光谱仪器

2011年10月12-15日，由科技部批准、中国分析测试协会主办的“第十四届北京分析测试学术报告会及展览会(BCEIA 2011)”在北京展览馆隆重举行。BCEIA重要内容之一“仪器评议活动”是由科技部倡导、中国分析测试协会组织、常年召开的一项重要活动。BCEIA是国内外分析仪器厂商在中国展示其最新推出的仪器和技术的窗口，也是“仪器评议活动”的一个重要汇集点。　　BCEIA 2011展览会期间，中国分析测试协会光谱仪器技术评议组本着公开、公正、公平的评议原则，客观、系统、有针对性地对用户关注的、市场较大的光谱仪器及部件的创新点、特点或发展前景等进行了评述。　　2011年10月14日下午，光谱仪器技术评议组在完成了本次活动之后，众位专家来到了仪器信息网（以下简称：instrument)的网络直播间接受了采访。接受采访的专家有中实国金国际实验室能力验证研究中心郑国经教授、北京矿冶研究总院高介平研究员、北京矿冶研究总院符斌研究员、地科院地质力学所计子华研究员、国家钢铁材料测试中心余兴研究员。　　Instrument：本次BCEIA展览会上，国内外分析仪器厂商展出的光谱仪器给各位专家印象最深的是哪些?　　郑国经教授：本次BCEIA展览会的规模比上一届大，并且展出仪器的水平也有所提高，出现了很多具有新意、性能较好的仪器。国产仪器厂家参展的规模盛大，很多国产仪器厂家推出了新技术产品，进步明显。　　例如，电感耦合等离子体发射光谱仪应用中氩气消耗一直是用户所关注的问题，而PerkinElmer在最新推出的Optima 8x00系列电感耦合等离子体发射光谱仪中采用平板等离子体技术取代了传统的螺旋负载线圈，减少了三分之一的氩气消耗量，并且由于无需冷却，也就不需要使用冷却水，运行成本大大降低。另外，该仪器中还采用了电子雾化器技术，使雾化效率、进样效率获得充分提高，大大地改善了仪器的检出限，扩大了ICP光谱仪器的应用范围。　　另一个亮点是安捷伦推出了微波等离子体原子发射光谱仪，使微波等离子体原子发射光谱仪真正商品化。该仪器可直接使用氮气或空气作为工作气体，无需使用易燃或昂贵气体，提高了安全性，大大降低运行成本，还适用于运输不便的边远地区。该款仪器必将在应用上取得比较好的效果。　　符斌研究员：我们这次光谱仪器技术评议分别采取了参观新产品、举行座谈会的形式，足足进行了三天，主要是因为此次BCEIA展会参展的厂商多、展出的产品丰富、仪器的水平高。　　我认为，这次展会上光谱仪器方面革命性的新技术主要有：微波等离子体原子发射光谱仪、平板等离子体技术的电感耦合等离子体发射光谱仪、火花直读光谱与辉光放电光谱相结合的光谱仪。另外，美国利曼公司推出的直流电弧光谱仪可以固体直接进样，北分瑞利公司也在研究此类技术。　　原子吸收光谱已经很成熟了，但也有很多小的改进，例如，岛津公司的原子吸收光谱仪器上安装了震动传感器，当地震以及其它振动超过了设置值，仪器即可停止运行，保证了仪器、人员的安全。　　郑国经教授 符斌研究员　　Instrument：在中国市场中，进口的ICP占据了巨大部分的份额。国内虽然已经有很多仪器厂家生产ICP光谱仪，但是主要还是集中在顺序扫描性的ICP光谱仪。而令人兴奋是，在本次BCEIA展览会上，四家国产仪器厂商都推出了全谱直读的ICP光谱仪，请计子华研究员为我们介绍一下这方面的情况?　　计子华研究员：这次BCEIA展览会上，北京豪威量、聚光科技、纳克公司、天瑞仪器都推出了全谱直读的ICP光谱仪。当然这几款产品各有其优劣性，还有一些需要进一步改进的地方。但我相信，不到半年的时间，这四款仪器中就会有真正商品化的产品推出。　　Instrument：请余兴研究员为我们介绍一下辉光放电光谱仪的情况吧?　　