低成本分析

微电子技术研究机构IHP-LeibnizInstitute以及德国航太研究中心(DLR)，合作开发了一种尺寸小巧、具成本效益的气体质谱分析(gasspectroscopy)感测系统，运作于245GHz频率 而该系统也是全球第一套以矽锗(SiGe)晶片制作发送与接收器的系统。 　　IHP-Leibniz表示，该机构开发了一种具成本效益的方法来制造所需的SiGe半导体元件──也就是整合了天线的发送器与接收器晶片，运作频率再238GHz~252GHz 由于那些元件是采用标准矽制程技术，可利用现有半导体设备，因此能降低生产成本，并为气体感测器建立一个迄今无法达成的低价格技术基础。 　　新研发的气体感测器具备庞大的应用潜力，包括用以侦测有毒气体，或是运用在半导体产业的化学制程控制 此外该类感测器也能应用在医疗保健领域，例如藉由分析病患所呼出的气体来协助侦测肺部疾病。 IHP-Leibniz开发小尺寸、低成本的气体质谱分析系统 　　毫米波吸收光谱(Millimeterabsorptionspectroscopy)技术是已经存在实验室的技术，应用在分子光谱学(molecularspectroscopy)与无线天文学(radioastronomy)领域，判定分子的浓度 传统上该技术所使用的RF发射源──萧特基二极体与下行频率乘法器(downstreamfrequencymultipliers)──都非常昂贵且笨重，虽然近几年来也有一些商用毫米波频率乘法器可做为RF发射源，体积也很小巧、但价格仍相对较高。 　　最近一个美国研究团队也开发出运作频率在210~270GHz的气体质谱分析系统，采用商用化的毫米波元件 不过这类系统的价格目前还是取决于高生产成本的毫米波元件。而理想化的解决方案是能利用以成熟的SiGe或CMOS制程生产的晶片，如此才能大幅降低系统成本。 　　IHP-Leibniz的研究人员所开发之SiGe接收器与发送器晶片原型，支援238~252GHz运作频率，范围虽然较窄，但研究人员强调这只是原型晶片，接下来将会有性能更提升的版本。该机构展示的系统利用一个光学试验台(opticalbench)来承载发射与接收模组，有效天线增益是经由一个透镜来放大 进行气体质谱量测时，一个尺寸约0.6m的气体吸收单元(gasabsorptioncell)会被放置在发送器与接收器之间。 　　接收器的IF讯号会利用一般商用实验室量测技术，被纪录为发送频率的一个函数 研究人员在发送器与接收器都整合了本地振荡器，其频率藉由外部的PLL电路来稳定。两个PLL单元采用两个具有恒定偏移的参考频率，能在一次完整的扫描后为接收器建立一个恒定的中频频率，因此能根侦测到非常微小的振幅变化做为气体吸收分析结果。

当市场上出现一种新的流式细胞仪时，我们有很多因素可以考虑。每个流式仪提供不同的硬件设计，软件接口和工作流程。为了帮助您做出决定，我们研究了购买、操作和维护不同的流式细胞仪时的考量因素。经过细致的比较，我们对目前可用的流式细胞仪解决方案进行了分类，分为四个性能水平的机器:能完成小于10种颜色 10 - 20种颜色 20 - 30种颜色 超过30种颜色。在每个性能层，我们比较每一种流式细胞仪的成本可分为以下5类:对于每个成本类别，我们比较了Cytek的Northern Lights或者Aurora全光谱流式机器相比于其它机器的性能。使用下面的配色深浅图来表示从低到高的成本消耗：系 / 统 / 成 / 本Cytek的流式细胞仪具有很高的性价比。如果您预算有限，可以选择我们的Northern Lights（NL）全光谱流式系列，该系列有1，2，3激光的配置，最高可以完成24色以上的实验。单激光的NL-1000全光谱流式可以完成9或10色的实验；2激光的NL-2000具有10-20色的性能；3激光的NL-3000能够完成超过20色的实验。