近日，國際知名分析儀(yi) 器智庫SDI公司研究報告顯示，位於(yu) 羊城東(dong) 部的廣州禾信儀(yi) 器股份有限公司（以下簡稱“禾信”）是國內(nei) 唯一得到國際關(guan) 注的國產(chan) 質譜公司，在國際便攜質譜市場份額占比為(wei) 6%。

“這意味著在國際質譜儀(yi) 研發領域，有了中國企業(ye) 的一席之地。”

禾信自主研發的質譜儀(yi) 產(chan) 品。

一、質譜儀(yi) 的來曆

19世紀末，物理學家E.Goldstein在一次低壓放電實驗中發現了正電荷粒子，隨後W.Wein觀察到帶電粒子束會(hui) 在磁場中發生偏轉，也就是物理學中電磁偏轉問題的前身，這些觀察結果為(wei) 質譜提供了充足的準備。1912年，世界上第一台質譜儀(yi) 由英國物理學家約瑟夫· 約翰·湯姆遜研製成功。後來質譜儀(yi) 被廣泛應用於(yu) 各行各業(ye) ，由於(yu) 質譜儀(yi) 種類非常多，工作原理和應用範圍也有很大的不同。目前主要用於(yu) 進行物質分析，尤其是生物質譜，已經成為(wei) 現代科學前沿的熱點之一。

二、質譜技術的原理

質譜技術是建立在原子、分子電離以及離子光學理論基礎之上的應用技術，通過質譜分析可以獲得無機、有機和生物分子的分子量和分子結構，能對多種複雜混合物的各種成分進行定量或者定性分析。

質譜技術其實就是高中物理課本上經典的“帶電粒子在磁場中的運動”問題的應用。簡單來說，就是把複雜的混合物放在質譜體(ti) 係中，將其分解為(wei) 原子、分子，然後將電離注入到電磁場中。由於(yu) 不同的帶電粒子的質量和電荷比例不同，偏轉時間也不同，質譜儀(yi) 可以將這些時間、位置信息轉換為(wei) 光學數據，以質譜圖的形式展現出來，複雜混合物的各種組分就得以被直觀地觀察到。

氣體(ti) 原子和分子受陰極射線電子的激烈撞擊後，會(hui) 形成陽離子，幾乎所有原子，甚至包括惰性氣體(ti) ，都可以利用低壓放電方式變為(wei) 氣態陽離子，這些陽離子組成了陽射線。具有特定運動初速度的陽離子射線經兩(liang) 個(ge) 狹縫進入電場中，不同速度的陽離子在電場中的偏轉程度不同，速度小的偏轉程度大，反之，速度大的偏轉程度小；陽離子射出電場進入磁場後也會(hui) 發生偏轉，所以偏轉程度由運動的陽離子的質量和電荷比共同決(jue) 定，即質荷比。質荷比相同的陽離子聚集在照相底片上形成一條短直線影像，不同質荷比陽離子在底片的不同位置留下短直線影像，類似光譜線。又因為(wei) 這些影像與(yu) 它們(men) 的質量有關(guan) ，所以被稱為(wei) 質譜，這種檢測儀(yi) 器就叫質譜儀(yi) 。

三、質譜儀(yi) 的用途

隨著質譜技術的不斷發展，如今功能更加強大的質譜儀(yi) 已經是涉及數學、電子、光學、化學、納米、物理、環境等十幾門學科的綜合儀(yi) 器。

質譜儀(yi) 之所以能在“藍天保衛戰”中大顯身手，主要是它被用作環境監測領域的在線單顆粒氣溶膠質譜儀(yi) ，能夠在幾秒內(nei) 測量出空氣中的幾百種汙染物，幾小時便可獲得某監測點PM2.5中的汽車尾氣占比。如果將這種質譜儀(yi) 放在一輛車上進行巡航，就能快速繪製出城市汙染情況的“地圖”。

質譜儀(yi) 的使用，為(wei) 人類生活帶來了積極的影響，並且隨著該領域的不斷發展進步，在不久的將來，質譜儀(yi) 一定會(hui) 進一步走入人們(men) 的視野，為(wei) 人類做貢獻。

