁中心里，白雾从一台800兆赫兹谱仪的液氦充填口中喷出，伴随尖锐声响。仪器进口自国外一家垄断企业，之后的售后服务并不能让人满意，北大核磁中心发布公开信维权，加入声讨队伍的用户越来越多。 /p p style=" text-indent: 2em " 清华大学精密仪器系博士生王宇晨很能体会这种感受，“维修仪器、备用件的开销很大，我们都小心翼翼地用，避免用坏。”他使用的仪器是一台质谱仪，日常用于物质的化学成分分析，大型质谱仪的体积像个大号的双开门冰箱，“如果把仪器当成一个人的话，它可能是研究生生涯中你接触时间最长的一位，很熟悉怎样让它保持好的工作状态。”他每周要擦几次表面。 /p p style=" text-indent: 2em " 年轻的王宇晨正沉浸在与仪器打交道的乐趣中。“一台仪器，具象的东西摆在那，你通过不断探索它的内部性能，让它发挥最大的用处，这是工程师该做的事，比较酷。” /p p style=" text-indent: 2em " 但有时这种探索不得不因为进口仪器昂贵的维修费用而止步。“我们会避免相对危险的操作，比如这台仪器加10个分子不会因短路而失效，而加1万个一定会短路，那我们在实验中能不能加500个分子？加1000个呢？到底还能加多少？不敢尝试。” /p p style=" text-indent: 2em " 进口科学仪器自改革开放后涌入中国的高校、科研院所和检验机构，像越拉越长的影子覆盖国内市场。目前，国产龙头企业占国内市场的比例只有一成，另外的蛋糕大多被美、德、日抢占。 /p p style=" text-indent: 2em " 如今，国际形势冷暖骤变，人们开始意识到高端科学仪器依赖进口存在风险。 /p p style=" text-indent: 2em " 一些企业已经开始在国产仪器中寻找备份，一家国产仪器厂今年上半年的销量比去年整年都多。对国产仪器来说，这是一个机会、勇气、动机合而为一的时刻。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 一个国产仪器的诞生 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 上个世纪90年代初，“小年”刚来41所几个月，一天突然被叫到所长办公室，一屋子的中层以上干部，年夫顺有点吃惊，听到后来才明白，一个仪器的核心部件，国外突然“断供”，所里临时决定成立攻关小组。年夫顺是学电磁场与微波技术的，被抽调来，与一位结构设计人员和工艺设计人员组队，每个星期汇报进展。一年时间，问题被解决了。 /p p style=" text-indent: 2em " 如今，3人的攻关小组已经发展至三四百人，仍保留着一周工作六天半的传统。那时，在一层楼大的开间里，做实验、办公、设计都在一起，每天晚上加班到11点。 /p p style=" text-indent: 2em " 接到制造微波矢量网络分析仪的任务时，年夫顺只有5年时间。“一切从零开始。”他没见过这种仪器，一次，听说在上海搞展览，年夫顺和同事赶了过去。在一家五星级酒店，他们围着这台比人高的仪器看了又看。不记得一共看了多少次，一旁的工作人员都好奇了，问他们是哪个所的。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺还在国家专利局待了一个星期，把所有国外公开的相关专利都看了个遍。那时专利的摘要保存在缩微胶片上，他得借助机器一行行地看，最终收集了厚厚一摞，作为设计的参考。 /p p style=" text-indent: 2em " 但国外的专利只提供不同点位上的火花，如何把他们连起来，年夫顺和同事们还是一头雾水。“心里没底，不知道会遇到啥问题，吃饭睡觉都在想，着了魔似的”。仪器的科学原理摆在那，有时尝试摸了很多次，就是摸不着。一个刚来的研究生被安排做压控振荡器，做了两年没做出来，人走进死胡同。