1激光的NL系统可以升级到2或3激光系统。如果您的实验需要配更多颜色，可以选择我们的Aurora系列，该系列具有3，4或5激光的配置，最高可以完成30色以上的实验，同样相比市场上的同类产品具有极高的性价比。所以，从系统成本考量方面，Cytek的机器都处于深绿色的低成本区域：实 / 验 / 成 / 本全光谱流式能够使用在其它流式平台上没有办法在一起使用的光谱高度重叠的染料，比如APC和AF647。在一个样本管中使用更多的染料，可以减少样本制备的成本以及在单管样本中获取更多的信息。此外，上样的时间也可以大大缩短，从而使您有更多的时间可以用于结果分析。为了进一步降低实验成本，您可以储存单染管的光谱到Cytek SpectroFlo® 软件的参考库，只要机器没有大修，下一次实验便可以从参考库中调取单染管的光谱再利用。对于20色以上的实验，其它流式仪需要配置5，6或者7根激光，但Aurora和Northern Lights可以帮助您只使用3激光便能完成24色的实验。如果在3激光Aurora系统中再新增一根UV的激光器，便可以帮您把实验扩展到30色。在30色以上性能的机器中，我们只有很少的机器品牌可以选择，而Aurora机器在实验配色中不需要任何的定制染料，这也能保证整体实验成本的降低。因此，在实验成本这一块，Cytek的Northern Lights和Aurora机器也属于深绿色的低成本区域：维 护 / 和 / 服 务 成 本流式仪上激光器的选择往往对维修服务的成本影响很大，一些激光器（比如UV）相比于其它激光器（比如紫激光）要贵很多。Cytek全光谱流式仪能够使用3激光的系统（405，488，640）成功完成24色实验。在这些系统中没有必要去使用昂贵的UV激光器和UV染料来完成多色实验。更简单的光学配置也意味着更节约的维护成本。此外，每年用户都需要更换鞘液过滤器和上样针来防止堵塞。对于这些配件，Cytek的价格相对于其它品牌的机器要便宜很多。在维护成本这一块，Cytek能够提供低维护成本的机器，使用少量的激光器便能完成复杂的多色实验：空 / 间 / 成 / 本在小于10色水平的机器中，Northern Lights相比于市场上其它的机器尺寸会大一些。而在10-20色水平的机器中，Northern Lights更加小巧和具有竞争力。超过20色水平的话，Cytek的流式仪比其它机器更加小巧，并具有强大的功能。在超过30色水平的机器中，其它机器大多会比Cytek的Aurora大2到3倍，最多重5倍和高2倍。此外，用户还需要花费大量的时间来安装这些大型的机器，并满足其复杂的安装和运行条件。日 / 常 / 运 / 行 / 成 / 本Cytek的全光谱流式仪在日常的实验中无需更换滤光片配置，因而直接便可以进行QC操作。仪器的QC使用SpectroFlo® 小球，该小球价格相对于其它的QC小球更便宜 。在Aurora和Northern Lights系统上运行QC只需要花费2到3分钟即可完成。并且因为无需更换滤光片，因而不需要像其它机器那样针对不同的滤光片配置完成多种不同的基准QC。此外，鞘液的使用和类型也是一个成本考虑因素。对于Cytek系统，上样过程中每分钟鞘液消耗速率大约为11 mL。您可以使用去离子水或其它不含表面活性剂的鞘液，这样给用户提供了很高的选择灵活性。在每日运行成本这块，Cytek的全光谱流式仪相比其它机器成本更低，特别是相对于其它品牌超过30色水平的机器，其每日消耗和实际培训会增加很多成本。SUMMARY从多方面考虑，Cytek全光谱流式仪解决方案具有以下的优点：1.实现少激光便能完成高复杂度的实验，有效降低维护成本。2.可以选择任何能被机载激光激发的染料，并且能在一个实验中使用光谱高度重叠的染料。3.减少仪器设置时间及每日运行成本。无需进行滤光片更换，操作流程简单，消耗品成本低。4.从每一个多色管中能够获取更多信息。能够储存单染管的光谱从而减少样本制备时间。5.仪器安装需求简单，操作易上手，只需要2天的培训便可学会使用。