余兴研究员：辉光放电光谱是一个比较新的技术，在镀层分析方面有比较好的应用。但是从前几次BCEIA展览会的情况来看，因为辉光放电光谱的应用具有一定的局限性，各厂家对辉光放电光谱的重视与宣传力度不够。　　而在这次BCEIA展览会上，HORIBA推出了一款3D 金属光谱仪，是基于火花直读光谱仪与传统意义上的辉光放电光谱仪基础上的一台光谱仪。与传统辉光放电光谱仪相比，该款仪器是一台快速分析的仪器，也能够进行镀层分析。该款仪器采用了直流放电的光源，降低了仪器成本，有利于该仪器的市场推广。其检测器采用了CCD，成本降低的同时也牺牲了部分分辨率，分辨率只达到了微米级水平。但对于一般客户来说，该仪器能够满足一定的需求，所以说该仪器还是一款非常好的仪器。　　Instrument：请高介平研究员介绍一下原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪的新进展?　　高介平研究员：原子吸收光谱基本上已经很成熟了。在火焰原子吸收光谱方面，国产仪器与进口仪器之间相差不多，石墨炉原子吸收光谱方面，国产仪器还稍有差距，需要进一步改进。总体来说，本次BCEIA展览会上，展出的原子吸收光谱的新技术不多，但是“小打小闹”的改进很多。例如，原来灯座更多是水平放置，现在很多家已经将灯座竖立起来。我认为，灯座竖起来更合理，好处更多，现在很多国产原子吸收光谱厂家也采用了这一技术。　　至于原子荧光光谱仪技术方面，金索坤公司推出了高温原子荧光技术，将原子荧光原来只能检测11中元素扩展到了现在能够检测20多种元素。北分瑞利公司推出的新产品中改进了进样器，使得测试只需要1毫升的样品即可。还有的仪器用煤气、天然气取代乙炔气，解决了一些偏远地区没有乙炔气的问题。计子华研究员、高介平研究员、余兴研究员　　Instrument：各位专家对于国产光谱仪器未来发展有何建议?　　郑国经教授：从本次展会展出的光谱仪器来看，发展趋势主要有：虽说光谱仪器已经很成熟了，但从此次展会来看，仪器技术还在不断发展，光谱仪器新产品不再一味追求极限指标，而是向着实用性、绿色、低碳等方向发展。例如，安捷伦推出的微波等离子体原子发射光谱仪可直接使用氮气或空气，无需使用氩气，节约了能源，也符合绿色环保的要求。另外，光谱仪器新产品的定位也转向了解决实际应用的方面，这一点在本次展会上表现的尤其突出。　　本次展会上国产仪器厂商展出的规模中增大了，展出的仪器数量也增加了，推出的新仪器技术水平更是提高了很多，这些都说明了国产光谱仪器正向着国际先进水平发展。如，中阶梯光栅和CCD检测器技术一直为国外厂商所独有，国内仪器厂商一直以来没能掌握。而这次展会上，国内几家公司都推出了相关的产品，对于国产仪器发展来说是一个很好的开端。　　采访编辑:刘丰秋

作为最早问世的仪器分析技术之一，光谱分析技术走过了百年历史，已经逐步发展为一种特征明显、应用广泛的仪器分析方法。百余年来，光谱技术发展的一个显著特点就是持续不断地追求分析性能的提升，导致光谱仪器越来越复杂和精密。所以大型光谱仪通常都是通用型的，一台仪器可以做种类不同的样品，不同样品的分析方法也可能有所不同，因此对仪器使用的环境要求和人员要求都比较高，仪器的价格也较高。近一二十年来，光谱仪器领域出现了一个可喜的发展趋势，各式各样的小型光谱仪器不断涌现。与大型光谱仪比较，这类仪器的体积显著减小，价格急剧下降，仪器的工作方式，如分光方式、光电转换模式都发生了根本性的变化，有些甚至颠覆了传统光谱仪器的理念。我国对光谱仪器的开发工作起步较晚，基础薄弱，尤其在核心部件的研发方面，比如光栅、检测器、干涉仪等，至今也没有推出自主品牌的质高价廉的产品，目前依然依赖进口。