“科研就是这样，方向走不对，一两年白费。” /p p style=" text-indent: 2em " 2002年诺贝尔化学奖得主田中耕一有几年的时间都在重复练习失败。他只有本科学历，沉默寡言，是仪器公司里最本分的那种职员，连科学家都算不上。他的工作是将几百种不同辅助介质涂在质谱仪上，测试哪一种信号高，并将这个过程重复几千遍几万遍。 /p p style=" text-indent: 2em " 他最终能得诺奖还是因为一次失误，把人们用来涂脸的甘油酯错当成丙酮醇加入了样品，一不小心帮助人类看清了生物大分子是什么样子。 /p p style=" text-indent: 2em " “如果不是这么反复辛苦地去做，连犯错的机会都没有。”一位研制质谱仪的专家说。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺的一位同事曾陷在取样器的迷宫里，设计出来的东西怎么都不能正常工作。一日，安徽热浆糊般的夏天糊在人的身上，年夫顺正在午睡，同事突然来了电话，“我想起是什么问题了，这次肯定对了，咱俩到实验室试一下。”他听出同事的兴奋，已经等不及下午上班再验证。爬起一做实验，果然成了。窗户纸捅破后，带来难以名状的成就感。 /p p style=" text-indent: 2em " 迷茫的时候、想不出来的时候、累的时候，年夫顺只有一个爱好，听地方戏。他小时候在安徽农村长大，没什么娱乐活动，地方戏算是最热闹的一个。如今，他在电脑里存了很多，听着听着就睡着了，好像回到从前，好像没了压力。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺的父亲不知道儿子在做什么，只知道“是为国家作贡献”。在弥留之际也不敢打扰他的工作。母亲走得更早，那年4月，母亲身上有个疙瘩，年夫顺说忙完这段带她去检查，结果一直在忙。11月，母亲发烧，再看已是癌症晚期，“早几个月发现，也许还能做手术。” /p p style=" text-indent: 2em " 1995年12月，国产的微波矢量网络分析仪问世，中国成为继美国后，第二个生产出这个科学仪器的国家，且只用了一半时间。在北京新大都饭店，200多名专家被邀请来参加新仪器的鉴定会。年夫顺扶着仪器把手给大家讲解，主管机关的领导看见了，骂他：“小年你怎么搞的，这么贵的仪器，你手上有汗，怎么能用手摸呢？” /p p style=" text-indent: 2em " 鉴定会上午开完，效果很好，但吃完中饭后，很多专家不走，把仪器围了起来。“他们非要打开机器看，不相信全是国产的。” /p p style=" text-indent: 2em " 来自各大科研院所的专家拿着螺丝刀把机器拧开，“一看就是我们做的。”国外产品的微波部件是镀金的，黄灿灿，很漂亮，“我们镀得黑不溜秋，被戳得一道一道。” /p p style=" text-indent: 2em " 开完鉴定会后，41所生产了十几台仪器准备卖给客户。就在这个当口，仪器却突然蓝屏了，曲线消失，像手机死机。 /p p style=" text-indent: 2em " 一切重新归零，年夫顺跟团队扎在实验室做实验找原因，搞了几个月没有结果。有一天晚上11点，大家都累了，年夫顺说“今晚就到这吧”。话音刚落，一个同事“啪”一下就把计算机关了。神奇的是，蓝屏突然恢复正常，电脑一开，蓝屏又出现了。 /p p style=" text-indent: 2em " “最后发现就是计算机干扰，电磁兼容问题，干扰了视频显示的卡，把计算机挪远一点就没问题了。” /p p style=" text-indent: 2em " 已不年轻的“老年”笑着合上了那段记忆，这些年，他身边很多人离开了公司、放弃了行业，但老友相聚，回忆起的还是那段虽然艰苦但值得津津乐道的日子。在那个开荒的年代，有那么多机遇，有那么多问题等待解决。