波谱量仪

日前，1月28日，科技部基础研究司发布“十四五”国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2021年度项目申报指南(征求意见稿)。　　文件中指出，2021 年，本重点专项围绕科学仪器、科研试剂、实验动物和科学数据等四个方向进行布局，拟支持45 个研究方向。在科研仪器方向的高端通用科学仪器工程化及应用开发方面共包括辉光放电质谱仪、第三代基因测序仪、超高分辨活细胞成像显微镜、核磁共振波谱仪、宽频带取样示波器、高灵敏手性物质离子迁移谱与质谱联用仪、复杂微结构三维光学显微测量仪、聚焦离子束/电子束双束显微镜、高性能流式细胞分选仪9个方向。　　其中，核磁共振波谱仪方向研究内容如下：针对化学分析、生物分子结构、代谢混合物组分等检测需求，突破超高场稳态磁体设计与制造、高精度磁共振谱仪控制、高效射频激发与接收等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的核磁共振波谱仪产品，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在化学化工、生命医学、食品制药和环境能源等领域的应用。　　相关的考核指标如下：　　磁场强度≥14 T 室温孔径≥50 mm 磁场稳定度≤9 Hz/h；磁场均匀度≤0.05 ppm 支持多核素频谱分析范围1H、13C、15N、31P、129Xe 等 射频带宽50～650 MHz；波谱频率分辨率≤0.003 Hz 射频发射通道数≥2 通道 液氦补充时间≥150 天。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于8级 至少应用于2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权 形成批量生产能力，经指定用户试用，满足用户使用要求。　　另外在核心关键部件开发及应用方面，特别详细阐述了磁共振成像低温探头方向的研究内容：开发磁共振成像低温探头，突破高密度射频 12 阵列、超低温制冷系统、低噪声前置放大等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产 权、质量稳定可靠的部件产品，实现在高场磁共振成像仪、 波谱分析仪等仪器的应用。　　考核指标：通道数≥2；扫描孔径≥2 cm；射频探头匹配 ≤-15 dB；探头温度≤30 K；前置放大器噪声系数≤1 dB；灵敏 度提高(低温/常温)≥4 倍。项目完成时通过可靠性测试和 第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪 度达到9 级；至少应用于2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量 生产能力，经指定用户试用，满足用户使用要求。　　详细内容请查看附件：“十四五”国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2021年度项目申报指南(征求意见稿).pdf

“2021年度北京波谱年会”将于2021年5月14日－16日在京召开。国仪量子将携电子顺磁共振波谱仪、量子钻石单自旋谱仪等产品设备及相关解决方案亮相本届年会，与此同时，国仪量子磁共振事业部总经理许克标博士将带来主题为《国仪量子顺磁共振波谱仪最新进展》的报告，干货满满，不容错过！为了进一步促进波谱学的健康发展，加强学术交流与合作，了解波谱新技术和交叉学科的最新进展，由北京理化分析测试技术学会波谱专业委员会主办，中国科学院大学协办的“2021年度北京波谱年会”将于2021年5月14日－16日在京召开。本次会议以“不断进步的磁共振波谱”为主题，在液体、固体、低场和成像核磁共振波谱、连续波和脉冲电子顺磁共振波谱以及国产化仪器研发等方面进行经验交流报告。会议交流形式包括大会报告、分会报告和墙报等，旨在提高波谱学开发和应用水平，推动波谱技术交流与推广。电子顺磁共振（EPR）波谱技术是现代高新技术材料的性能测试手段之一，是一项检测具有未成对电子样品的波谱方法。即使是正在进行的化学和物理反应，电子顺磁共振也能获得有意义的物质结构信息和动态信息。目前电子顺磁共振已在物理学、化学、生物学、生物化学、医学、环境科学、地质探矿等许多领域得到广泛应用。