开展高性能光谱仪器的开发，包括开发光谱仪器的核心部件当然非常重要，是国家战略，是避免被卡脖子的必要措施。但开发和应用小型光谱仪器也应该作为我国光谱技术发展的一个方向，甚至我觉得应该更受重视。我国国民经济各个领域对光谱仪器的需求巨大，但这种需求是应用层面的，应用驱动的光谱分析技术更受欢迎。科研创新的力量是应用，光谱仪器发展和创新的力量也是应用。在应用层面小型光谱仪器具有得天独厚的优势。小型光谱仪器，或称为光纤光谱仪，小巧、价廉、使用方便，可自由搭配，当然性能一般不及大型光谱仪器，所以作为通用型仪器，小型光谱仪使用的优势不明显。但作为专用的分析仪器，如果能与应用完美结合，充分发挥其独特的优势，能起到大型仪器不易做到的作用。鉴于小型光谱仪使用灵活，其理想的用处就是与应用相结合，发展特定检测对象专用的仪器设备，或某行业/领域专用的仪器设备，前景美好。这类仪器容易做到：多种功能一体化，操作一键化，分析流程傻瓜式，发展潜力巨大。完整的分析检测过程包括样品前处理，分析仪器测量，以及数据处理等几个步骤。如果在硬件和软件上能设计实现这三个功能一体化的检测系统，就解决了用户在应用层面的所有关注的问题，也能改变传统仪器分析方法对仪器、样品处理和操作人员的严格要求，减小了人力、物力、财力成本，甚至可以实现一键化或傻瓜式的仪器操作。我们课题组采用小型光谱仪设计了一套多功能光谱检测设备（如图1所示）。用医用注射器吸取被测样品溶液以及衍生化试剂，在注射器内对被测组分进行衍生化以增强荧光信号强度；在注射器头位置接一个放置尼龙膜的小型膜固相萃取器件，通过推注射器活塞杆将样品衍生化产物富集到尼龙膜上；取出尼龙膜放在专门设计的荧光光谱测量装置上，荧光激发光源采用LED灯，用小型光谱仪测量荧光光谱。整个装置体积小，价格低廉，可以实现物质的高灵敏检测。该设备已经用在伏马毒素和磺胺类药物的检测中。图1 膜富集多功能荧光光谱检测设备我们还针对中药提取的监测问题发展了一套过程的光谱监测系统。从提取罐上连接一个管路，通过可以正反两个方向转动的动力泵把提取液吸入管路，为了防止提取罐中的残渣进入管路发生堵塞现象，以及对光谱测量的影响，在管路适当位置安装过滤装置；吸入管路的溶液可流入流通池进行光谱采集；采用小型光谱仪在流通池位置测量光谱，甚至可以采用多种光谱仪采集不同种类的光谱信号；光谱测量结束后动力泵反转将提取液反向推动流回提取罐，这时流动的提取液可以清洗流通池、管路和过滤装置，达到自清洁的作用。这套系统实现了在线过程监测中采样、过滤、光谱采集、清洗等多个功能。一个周期可在1分钟内完成，大大提高了在线过程光谱监测的速度，而且可以实现整个过程的自动化。（作者：杜一平 华东理工大学化学与分子工程学院）《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》把创新放在了具体任务的第一位，全文160余次提到了“创新”关键词。2022年第十三届全国人民代表大会第五次会议上，国务院总理李克强所作的政府工作报告中，亦明确指出要坚持创新驱动发展。对科学仪器产业而言，“创新”更是至关重要。近年来，我国对科学仪器的创新和研发高度重视，先后设立了“科学仪器基础研究专项”、“国家重大科研仪器设备研制专项”和“国家重大科学仪器设备开发专项”等科研计划等。2021年11月，北京“十四五”规划也指出要支持开展关键仪器设备研发，支持挖掘一批服务于重大科技基础设施的定制化科学仪器和设备，重点突破研发新一代光谱等关键技术。不断高攀的前沿研究是创新，差异化的产品发展也是创新。为了展现光谱仪器的创新成果，分享光谱仪器研发和应用中的创新思维，共同促进光谱仪器产业化的创新发展，仪器信息网特别策划《寻找光谱仪器创新的力量》活动，邀请从事光谱仪器及应用开发的专家学者一起分享创新成果，并探讨创新的方法和思维。更多详情请点击》》》