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺1979年上大学时，家里还没有电，点煤油灯照明。收音机是农民家里的大件，他选专业时，挑了无线电技术，为的是学会修收音机。 /p p style=" text-indent: 2em " 过年，他用从22.5元的助学金里省下来的钱买了电烙铁和万用表带回家。很多人拿着收音机找他，结果因为没有电，电烙铁无法使用，闹了很大笑话。 /p p style=" text-indent: 2em " “人生不是想干什么就干什么，是需要你干什么就干什么，我这辈子都是被需要的。”直到现在，年夫顺也不能修一个完整的收音机。 /p p style=" text-indent: 2em " strong “仪器做出来了，长得也像，可是体质不好” /strong /p p style=" text-indent: 2em " 在科学仪器发展年会的现场，顾客和展商的交流里，常会出现“进口的，还是国产”的疑问。尽管一些仪器宣称国产，但关键部件仍然依靠进口。一款起着中国名字的震动筛分仪，内里的电机和筛网都是德国进口的。 /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器在新中国的起点始自1955年，当时制定了12年科技远景规划，成立仪表总局。上世纪50年代到80年代，两弹一星涉及的仪器大部分来自国内。直到改革开放，人们觉得“造不如买，买不如租”，大批进口仪器在免税政策的加持下攻城略地。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺所在的电子测量仪器领域，当年全国有100多个厂，千人以上的大厂就有十几个，现在几乎全部倒闭或转制 。研制电镜的厂家从上世纪60年代的十几家，缩减到目前只有中科科仪一家。 /p p style=" text-indent: 2em " 王宇晨对比过国产仪器和进口仪器的差别，“通俗点说，如果用收听广播来比喻的话，国外的仪器能收到主持人清楚的说话声，没有背景杂音；用国内的仪器虽然也能听到声音，但会伴有滋啦滋啦的噪声。”国产仪器质量与进口产品比，普遍在性能、寿命、稳定性等方面存在差距。 /p p style=" text-indent: 2em " 用来缉毒的国产质谱仪虽灵敏，误报率却也不低，香水、面膜中所含的化学成分相近的杂质容易引起报警。“仪器做出来了，长得也像，可是体质不好。”年夫顺说。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏是中科科仪的真空技术研发中心主任，35岁，工作疲惫到随时能睡着。中科科仪的前身是科学仪器厂，曾给水晶棺检漏，如今，李赏参与研制的磁悬浮分子泵仍与抽真空相关。 /p p style=" text-indent: 2em " 它是真空获得设备，轴悬浮在保护轴承之间，只有0.2毫米的距离。当它应用在半导体生产时有一个技术难点：工艺过程中产生的一种废气，在70-80摄氏度时是气体，低于这个温度会变成一种胶状物质，附着在0.2毫米间，令高速运转的分子泵和科研人员崩溃。国外的技术已解决这些问题。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏和同事们常常下午在北京开会讨论出想法，晚上开车到廊坊找私营老板加工，图纸也来不及画，只拿手勾，被叫醒的工人再照着去做。“一改方案，马上要知道结果。”有时设计出问题，有时工艺出问题，有时制造出问题，失败总是多于成功。 /p p style=" text-indent: 2em " 他认为，国产仪器需要经历国外企业类似的试错过程，此方面几无捷径可走。行业巨头赛默飞世尔的研发人员，花了10年时间改进质谱仪的核心元件，造出了全世界分辨率最好、也是最小巧的仪器，单台售价上百万美元，供不应求。 /p p style=" text-indent: 2em " 经过如渡劫般的层层实验，李赏和同事们花了两年时间做出3个型号的样机。新产品出炉那天，最腼腆的研发者也笑了起来，性格开朗的直接抱住了身边人。同事们拿着酒精棉一点点擦拭仪器表面，将它放进薄膜套中，再装入泡沫箱，一堆人捧着走出实验室。“这里面投入的不光是技术，还有感情。”别人看来那只是一堆冷冰冰的铁疙瘩，但在研发人员眼里就像自己的孩子。有的企业的研发人员干脆入驻工厂，全程盯着配件，不允许出现一个刮痕。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏如今不只纯做技术，还要涉及企业管理和拓展市场。“没有市场需求对企业来讲是最核心的问题。”他回顾过去，做技术时，物理原理放在那里，找到了就解决了问题，就算找不到它也不会跑。产业化的过程则不同，市场瞬息万变，未知像从前的烟雾一样罩下来，只能伸出手摸着走。 /p p style=" text-indent: 2em " 接近10年的工作生涯中，李赏最有成就感的一刻发生在一场行业聚会上，晚上大家一起吃饭，一个客户跑到他的桌前，说“你们这个产品真好，比国外都好，真空抽得表都测不到。” /p p style=" text-indent: 2em " strong 市场是需求，是动力，是根本 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器的专家们乐于谈论一个数字。整个“十三五”规划期间，5年里国家层面给予科学仪器的研发投入总共80多亿元，与之对比的是，仪器名企赛默飞世尔2019年一年的研发投入超10亿美元。 /p p style=" text-indent: 2em " 作为中国科学院电工研究所的副所长，韩立对于电子显微具有深刻的认识。他说“现在正在使用的透射电子显微镜，两米高的垂直结构，能够对于原子结构进行成像”。 /p p style=" text-indent: 2em " 从成本构成上来说，目前高档透射电镜售价达3000万元，中等扫描电镜四百万元。韩立计算过，两者之间的部件差价绝不会超过2000万元，透射电镜的利润如此惊人，但国外企业仍不赚钱，甚至砍掉透射电镜产品线就是因为研发投入巨大。“公司维持了一大批可以和我们的大学教授平起平坐的、高水平的研发人员，其收入甚至超过美国的大学教授。”国际领先仪器企业的研发投入往往会高出国内企业2-3个数量级。 /p p style=" text-indent: 2em " 对国内企业来说，这不是一场理性的投资，本金常常数以千万元计，周期5年、10年，等来的很可能是已经过气的东西。做真空设备的李赏说，企业投了许多钱研发，等产品问世又可预料地会受到国外打压，分子泵国产化后，国外产品售价从十几万元降至4万元，“企业自己很难下定决心去搞研发，市场也不大。” /p p style=" text-indent: 2em " 今年，国家和地方政府对中科科仪的投入增加了18倍，从过去的几千万元上涨至今年上半年的3.8亿元。但国家经费有限，又比较分散，很难培养出世界知名的企业。“十三五”期间，科学仪器专项共安排项目145个，僧多粥少。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺认为，政府的科研经费是输血，不是造血，还得要靠企业自身。但因为国产仪器先天不足，体质不好，在与进口仪器的对战中，常常无法出线。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏设计的磁悬浮分子泵的叶片限速度是300多米每秒，跟子弹的初速度一样，仪器最多能达到500赫兹，这对材料的强度要求很高。 /p p style=" text-indent: 2em " 李赏找了国内最好的铝合金生产企业，还是不能提供理想的强度，“我们只能从500赫兹降到450赫兹，因为材料扛不住。”