光探测磁共振技术（ODMR）以 NV 色心自旋磁共振为原理，通过控制光、电、磁等基本物理量， 实现对钻石中氮—空位（NV 色心）发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，与传统顺磁共振、核磁共振相比，具有初态是 量子纯态、自旋量子相干时间长、量子操控能力强大、量子塌缩测量实验结果直观等独特优势。报告精彩看点报告主题：国仪量子顺磁共振波谱仪最新进展报告时间：2021年5月16日 11:35-11:45报告地点：北京世纪金源香山商旅酒店金都厅讲师简介：许克标中国科学技术大学博士国仪量子磁共振事业部总经理内容概要：电子顺磁共振波谱技术是一种研究含有未成对电子物质的结构、动力学以及空间分布的谱学方法，能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。本报告以顺磁共振的仪器开发和应用为主线，介绍国仪量子（合肥）技术有限公司的顺磁共振波谱仪和基于金刚石NV色心的单自旋磁共振谱仪的最新进展。电子顺磁共振波谱仪电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance， EPR) 波谱技术是一种研究含有未成对电子物质的组成、结构以及动力学等信息的谱学方法，能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。X波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪EPR100当含有未成对电子的物质置于静磁场中时，如果对样品施加一定频率的电磁波信号，会观测到物质对电磁波能量的发射或者吸收。X波段连续波电子顺磁共振波谱仪EPR200-Plus通过对电磁波信号的变化规律进行分析，可以简析出电子以及其周围环境的特性，从而可以进行物质结构的分析以及其他应用。含有未成对电子的物质分布广泛，如孤立单原子、导体、磁性分子、过渡金属离子、稀土离子、离子团簇、掺杂材料、缺陷材料、生物自由基、金属蛋白等；许多物质本身不含有未成对电子，在受到光激发后会产生未成对电子。因此电子顺磁共振技术广泛应用于物理、化学、生物、材料、工业等领域。 台式电子顺磁共振波谱仪EPR200M量子钻石单自旋谱仪量子钻石单自旋谱仪是一台以NV 色心自旋磁共振为原理的量子实验平台。该谱仪通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对钻石中氮—空位（NV 色心）发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，与传统顺磁共振、核磁共振相比，具有初态是 量子纯态、自旋量子相干时间长、量子操控能力强大、量子塌缩测量实验结果直观等独特优势。 量子钻石单自旋谱仪量子钻石单自旋谱仪具有超高灵敏度与纳米级超高分辨率，可以完成单分子、单细胞的微观磁共振谱学和成像，同时可以运行在室温大气条件下，对于生物样品有良好的兼容性。该谱仪具备高保真度量子自旋态调控技术，通过自主研发的50 ps 时间精度脉冲发生器以及宽带高功率微波调制器件，能够实现对自旋低噪声、高效、快速的量子相干操控。与谱仪配套的高智能化控制与信号采集软件，能够实现自动光路调节、自动磁场调节以及长时间的无人值守自动测样实验，是科研实验的最好搭档。

p　　事件回顾：2018年12月17日，北京大学北京核磁共振中心发布了一则《关于终止与布鲁克中国区业务往来的声明》，直指布鲁克(中国)公司的售后服务问题，宣布将终止部分合作。此事件一出，引起业界关于售后服务的大讨论，甚至两会代表也多次呼吁支持国产仪器。经过多方努力及多次沟通，2019年2月21日，中国物理学会波谱学专业会核磁用户维权特别委员会与布鲁克BioSpin集团的联合声明中，布鲁克BioSpin集团在声明中表示，对用户在售后服务中遭遇到的各类问题表示歉意，并提出相应的改进计划。/pp　　北京理化分析测试技术学会波谱专业委员会理事长、清华大学杨海军高工说，去年北大核磁中心维权事件是核磁领域的“五四运动”，虽然事情已经暂时告一段落，但是其后续的影响一直存在。2019北京波谱年会专门设置了波谱当自强@技术& 售后讨论环节，希望大家在此环节畅所欲言，共同为中国波谱产业存在的问题，以及未来的良性健康发展献计献策。该环节的讨论由北京大学林崇熙副教授主持。/pp　　波谱当自强，何谓自强?又如何自强?针对这个话题，大家各抒己见，从不同方面给出了很多建议，现场气氛十分热烈。