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自主研发质谱仪打破国外技术垄断
作者：张海志转贴自：点击数：5951更新时间：2010-1-14 15:15:36录入者：

日前，由中国计量科学研究院和清华大学联合研制的便携式质谱仪样机在京发布。这台重量不到10公斤的小型仪器被认为与国外同类仪器技术水平相当，并已申请10余件发明专利，其中4件已获授权。专家指出，长久以来，在环境监测、药品监管、公共安全和国防等领域有着广泛应用的质谱仪一直是国内外分析仪器设备研究的重点。由于其在国防中的重要应用，掌握质谱仪制造技术的国外公司始终采取封锁技术、攻占市场的策略。我国具有自主知识产权的便携式质谱仪的研制成功，将进一步推动我国质谱仪器产业的发展，也对我国分析仪器产业水平的提升创造了良好机遇。
不可或缺的检测 “奇兵”
“质谱仪广泛应用于需要在线、现场及原位快速检测的应用领域，包括食品安全检测、环境检测、挥发性有机污染物检测、工业气体排放检测等多个方面。同时，在突发性环境污染、有毒有害气体泄漏等突发应急事件中，质谱仪也发挥着不可替代的作用。”中国计量科学研究院化学所常务副所长李红梅在接受中国知识产权报记者采访时介绍，如果把分析检测比作一场战斗，那么一台技术先进的质谱仪则往往扮演着制胜“奇兵”的重要角色。
据了解，1919年，英国科学家阿斯顿制成了第一台质谱仪。阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明了原子质量亏损。他因此荣获1922年的诺贝尔化学奖。质谱仪开始主要是作为研究仪器使用，20年后才被真正当作一种分析工具。由于质谱分析具有灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点，质谱技术广泛应用于化学、化工、能源、环境、医药、运动医学、刑侦科学、生命科学、材料科学等各个领域。
“质谱仪属于精密分析仪器，其研发制造涉及机械超精加工、分析软件编程、电气自动控制以及设备设计集成等多种专业技术，既需要强大的机械、电子工业基础做支撑，又需要深厚的理论研究储备。”一位业内人士在接受本报记者采访时指出，质谱仪在一定程度上能够体现出一个国家精密仪器的制造水平，目前其核心技术主要掌握在几家国际知名的科研仪器制造公司手中。
自主创新的有益探索
“拥有先进技术的外国公司一直对我国实施技术封锁，要想突破垄断坚冰，除自主创新外别无选择。”该业内人士强调。
据了解，在我国，以质谱仪为代表的分析仪器设备一直存在核心技术不足的问题，国内质谱仪市场长期被国外公司垄断。从“十五”起，我国就开始在科技计划中设立相关课题，此次便携式质谱仪研发成功便是“‘十一五’科技支撑计划”和“创新方法”的资助成果。课题组在“十五”攻关课题“质谱联用仪器的研制与开发”成果基础上，取得了一系列科技创新成果，首次将介质阻挡放电技术与小质谱这两个优势互补的技术相结合，研发出拥有自主知识产权的便携式质谱仪样机。
李红梅向记者介绍，在仪器的核心部分，这台质谱仪使用了介质阻挡放电离子源和叠形场线性离子阱专利技术，并采用了不连续大气压接口技术和低气压检测器，从而使仪器体积缩小、对真空要求程度降低，在体积和功耗、离子进样方式上实现了突破。此外，它还可以检测固、液、气三态物质，并且不需要复杂的前处理过程，在可检测的物质状态上也有所突破，在电离技术、质量分析器技术、电路和控制系统技术方面具有相当的优势。
“该便携式质谱仪核心部件均由我国专家自主研发、设计，其关键部件和整机技术水平与国外同类仪器相当，核心部件离子源及质量分析器均拥有自主知识产权。”中国分析测试协会研究员汪正范在接收本报记者采访时对这款便携式质谱仪给予高度评价：该仪器具备二级质谱的串联分析能力，体积小、功耗低；还具有可直接分析气体、液体、固体样品的能力，能实现快速、原位分析。
“破冰”之旅任重道远
在李红梅给本报提供的专利清单里，记者看到，“介质阻挡放电原子化/离子化方法及其装置”、“内部光电离离子阱质量分析装置及其方法”等多件中国发明专利申请已获得授权；而一项名为“用于质谱分析的离子阱、多极杆系以及极杆”的技术已经通过PCT国际申请，并于２００９年9月在俄罗斯获得授权；另有６项相关技术正在申请专利，且均为发明专利。
“目前，我国进口一台便携式质谱仪动辄需要十几万，甚至更高，而拥有自主知识产权的质谱仪价格仅为国外产品的１／３左右。然而，要想彻底打破垄断坚冰，则必须在研发和产业化方面加倍努力。” 汪正范告诉记者。
对此，李红梅也指出，我国工业基础相对薄弱，特别是精密机械制造水平整体尚显不足。质谱仪最核心的部件是质量分析器，而质量分析器对机械加工和装配的精度要求非常高，国内一般的机械加工企业难以达到要求。因此，质谱仪产业达到国外水平尚需时日。同时，质谱技术起点高、难度大，既需要大量经费投入，又需要大批能够耐住寂寞、坚持不懈的研究团队，而我国质谱技术研发人才明显匮乏。
“目前，国家在新型自主知识产权实验装置研发上的经费投入略显不足，有待进一步提高”，李红梅强调，希望该款便携式质谱仪能够为我国分析仪器产业水平的提升提供一次重要机遇。
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