降低频率，意味着仪器的核心性能减弱，“抽真空没有人家快，只能降价跟国外竞争。”通常，他们的定价是国外产品的70-80%。 /p p style=" text-indent: 2em " “有的客户不愿意为省几万元而冒险使用国产的，如果生产线上一炉子芯片废了，损失远超省下的钱。”李赏说。 /p p style=" text-indent: 2em " 科学仪器技术门槛高，任何单项短板都会给整个仪器开发带来极大风险。譬如，冷冻电镜整机就涉及机械、材料、光学、生物、计算科学等学科，任何一个点出问题，整个项目可能都会失败。 /p p style=" text-indent: 2em " 年夫顺所在的中国仪器仪表学会这些年做过调查，对仪器的16类名词进行检索后，发现中国申请的专利和发表的论文在国际上排名第一和第二。在全国，有280多个高校有测试计量专业。年夫顺认为，这说明我们在知识上不差。 /p p style=" text-indent: 2em " 然而知识和市场是脱钩的。论文的作者集中在高校和研究机构，不在企业。有学者指出，发达国家研发投入、工程化投入、产业化投入的合理资金比例是1∶10∶100；我国比例是1∶0.07∶100。 /p p style=" text-indent: 2em " 负责单位科技成果转化的韩立认为这样也并非易事，国外一些转移机构的成果转化成功率也只有7%，其中一点就是“科研人员刚拿出来的样机实在太不可靠了，很多科研人员没有工程化的能力，自己操作可以，换个人就不行。”旁人得小心翼翼听指令操作，以防“砰”一声把仪器烧了。 /p p style=" text-indent: 2em " 理想的组合是，企业擅长批量生产和销售，科研人员提供技术。在美国的论坛上，研究者在上面作报告，企业在下面听，当场把技术买下来变成企业的研发，等时机成熟时推出市场。 /p p style=" text-indent: 2em " 高端仪器的市场是一个摆在高楼上的小块蛋糕，世界第一的企业销售额大约只相当于我国房地产行业的第56位，低于一个许多人没有听说过的地方房企。年夫顺所在的国产仪器龙头厂商拼尽心思扩大市场，他们向用户承诺，产品出了问题会在24小时内到达现场。一些买家仍然担心国产仪器的性能指标和质量可靠性，他们就让客户拿去试用，不好再退回来，有人试用了一年。 /p p style=" text-indent: 2em " 姜山出现在中国科学仪器发展年会上，发言积极。他原先是中国原子能科学研究院的研究员，现在离开体制内，自己创立了一家叫启先核科技的企业，生产加速器质谱仪。他与仪器打了半辈子交道，已经“人机合一”，像开车一样自如地使用庞大的加速器质谱仪。 /p p style=" text-indent: 2em " “对企业来说，第一个订单非常重要，有了订单企业就活了。”他的公司处于初创阶段，接下了一两个订单，“我永远记得他们。” /p p style=" text-indent: 2em " 市场是需求，是动力，是根本。年夫顺说，“有人去做，才会打破垄断。”也有一些企业采取田忌赛马的策略，试图在细分赛道上获得比肩国外的竞争力。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 非国产不可吗 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 韩立在电镜联盟群里参与过一场讨论，有专家就说，我们真的要挨个把每个仪器都做出来吗，别人做出来我们用不行吗？ /p p style=" text-indent: 2em " 一台仪器背后，牵着无数线头。 /p p style=" text-indent: 2em " “仪器的背后是学科，有一些类型仪器发展不起来，让人真正担心的是相应学科的弱化。”韩立说。如质谱、电镜和X射线仪器背后是由真空电子学支撑，我们的科研能力已大不如前。另外，外部环境也要求“每个东西都得掌握，要不腰杆儿不硬”。 /p p style=" text-indent: 2em " 许多业内人士认为，国产仪器的质量缺陷与基础机械工业体系相关。清华博士生王宇晨举了个夸张的工艺学例子，假如我们要做一支圆柱形的金属杆，设计要求直径为5厘米。但设备加工有公差，得到的金属杆直径可能有5厘米、5.1厘米或4.9厘米。做100个这样的杆，国外设备制造的有90个满足要求，同时能准确挑出来；但国内制造的可能只有70个满足，而且不知道哪些杆是合格的。平均误差的增加和品控测量能力的缺失导致良品率低下。 /p p style=" text-indent: 2em " 即便是最简单的拧螺丝，工人拧松了，拧紧了，距离近一点，或是远一点，在科学仪器制造领域，这些差异会导致完全不同的结果。 /p p style=" text-indent: 2em " 中科科仪生产的磁悬浮分子泵像一个圆桶，身上插满叶片。细看之下，每根叶片都是根上粗，尖上薄，叶片扭着身子，且角度都不一样。这是经过反复实验决定的结构，它需要五轴联动数控机床去加工，零件在转，刀具也在转，一次装夹就能完成五面体的加工。机床来自瑞士，600多万元。 /p p style=" text-indent: 2em " 瑞士从事机床生产的企业大约20多家，支撑瑞士钟表和其它精密制造行业。在人才培养上，从10年级（16岁）起，超过80%的瑞士学生选择进入职业技术学校开展3-4年的“双元制” 学习。只有不到两成的学生选择读大学。 /p p style=" text-indent: 2em " 正在创业的姜山，立志做出一件超越国外的仪器。“科学仪器生产出来时，解决的是最急需的科学问题，等到包装好、穿好衣服卖到全世界，已经不大可能做出最高水平的实验。” /p p style=" text-indent: 2em " 中科院院士、美国国家科学院外籍院士、两弹一星功勋奖章获得者周光召说，依靠高价买来的现成仪器设备，跟在别人想法后面亦步亦趋，固然容易发表SCI论文，却不能实现根本性的突破。 /p p style=" text-indent: 2em " 姜山认为，在科学仪器领域，20年才能磨练出一位领军人物。因为科学仪器涉及的知识和技术点多，每搞懂一个问题可能都需要5年时间，这是个长期坐冷板凳的过程。 /p p style=" text-indent: 2em " 机器是改造世界的工具，仪器是认识世界的工具。人类早就摆脱了直接借助感官了解世界的时期，现在需要借助科学仪器来延伸人的感官。人们之所以不断将原子核打碎，把中子、质子打开，就是为了一步步接近真理，积攒人类共同的知识。 /p p style=" text-indent: 2em " “这需要依靠全球的合作，动用无数最聪明的脑子，共享数据，从不同侧面去探索，共同推动对未知世界的认识。”韩立说。 /p p br/ /p

海尔超低温冰箱连续三年为南澳生命科研事业提供深冷呵护三年前，悉尼大学某品牌超低温冰箱因供水供电系统意外故障，多台设备无法使用，造成巨大损失。海尔水冷超低温冰箱的自动保护功能，及时解决了用户难题，赢得了澳洲用户的首肯和至高评价"Haier water-cooled ULT freezer is the best in the world!"三年中，海尔超低温冰箱运行稳定，并派驻专业的工程师进行定期巡检，领先的产品和服务保障获得悉尼大学认可。近日，悉尼大学健康与医疗研究中心再次采购20多台海尔水冷超低温冰箱，用于样本保存，进行生命科学研究。海尔生物医疗在众多国际品牌中脱颖而出　　是十年的技术积淀、是行业制冷关键技术的突破，证明了品牌实力、给予了用户信心!　　在能源紧缺、全球环境问题凸显的今天，海尔超低温冰箱在全球率先采用HC碳氢制冷技术，并获得中国质量认证中心 001号节能环保认证。据测算，近10年来，海尔累计为用户提供50000台超低温冰箱，深冷存储15亿生物样本。