科(ke)學(xue)測試 分(fen)析技術(shu)及(ji)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)發(fa)展

引(yin)言
科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)的(de)應(ying)用領(ling)域(yu)涉(she)及(ji)科(ke)研、工業、農(nong)業、食(shi)品、環境(jing)、醫療(liao)等各(ge)個(ge)環(huan)節，幾(ji)乎(hu)*；科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)作(zuo)為采集(ji)信息的源(yuan)頭，對於其他產業的(de)發(fa)展具(ju)有(you)巨大(da)的“指(zhi)導”和(he)“帶(dai)動”作(zuo)用(yong)。同(tong)時(shi)，科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)產(chan)業屬(shu)於國家“十(shi)二五(wu)”規劃中(zhong)所(suo)列的制造業，其發(fa)展離不(bu)開光學(xue)、機(ji)械(xie)、真空、電(dian)子(zi)、精(jing)密加(jia)工、材料(liao)科(ke)學(xue)、化學(xue)以及(ji)軟件(jian)等(deng)眾(zhong)多(duo)行(xing)業的(de)支(zhi)撐。因(yin)此(ci)，科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)的(de)創新及(ji)制造和(he)應(ying)用水平反(fan)映(ying)了壹個(ge)國家的(de)科(ke)技(ji)發(fa)展和(he)工業發(fa)展的(de)實(shi)力(li)。
歐美(mei)等發(fa)達國家早(zao)已(yi)把發(fa)展科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)產(chan)業提(ti)到(dao)了國家戰(zhan)略(lve)的高度(du)，建立了壹套(tao)系(xi)統(tong)、完(wan)備的(de)支持(chi)計劃。我(wo)國從“九(jiu)五”期間開始逐漸加(jia)強(qiang)了對(dui)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)產(chan)業的(de)重視(shi)，將“科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)研制與(yu)開發(fa)”列入(ru)了科(ke)技(ji)攻(gong)關項目，國家自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基(ji)金(jin)、科(ke)技(ji)部以及(ji)中科(ke)院都設立科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)創(chuang)新研制專(zhuan)項。隨著(zhe)國家對(dui)科(ke)技(ji)投(tou)入(ru)的不(bu)斷增(zeng)長，我(wo)國的科(ke)研裝備水平有(you)了明(ming)顯提(ti)高,但(dan)是科(ke)研裝備自(zi)主創新(xin)能(neng)力低的(de)狀況沒(mei)有(you)得到(dao)根本改變。我(wo)國科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)市(shi)場(chang)平(ping)均(jun)每年(nian)以超過(guo)10%的速度(du)在(zai)增長，壹些(xie)熱(re)門(men)的(de)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)（如(ru)質(zhi)譜(pu)）每年(nian)的(de)增長率(lv)超(chao)過(guo)了25%。雖然(ran)國產科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)在(zai)中低端(duan)所(suo)占的(de)比重越來越大(da)，但(dan)是對(dui)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)的(de)需求幾(ji)乎(hu)100%依(yi)賴進(jin)口。
