我國掌握小型質(zhì)譜儀研制關(guān)鍵技術(shù)，整機研制獲得進展

今天，記者從中國計量科學研究院了解到，該院聯(lián)合清華大學等單位，歷時8年完成的“小型質(zhì)譜儀關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及整機研制”項目獲得了2010年度國家科技進步獎二等獎。該項目攻克了質(zhì)譜聯(lián)用儀相關(guān)核心技術(shù)和關(guān)鍵部件，成功研制出實驗室質(zhì)譜、車載質(zhì)譜、生物質(zhì)譜和小型便攜質(zhì)譜等6種質(zhì)譜儀及其研發(fā)技術(shù)平臺，并實現(xiàn)了四極桿質(zhì)譜儀的產(chǎn)業(yè)化，開啟了中國質(zhì)譜事業(yè)的新局面。其中3項核心技術(shù)成果為國際首創(chuàng)，3項成果達到國際先進水平，填補國內(nèi)空白。

圖1 便攜式質(zhì)譜儀


圖2 離子阱質(zhì)譜儀

       質(zhì)譜儀是將物質(zhì)粒子（原子、分子）電離成離子，通過適當電場或磁場將它們分離，并檢測其強度進行定性、定量分析的儀器。因具有直接測量的本質(zhì)和高分辨、高靈敏、大通量、高準確度的特性，質(zhì)譜儀在生命科學、材料科學、食品安全、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、國家安全等領(lǐng)域具有不可替代的作用和舉足輕重的地位。近年來，隨著國內(nèi)外質(zhì)譜技術(shù)飛速發(fā)展，質(zhì)譜儀市場需求迅猛，成為分析領(lǐng)域最重要的儀器。

圖3四極桿質(zhì)譜儀

       在我國，受質(zhì)譜儀核心技術(shù)“空心化”的制約，國內(nèi)質(zhì)譜儀市場一直被國外公司壟斷，限制了相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新。在國家科技支撐計劃和國家自然基金項目的支持下，中國計量科學研究院于2002年開展了此方面的研究。

圖4車載質(zhì)譜儀
      

       據(jù)了解，課題組從開放式質(zhì)譜儀研究實驗平臺、關(guān)鍵技術(shù)及關(guān)鍵部件入手，突破國外的技術(shù)封鎖，解決長期以來困擾我國質(zhì)譜儀研究與自主制造的瓶頸問題，建立多項達到國際先進水平的專利技術(shù)，并在質(zhì)譜儀的關(guān)鍵核心領(lǐng)域——質(zhì)量分析器和離子源方面提出了3項填補國際空白的重要發(fā)明：首次提出了“基于可獨立調(diào)節(jié)射頻電壓的多電極結(jié)構(gòu)來平衡機械誤差帶來的高階場”和“用機械形狀逼近來獲得近似完美的電場”2種質(zhì)量分析器發(fā)展新思路，首次提出利用介質(zhì)阻擋放電技術(shù)實現(xiàn)低溫等離子體電離新方法和新裝置。目前，在6種開放式質(zhì)譜儀研發(fā)技術(shù)平臺基礎(chǔ)上，3種型號質(zhì)譜聯(lián)用儀工藝樣機，已進入產(chǎn)品工藝化階段。

圖5 LC單四極桿質(zhì)譜儀

       小型質(zhì)譜儀關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及整機研制，打破了發(fā)達國家對質(zhì)譜儀領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)的壟斷，改變了國內(nèi)質(zhì)譜儀器研制落后的狀況，帶動了我國質(zhì)譜儀產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，將在我國公共安全、生命科學、生物安全、航天科技等領(lǐng)域發(fā)揮重要的支撐作用。

圖6研究團隊：方 向（左3）、張新榮、熊行創(chuàng)、江 游（前排右1）、黃澤建（左1）、張小華（左2）等