如果全部升级为节能超低温冰箱，节约能源50%，将节约用电1.8亿度，减少碳排放1.5亿吨。世界领先的水冷制冷系统，同等存储量下能耗降低20%以上，超高效率超低能耗，为用户节约样本存储成本，同时，水冷型冷凝器可将冰箱制冷过程中产生的热量利用循环水系统带到室外释放，减少90%热量回排，节能空调投入，自然凉爽，工作环境清新舒适。海尔超低温冰箱遍布全球　　海尔生物医疗通过创新的技术，不断为全球用户创造价值。在亚洲，参与了中华骨髓库、中国凤凰工程、国家基因库、南极科考等国家重要科研项目，为中国生命科学研究和发展奠定了坚实的基石。在美洲，打破国外垄断，通过北美UL实验室严格验证，陆续入驻美国各大高校。在欧洲，海尔超低温冰箱成为了英国UK-Biobank，牛津大学，布莱顿大学生物样本库的首选。在澳洲，入驻悉尼大学的澳大利亚健康研究中心，支持南澳生命科学研究。

退火——在冶金学中很常见——将金属或合金加热到设定温度，保持该温度，然后将金属冷却到室温，以改善材料的物理性质，有时还改善材料的化学性质。退火材料倾向于采用同质状态并容易组装成三维 (3D) 或二维 (2D) 晶体。人们可以通过原子力显微镜 (AFM)、X 射线衍射 (XRD) 或电子显微镜 (EM) 轻松地观察到这种规则堆积。退火是否对生物大分子，尤其是蛋白质表现出类似的影响，是一个迷人的科学问题。2022年2月22日，上海科技大学沈庆涛研究员团队等在PNAS发表题为Annealing synchronizes the 70S ribosome into a minimum-energy conformation的研究论文，将退火技术引入冷冻电镜解析蛋白质结构，在模拟退火中引入了一个类似的概念，以预测生物大分子的最小能量构象。通过实验验证，在自由能分析中，以快速冷却速率退火可以将 70 S核糖体同步到具有最小能量的非旋转状态。此结果不仅提供了一种简单而可靠的方法来稳定蛋白质以进行高分辨率结构分析，而且有助于理解蛋白质折叠和温度适应。与金属和有机聚合物不同，蛋白质和蛋白质复合物通常是由化学上不同的亚基以不同的几何形状结合在一起的离散实体。这种显着的结构异质性阻碍了通过 AFM 或 XRD 直接确定结构。相比之下，cryo-EM 分辨率的最新进展为在单分子水平上获得高分辨率蛋白质结构提供了绝佳机会。通过使用冷冻电镜比较退火前后的详细结构，可以获得退火影响蛋白质构象的直接实验证据。退火提高了局部分辨率研究中，选择来自大肠杆菌的载脂蛋白状态 70 S核糖体作为模型，其中 30 S亚基经历热驱动的亚基间旋转并表现出显着的结构灵活性以及明显的自由能。在 0°C 下将纯化的脱基态 70 S核糖体培养 5 分钟，然后立即将核糖体快速冷冻以进行低温 EM 分析，这可能保留了与玻璃化之前相同的构象（描绘为未退火状态）。筛选了收集到的 70 S核糖体颗粒通过 2D 和 3D 分类丢弃明显的垃圾和拆卸的核糖体。根据金标准傅里叶壳相关性，从 200,000 个随机选择的粒子中重建得到最终分辨率为 2.6 Å 的结构。由于缺乏稳定因素，例如信使 (mRNA) 和转移 RNA (tRNA)，对未退火的 70 S核糖体的局部分辨率估计表明，在 2.6 至 7.2 埃范围内的整个密度图上存在可变分辨率（图 1A )。相对于 50 S亚基，30 S亚基——尤其是它的头部结构域——没有得到很好的解析，这在其他脱辅基态核糖体中很常见。图1 退火提高了 70 S核糖体的局部分辨率为了量化不同区域的分辨率变化，通过平均选定区域内的局部分辨率值来计算局部分辨率。分析表明，50 S亚基的平均局部分辨率为 3.1 Å，而 30 S亚基的分辨率要低得多——只有 5.2 Å。此外，30 S头域的分辨率更低——平均分辨率为 6.1 Å（图 1 B ）。50 S和 30 S亚基之间的亚基间棘轮是分辨率差的主要原因；30 S的亚基内漩涡亚基是次要的，这会降低头部域的分辨率。为简单起见，使用 30 S亚基的局部分辨率作为标记来监测退火对 70 S核糖体的影响。