仪器信息网讯 &ldquo 2013最受关注仪器&rdquo -色谱、光谱、质谱类入围名单揭晓。　　年度最受关注仪器奖，用于表彰本年度受用户关注最高，最畅销的仪器。为用户选购该类别仪器是提供有用的参考。　　评选依托仪器信息网庞大的访问数据和用户基础，以仪器在用户中受关注程度的高低作为主要评选标准。将仪器信息网展示的10万余台仪器，按照色谱、光谱、质谱、X射线、电化学、环境监测、实验室常用设备、颗粒分析、热分析、试验机、生命科学、光学12个类别进行分类，通过各台仪器在仪器信息网当年独立访问人数及用户留言数进行综合计算，评选出&ldquo 最受关注仪器&rdquo 入围名单，国、内外各3台仪器，共计72台仪器。　　最终获得各类别下&ldquo 最受关注仪器&rdquo 称号的国、内外各1台产品。将在&ldquo 中国科学仪器发展年会&rdquo 上进行揭晓，并举行隆重的颁奖仪式。　　2013年仪器领域事件频频，PM2.5，塑化剂，镉大米，食品重金属事件频频曝光，百姓也对食品安全，环境保护方面越来越重视，大家从身边的事情也对分析仪器有了逐渐的了解，甚至一些便携的检测仪器已逐渐开始走向你我的家中。科学分析仪器也慢慢的揭开其神秘的面纱。　　通过今年入围的仪器，可以看出国内产品越来越受到用户的亲睐，最受用户关注仪器从评奖以来，国外产品的关注度一直是远远超过同类的国内产品。但近几年的关注数据表明，随着国内生产工艺水平不断改进，厂商对产品的宣传力度不断加大加上国家对科学分析仪器的重视程度越来越高。国内产品的受关注程度已经越来越逼近国外仪器。虽还存在差距，但相信在不久的将来，国产仪器将会走出自己的一篇蓝天，扩展更广阔的市场领域。　　敬请期待2014年4月18日举办的&ldquo 2014中国科学仪器发展年会&rdquo ，届时将揭晓国、内外共12个大类的最受用户关注仪器。　　&ldquo 2013最受关注仪器&rdquo -色谱、光谱、质谱类入围名单(按公司名称拼音首字母排序)　　色谱类：国内仪器SP-3420A气相色谱仪北京北分瑞利分析仪器（集团）有限责任公司GC7900气相色谱仪上海天美科学仪器有限公司LC-100高效液相色谱系统上海伍丰科学仪器有限公司进口仪器Agilent 7890B 气相色谱仪安捷伦科技（中国）有限公司GC-2010 Plus气相色谱仪岛津企业管理（中国）有限公司Alliance HPLC系统沃特世科技（上海）有限公司　　 光谱类：国内仪器1901紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司ICP-5000电感耦合等离子体发射光谱仪聚光科技（杭州）股份有限公司FTIR-650傅立叶变换红外光谱仪天津港东科技发展股份有限公司进口仪器Agilent725 ICP- OES安捷伦科技（中国）有限公司UV-3600紫外· 可见· 近红外分光光度计岛津企业管理（中国）有限公司Lambda 950紫外可见分光光度计珀金埃尔默仪器（上海）有限公司　　 质谱类：国内仪器GC-MS3100型气相色谱-质谱联用仪北京东西分析仪器有限公司GC-MS 6800气相色谱质谱联用仪江苏天瑞仪器股份有限公司SHP8400PMS-L在线质谱仪上海舜宇恒平科学仪器有限公司进口仪器QTRAP 5500 LC/MS/MS 系统AB SCIEX公司Agilent 5977A GC/MSD安捷伦科技（中国）有限公司iCAP Q ICP-MS赛默飞世尔科技（中国）有限公司