本文僅(jin)對(dui)近三年國內外發(fa)展速度(du)較(jiao)快、涉(she)及(ji)面(mian)較(jiao)廣、技(ji)術影(ying)響較(jiao)大(da)的幾(ji)類(lei)主要(yao)技術(shu)和儀(yi)器(qi)進(jin)行(xing)簡(jian)要(yao)的綜(zong)述(shu)，旨(zhi)在為政府(fu)相關部門(men)和(he)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)相(xiang)關企(qi)業的(de)決(jue)策提(ti)供參(can)考(kao)。
（壹）主要(yao)發(fa)展趨(qu)勢(shi)
（1）發(fa)展小(xiao)型化、便(bian)攜(xie)式、現(xian)場分(fen)析儀(yi)器(qi)
科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)壹直以來都在(zai)向小型化和(he)便(bian)捷(jie)式方(fang)向發(fa)展，今(jin)年(nian)來(lai)這種變化趨(qu)勢(shi)更(geng)加(jia)明(ming)顯。小型化和(he)便(bian)捷(jie)式儀(yi)器(qi)壹方(fang)面(mian)可以節約(yue)能(neng)源(yuan)與(yu)試(shi)劑(ji)消耗(hao)，另(ling)壹方(fang)面(mian)，食(shi)品安全(quan)、環境(jing)應(ying)急檢(jian)測、公(gong)共場所安全(quan)檢(jian)測、原材料(liao)現(xian)場篩選以及(ji)工業在(zai)線(xian)監測等對(dui)於小(xiao)型化和(he)便(bian)捷(jie)式儀(yi)器(qi)有(you)強(qiang)烈的(de)需求。例如(ru)，江蘇(su)天(tian)瑞(rui)針(zhen)對原材料(liao)現(xian)場檢(jian)測、野外礦石快速篩選等(deng)領(ling)域開發(fa)了手(shou)持(chi)式XRF，北(bei)京(jing)北(bei)分(fen)瑞(rui)利針(zhen)對環(huan)境、食品等樣(yang)品中的(de)有(you)害(hai)元素(su)檢(jian)測推出(chu)了小(xiao)型化原子(zi)吸收(shou)光(guang)譜(pu)儀(yi)，聚(ju)光(guang)科(ke)技(ji)針(zhen)對(dui)環(huan)境(jing)氣體快速檢(jian)測推出(chu)了便(bian)捷(jie)式離子(zi)阱(jing)質(zhi)譜(pu)儀(yi)、北(bei)京(jing)東西分(fen)析、普析通用、安捷(jie)倫等推出了車(che)載(zai)現(xian)場檢(jian)測儀(yi)器(qi)。國外儀(yi)器(qi)公(gong)司如(ru)海洋(yang)光(guang)學(xue)、必達泰(tai)克(ke)以及(ji)愛萬提(ti)斯等推出(chu)了越來越小的微(wei)型光纖光譜(pu)儀(yi)，歐(ou)普(pu)圖斯推出的(de)便(bian)捷(jie)式拉曼光(guang)譜(pu)儀(yi)甚至只(zhi)有(you)手掌大(da)小，布魯(lu)克(ke)和安(an)捷(jie)倫都推(tui)出(chu)了小(xiao)型化的(de)、重量只有(you)3-4kg紅外光譜(pu)儀(yi)。
（2）發(fa)展穩(wen)定可靠(kao)的、在(zai)線(xian)檢(jian)測和監(jian)測儀(yi)器(qi)
通用科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)功(gong)能全面(mian)，但(dan)是也(ye)存在(zai)操作(zuo)復(fu)雜(za)，很多功(gong)能閑(xian)置等(deng)問(wen)題，不(bu)適(shi)宜(yi)在工業領(ling)域(yu)廣泛(fan)使用。隨著(zhe)我(wo)國工業水平不(bu)斷提(ti)高以及(ji)產業結(jie)構(gou)調整(zheng)的(de)需求，大(da)量的科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)從實(shi)驗(yan)室(shi)走向工業現(xian)場。這類儀(yi)器(qi)是(shi)否(fou)能(neng)夠在數月甚至常年提(ti)供連續(xu)、穩(wen)定可靠(kao)的數(shu)據至(zhi)關重要(yao)。典型的儀(yi)器(qi)，如(ru)寧波(bo)理工監(jian)測變壓(ya)器(qi)色譜(pu)在線(xian)監測系統(tong)*位居(ju)全國*：上海舜(shun)宇(yu)恒(heng)平科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)有(you)限公(gong)司自(zi)主開發(fa)的全(quan)自(zi)動在(zai)線(xian)過程氣體質(zhi)譜(pu)分(fen)析儀(yi)是(shi)我(wo)國產業化的(de)在(zai)線(xian)氣體質(zhi)譜(pu)分(fen)析儀(yi)。隨著(zhe)“物聯(lian)網(wang)”概念逐漸走向實用(yong)化，作(zuo)為信息提(ti)取的終端設備，提(ti)高儀(yi)器(qi)（或(huo)傳感