未退火的、加热的和退火的核糖体结构变化退火使柔性区域稳定退火诱导的分辨率改善在整个 70 S核糖体中并不均匀。相对于 30 S亚基的 1.5-Å 分辨率提高，良好分辨的 50 S亚基在退火后仅提高了 0.3 Å（即从 3.1 Å 值到 2.8 Å 值）（图 1 B ） . 因此，退火对具有更大结构灵活性的低分辨率区域特别有益。为了进一步验证这一推论，我们对未退火和退火 70 S之间相同子区域的平均局部分辨率进行了综合统计分析核糖体。例如，退火将不同区域的平均局部分辨率提高到 0.1、0.6、0.8、1.2 和 2.0 Å 的水平；未退火核糖体中相应区域的局部分辨率范围为 2.5 至 3.0、3.0 至 3.5、4.0 至 4.5、5.0 至 5.5 和 5.5 至 6.0 Å（图 2 A ） 。指数曲线与数据非常吻合，表明未退火的 70 S核糖体具有更大的灵活性，对应于退火后局部分辨率的更大提高。图 2 退火稳定了 70 S核糖体的柔性区域讨论不限于金属、合金或半导体，我们通过实验证明退火还可以使 70 S核糖体同步到具有窄构象分布的最小能量状态（图 3）。核糖体/核小体的结晶具有类似退火的处理，其中研究人员通常将核糖体/核小体加热到 37 °C 和 55 °C 之间，然后将它们降低到室温 (19 °C)。对 70 S核糖体进行严格退火以进行结晶将有助于探索退火对70 S核糖体的物理和化学影响，如在冶金学中。除了 70 S核糖体，在其他生物大分子上退火，特别是那些具有动态结构的大分子，将有助于验证该方法的普遍性。图3 模型说明退火可以使核糖体同步到最小能量状态并提高局部分辨率。显示了自由能曲线（实线）和粒子分布概率（浅绿色峰）。结构灵活性虽然对蛋白质功能至关重要，但阻碍了研究人员应用结构研究在分子水平上阐明功能的能力。持续的努力——例如关键残基的突变，引入额外的二硫键，添加抗体/结合蛋白 ，或在溶液中或甘油内交联/葡萄糖梯度——对于优化样品以提高结构稳定性很有用。然而，这样的努力耗时且缺乏明确的方向，最终的结构仅限于固定状态，有时甚至会在额外的操作后发生扭曲。退火——适当加热和冷却的组合——对蛋白质没有破坏性，是一种简便而可靠的高分辨率冷冻电镜方法。有趣的是，与通过戊二醛交联的 70 S核糖体相比，退火提高了 50 S和 30 S亚基的局部分辨率。研究人员还尝试通过在低温 EM 图像处理期间对柔性区域进行局部细化来提高局部分辨率。我们对未退火和退火核糖体的灵活 30 S亚基进行了局部改进。在局部细化后，未退火核糖体的 30 S亚基的平均局部分辨率提高了 ~1 Å，达到 4.2 Å。与通过退火提高分辨率不同，局部细化本身仍然导致 30 S亚基头部域的平均分辨率不足 5.5 Å 。显然，退火和局部细化通过不同的机制提高了局部分辨率。退火可以将生物大分子驱动到最小能量状态，并且无论区域大小如何，都可以全局提高整个地图的分辨率。作为对照，局部细化在算法级别上起作用，并且仅适用于大小合理的区域。当我们对退火核糖体应用局部细化时，30 S亚基的主体和头部结构域分别提高到 2.9 和 3.9 Å。这表明退火与柔性区域的局部细化兼容，并且可以进一步优化局部分辨率以进行详细的结构分析。可以使用退火将蛋白质同步到最低能量状态，这可能有利于许多单分子方法，例如光镊和单分子荧光共振能量转移 。人们还可以使用退火来研究温度适应和蛋白质折叠，并促进分子动力学模拟中的算法开发。因此，研究人员应彻底研究退火机制并进一步优化退火条件以提高分辨率。本研究由国家重点研发计划项目2017YFA0504800（Q.-TS）、2021YFF1200403（Q.-TS）和2018YFC1406700（Q.-TS）和国家自然科学基金项目31870743（Q. .-TS）等支持。论文链接：https://www.pnas.org/content/119/8/e2111231119#sec-6