四、“做中國人的質譜儀(yi) ”

科學儀(yi) 器行業(ye) 是典型的高附加值、技術密集型產(chan) 業(ye) ，涵蓋光譜儀(yi) 、質譜儀(yi) 、材料測試儀(yi) 等。其中，質譜儀(yi) 作為(wei) 實驗分析儀(yi) 器的重要分支，是測量物質原子量、分子量的唯一工具，被譽為(wei) “科學儀(yi) 器皇冠上的明珠”。

要製造質譜儀(yi) ，涉及多項技術和多個(ge) 學科，難度大、周期長、投入多。以前，質譜儀(yi) 研發是一個(ge) “無人區”，國產(chan) 化更是一場“持久戰”。

2000年代初，我國質譜儀(yi) 幾乎全依賴進口，年進口額達上百億(yi) 元人民幣。

經過多年攻關(guan) ，2013年，禾信迎來突破性一刻，打磨了近10年的PM2.5在線源解析質譜監測係統產(chan) 品麵世。

這套係統在全球首次實現PM2.5在線源解析，解決(jue) 了快速弄清PM2.5汙染物來源這一業(ye) 界難題，它能把解析PM2.5來源的時間從(cong) 3個(ge) 多月縮至1小時內(nei) 。目前，該監測係統已技術迭代4次，在我國200多個(ge) 城市應用。

2017年，禾信研發的在線揮發性有機物質譜儀(yi) 及單顆粒氣溶膠質譜儀(yi) ，分別於(yu) 7月和11月參與(yu) 南北極地科考，是“雪龍”號上唯一的大型國產(chan) 高端科學儀(yi) 器。

“在整個(ge) 航程觀測期間，儀(yi) 器性能穩定，檢測靈敏度高，操作便捷，數據還可以自動處理和存儲(chu) 。根據獲取數據所形成的研究成果，已在多個(ge) 國際學術期刊上發表。”第34次南極科學考察隊對儀(yi) 器予以極高評價(jia) 。

更令人振奮的是，“中國製造”高端科學儀(yi) 器首次實現出口歐美。2017年，一家美國科研機構想采購在線單顆粒氣溶膠質譜儀(yi) 。全球僅(jin) 有3家企業(ye) 研製出該儀(yi) 器，而實現批量生產(chan) 的隻有禾信。憑借卓越性能，禾信拿下了訂單。

6年前，禾信內(nei) 部實施了“揭榜掛帥”製，組建起核心技術攻關(guan) 小組。

四極杆飛行時間串級質譜聯用儀(yi) ，是生命科學、生物製藥等領域不可或缺的分析儀(yi) 器，但此前其國產(chan) 化率為(wei) 0。

這款儀(yi) 器的研發極其複雜，涉及機械、電子、軟件、真空等多學科，零部件數上千，且加工精度要控製在0.03毫米以內(nei) 、裝配精度要控製在0.05毫米以內(nei) ，還要編寫(xie) 上百萬(wan) 行的代碼，才可實現整機高效控製與(yu) 采集。

禾信研製出“中國人的質譜儀(yi) ”。

“攔路虎”不斷出現，團隊逐一化解。曆經多個(ge) 版本迭代、上萬(wan) 次數據測試，團隊成功實現整機關(guan) 鍵核心部件全部自主可控。今年5月，首台自主研發的四極杆飛行時間液質聯用儀(yi) LC-QTOF 7000麵世。

該儀(yi) 器是研究生物係統與(yu) 生命萬(wan) 象結構、功能的物質基礎——蛋白質組的重要利器。

從(cong) 最初研發兩(liang) 三款產(chan) 品，到如今每年在研產(chan) 品多達10餘(yu) 款，涉及環境監測、生物醫藥、食品安全等領域，禾信的高端科技儀(yi) 器設備國產(chan) 化之路越走越寬。

從(cong) 0提高到6%，打破了依賴進口的局麵。但要推動國產(chan) 質譜儀(yi) 器行業(ye) 良性發展，需要幾代人努力。

來源：科普中國綜合科技日報

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