天然气作为一种高效、清洁的能源和化工原料，其开采和应用越来越广泛，而在天然气开采、长距离传输以及终端贸易结算等环节中，如何做到可靠的过程控制计量和贸易结算计量，正日益引起人们的重视。我国天然气贸易计量以往大多采用的是传统仪表如腰轮流量计、孔板流量计等，随着超声技术的发展和流量测试技术研究的深入，一种新概念速度式高精度流量计量仪表——气体超声流量计被引入了天然气的计量领域。相较于腰轮流量计的传动机构复杂，制造要求高，关键部件易磨损，人工维护成本高；孔板流量计的重复性不高、范围度窄、压损大、安装要求高等缺陷，气体超声波流量计具有大量程比，无压损，无可动部件，高精度、重复性好、易安装、易维护等优势。20世纪90年代中后期，在国外得到了较为广泛的应用。为了适应我国天然气开发需要，满足长输天然气管道计量的需求，我国于2000年引进了气体超声流量计，并开展了一系列产品验证及可行性评估研究。并于2001年编制了GB/T18604《用气体超声流量计测量天然气流量》的国家标准。随着我国天然气管道建设的发展，多家外企的气体超声流量计开始大量应用于我国天然气长输管道的贸易计量。但由于经济成本较高，国内低成本的气体超声波流量计迅速崛起，并逐渐抢占中国市场。 超声流量计Gasboard-7200以市面上一款备受消费者青睐的超声波气体流量计——超声流量计Gasboard-7200为例。该仪器采用超声波时差法测量气体浓度与流量，具有无机械可动部件，计量部件无磨损，耐腐蚀、稳定性好、寿命长，长期运行无须特殊维护等特点，目前广泛应用于天然气管线、城市供气、石油、化工、电力、冶金等领域的输配计量和贸易计量。据了解，国内大部分气体流量计仅可实现对气体流量的单一计量，超声流量计Gasboard-7200可实现对气体体积浓度与流量的累计计量，应用前景更为广泛。除此之外，相较于进口气体超声波流量计在低压气体条件下或组分异常情况下，输出信号会减弱，从而导致仪表不能正常工作的问题。Gasboard-7200基于四方仪器自控系统有限公司自主知识产品的超声波传感器技术，内置温度、压力传感器测试被测气体温度、压力，以特殊算法实现压力补偿，以满足压力的变化需求，因此产品压力范围较宽，最高可达710kPa；同时产品还可实现温度补偿，避免温度影响计量误差，有效提升经济效益。由于部分进口产品在精度范围内实际的量程比为1:100，超过1:100后流量的复现性会变差。而Gasboard-7200由于信号覆盖范围较大，在精度范围内，量程比可达1:200。因此，在压力变化较大、流量范围变化剧烈的应用场合，Gasboard-7200具有较大的技术优势。同时，由于国产超声流量计Gasboard-7200拥有地域及人力资源的天然优势，具有技术支持响应时间短，售后服务到位、零部件经济费用低等的优势，克服了进口气体超声流量计的产品价格和技术支持费用较高，售后服务响应时间较长，零配件费用较贵的问题。因此，从实际应用情况分析，虽然国产气体超声流量计的研制工作起步比较晚，但与进口产品相比较，国产气体超声流量计具有先进的应用技术和较低的经济成本优势。基于国家宏观战略规划的考虑，为了提高能源资源管理的准确性和能源技术安全性，大力支持和推广国产气体超声流量计在天然气开采、输送、集气站、气体处理厂、集输管道、长输管道、地下储气库以及煤层气田等各个环节的全面应用，具有非常重要的意义。因此，先进应用技术、低经济成本的国产气体超声波流量计在天然气输气管线领域的应用，将有着非常广阔的发展前景。