器(qi)）的(de)專壹性、可靠(kao)性、在線(xian)監測能力(li)更是(shi)至關重要(yao)。
（3）發(fa)展快速、高通量儀(yi)器(qi)
隨著(zhe)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)與(yu)工業生(sheng)產(chan)的不(bu)斷發(fa)展，分(fen)析測試人(ren)員需要(yao)測試的(de)樣品越來越多，這就(jiu)要(yao)求科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)不(bu)僅(jin)有(you)越來越快的(de)測試速度(du)，而且(qie)要(yao)同時(shi)處(chu)理大(da)量的數(shu)據。在藥物開發(fa)方(fang)面(mian)，以前(qian)壹個(ge)月鑒(jian)定壹個(ge)代(dai)謝物，現(xian)有(you)要(yao)求每天(tian)至(zhi)少(shao)要(yao)能夠鑒定7個(ge)代(dai)謝物，否(fou)則(ze)整(zheng)個(ge)環(huan)節都要(yao)停下(xia)來，快速高通量液(ye)質(zhi)聯(lian)用(yong)儀(yi)在(zai)這(zhe)方(fang)面(mian)功(gong)不(bu)可沒(mei)。在(zai)生(sheng)命(ming)科(ke)學(xue)方(fang)面(mian)，發(fa)展、高靈(ling)敏度(du)分(fen)析鑒定新(xin)方(fang)法(fa)已(yi)經成為蛋白(bai)質(zhi)科(ke)學(xue)研究亟待(dai)解決(jue)的(de)問(wen)題，微(wei)流控(kong)分(fen)析技術(shu)為低豐(feng)度(du)蛋(dan)白質(zhi)的(de)快速準確鑒定提(ti)供了新(xin)的(de)思(si)路。從常規液(ye)相(xiang)到(dao)超液(ye)相(xiang)色譜(pu)的轉變是為了適(shi)應(ying)更高的(de)分(fen)析通量。
（4）樣品前(qian)處(chu)理技術(shu)越來越重要(yao)
當前(qian)面(mian)臨(lin)的樣品越來越復(fu)雜(za)，對樣品前(qian)處(chu)理技術(shu)的要(yao)求也越來越高。近(jin)年(nian)來國內外在樣品前(qian)處(chu)理方(fang)面(mian)研究的熱(re)點主要(yao)集中(zhong)在綠色(se)技(ji)術、含(han)脂肪和(he)蛋白質(zhi)基(ji)質(zhi)中(zhong)農獸藥殘及(ji)生(sheng)物毒素的(de)快速提(ti)取以及(ji)自(zi)動化、高通量和快速現(xian)場處理樣品。
（壹）我(wo)國近期(qi)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)相(xiang)關技(ji)術(shu)與(yu)儀(yi)器(qi)研制重要(yao)成果(guo)
1． 近年(nian)來我(wo)國科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)相(xiang)關技(ji)術(shu)成果(guo) 吉林大(da)學林君課題組研制出(chu)我(wo)國*套磁(ci)共振(zhen)（MRS）找水儀(yi)科(ke)研樣機(ji)，所(suo)研制的(de)科(ke)研樣機(ji)能(neng)夠可靠(kao)地(di)測量出地(di)下(xia)150M深(shen)度(du)以內的(de)地(di)下(xia)水核(he)磁(ci)其振(zhen)信號(hao)，叮以在不(bu)打(da)井的前(qian)提(ti)下(xia)測出地(di)F含(han)水層數(shu)、含(han)水層位(wei)置和(he)厚(hou)度(du)、含(han)水量和孔(kong)隙(xi)度(du)等(deng)水文地(di)質(zhi)參(can)數(shu)，在(zai)吉(ji)林(lin)省(sheng)扶余(yu)縣五家站鄉和弓(gong)棚子(zi)鄉垂直於(yu)松(song)花江的壹條(tiao)長達(da)10KM的(de)測線(xian)上，測到(dao)了從40-110M不(bu)同(tong)深(shen)度(du)的(de)地(di)下(xia)水體，使我(wo)國成為擁(yong)有(you)該項技(ji)術(shu)的少(shao)數幾(ji)個(ge)國家之(zhi)壹。 杭(hang)州電(dian)子(zi)科(ke)技(ji)大(da)學陳鷹課題組完(wan)成“深(shen)海環(huan)境(jing)探測與(yu)采(cai)樣(yang)裝備技(ji)術”項目，研制了國內*臺(tai)深(shen)海熱(re)液(ye)保壓(ya)采(cai)樣器，自(zi)主研發(fa)*臺天(tian)然(ran)氣(qi)水合(he)物保真取樣器(qi)，使(shi)我(wo)國在深(shen)海2300M深(shen)處熱液(ye)地(di)區采(cai)到(dao)保相(xiang)熱液(ye)樣(yang)品，為我(wo)國實現(xian)深(shen)海熱(re)液(ye)地(di)區的(de)化學(xue)、物理量的長期(qi)觀(guan)測，獲得(de)了大(da)量數據(ju)。將研究深(shen)海流體控(kong)制器(qi)件(jian)所(suo)獲(huo)得(de)的高壓(ya)密封(feng)、微(wei)小流動控(kong)制等(deng)技術應(ying)用於(yu)企(qi)業高壓(ya)電(dian)液(ye)控(kong)制元件(jian)產(chan)業化中(zhong)。 中(zhong)國科(ke)學(xue)院自(zi)動化研究所田捷(jie)課題組完(wan)成項目“小動(dong)物多(duo)模態(tai)光學分(fen)子(zi)影(ying)像成(cheng)像方(fang)法(fa)和系統”，實(shi)現(xian)了反(fan)映(ying)細胞分(fen)子(zi)水平生(sheng)理病理變化的(de)熒(ying)光(guang)光源(yuan)的快速在體重建，克(ke)服了由(you)生(sheng)物體非勻(yun)質(zhi)特(te)性導致(zhi)的重建精度(du)低(di)的問(wen)題。該項目獲得(de)授權(quan)發(fa)明23項，其中(zhong)PCT1項，軟件(jian)著(zhu)作(zuo)權(quan)18項，基(ji)於(yu)本項目發(fa)明成(cheng)果研制的(de)相(xiang)應(ying)成像(xiang)系(xi)統(tong)，已(yi)實現(xian)了技(ji)術(shu)轉移(yi)並(bing)在(zai)生(sheng)物醫(yi)學領(ling)域(yu)得到(dao)了推(tui)廣(guang)應(ying)用，完(wan)成(cheng)了系(xi)列(lie)化在(zai)體生(sheng)理病理和藥(yao)效(xiao)評價實驗(yan)，達(da)到(dao)了預(yu)期的(de)實(shi)驗(yan)效(xiao)果。西安(an)交通大(da)學蔣莊(zhuang)德課題組完(wan)成了項目“產品復(fu)雜(za)曲面(mian)數(shu)字(zi)化精(jing)密測量技術(shu)及(ji)其系(xi)列(lie)測量裝備”，突破了產(chan)品復(fu)雜(za)曲面(mian)數(shu)字(zi)化精(jing)密測量的技(ji)術瓶頸，大(da)大(da)提(ti)高了產(chan)品復(fu)雜(za)曲面(mian)數(shu)字(zi)化測量的效(xiao)率，開發(fa)了系(xi)列(lie)數(shu)字(zi)化精(jing)密測量裝備，產(chan)品的性能指(zhi)標(biao)達到(dao)國外同類產品先(xian)進(jin)水平。該(gai)項目開發(fa)的系(xi)列測量裝備已(yi)實現(xian)批(pi)量生(sheng)產(chan)，在全國多個(ge)省(sheng)市(shi)的(de)航(hang)空、航天(tian)、機(ji)械(xie)、電(dian)子(zi)及(ji)國防(fang)等多(duo)個(ge)行(xing)業推(tui)廣(guang)應(ying)用，並(bing)出(chu)口(kou)韓(han)國、印度(du)籍(ji)新(xin)加(jia)波(bo)等(deng)國家，核(he)心(xin)產(chan)品的國內*超(chao)過(guo)30%，且(qie)市(shi)場(chang)需(xu)求強(qiang)勁(jin)，已(yi)產生(sheng)顯著(zhu)的(de)社(she)會經濟效(xiao)益。