/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　练好内功 加强自身技术能力建设/strong/span/pp　　波谱当自强，首先必须练好内功。虽然国内核磁共振波谱仪台数已经不少了，但是总体使用还是差强人意，人才是一个很重要的制约因素。据反映，目前核磁领域有不少微信群、论坛等，但是大家提出的问题都很简单，这说明大家的核磁知识比较欠缺，特别是年轻人对问题的钻研深度不够。/pp　　当前很多研究生都在用核磁共振波谱仪，但相关的培训不是很充分。不少老师建议，仪器管理人员要提高自身水平，一方面，可以给学生提供更多专业的培训 另一方面，将仪器用好，真正的给科研提供解决方案，真正的有资格作为合作者在文章上署名，而不是单独的提供数据 再者，加强自身技术能力的建设，当仪器出现一些小问题可以自己动手维修，即便是自己没办法维修，至少也能与厂商的维修人员明确地沟通问题所在。/pp　　在本次波谱年会中，来自云南民族大学的王韦副教授2010年1月接手管理云南民族大学Bruker AV III 400M核磁共振波谱仪，在近十年的的维护过程中，多次单独处理了仪器重大故障，包括维修IPSO主板，IPSO电源，功放电源，BBO探头，没有因维修的原因请工程师上门，没有购买Bruker的任何维修配件，为单位节省了数十万的维修费用和外送测试费用。这一案例在会议中引发了热烈的掌声。/pp　　针对国内核磁共振波谱仪的应用现状，林崇熙建议，大家可以整理各品牌核磁的维修小经验，整理成小册子，供大家参考，并成立维修咨询小组，方便国内核磁用户。不过，也有老师认为，波谱当自强不是不让厂商维修。因为，自己动手维修，对厂商其实是一件好事，相当于减轻了厂商的负担，此举可以降低厂商售后服务的成本，并不能让他们降低维修费用。/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　增加市场参与者数量 支持国产仪器发展/strong/span/pp　　讨论中，大家一致认为，中国核磁市场需要良性竞争，不管是国产的还是进口的，多几个参与者，就不会造成垄断。很多老师直言：在核磁领域，用户售后维权这是第一次，但是可能不是最后一次，大家不希望再次发生这样的事情。/pp　　波谱当自强，国产当自强。当前，国产科学仪器中很多都被进口产品垄断，作为高技术含量的核磁共振波谱仪尤甚。据悉，截至2018年，中国核磁共振波谱仪的市场保有量约为1800台，美国瓦里安(Varian)占有量约为300台，日本电子(JEOL) 50台，武汉中科牛津波谱50台，剩下1400台基本由德国布鲁克(Bruker)公司生产。针对这种情况，如何提升国产仪器的核心竞争力，提升国产核磁共振波谱仪的技术实力迫在眉睫。/pp　　据悉，本次波谱年得到了9家仪器公司的大力支持，其中苏州纽迈分析仪器股份有限公司、上海寰彤科教设备有限公司、武汉中科牛津波谱技术有限公司等国产仪器厂商参与积极性很高，进口核磁公司只有日本电子参加。/pp　　北京波谱年会前，杨海军与仪器信息网沟通过程中曾表示，目前，国产波谱仪器发展迅速，售后服务等具有明显的本土优势。虽然由于现阶段用户较少等原因，用户对国产仪器的认识和接受度不是很高，不过，随着用户数量的增加，以及仪器性能的不断提高，未来国产波谱仪器企业具有巨大的发展空间。/ppspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　　引入第三方维修 配件是难题/strong/span/pp　　在讨论过程中，售后维修依然是焦点。很多人建议，市场上应该成立多家第三方维修公司，包括零部件配件企业。从售后、生产等各个方面建立起多家企业良性竞争的局面。/pp　　针对之前出现的售后维权事件，中国物理学会波谱学专业会核磁用户维权特别委员会与布鲁克BioSpin集团的联合声明中也明确表示，布鲁克支持用户使用第三方的维修服务。对于第三方维修，日本电子也不反对。他们建议大家在保修期内由原厂家负责保修，保修期外可以通过第三方维修。他们愿意教给用户方法，鼓励大家自己动手。/pp　　虽然可以由第三方提供维修服务，但是配件的通用性是目前很难解决的问题。武汉中科牛津波谱技术有限公司的代表表示，如果国内的核磁用户需要帮忙，中科牛津很乐意帮助大家，在谱仪的升级改造、搬迁方便都没问题。但是由于上下游的限制，在零部件的互通性方面存在一定的问题。/pp　　不过，据反映，目前虽然第三方很难购买到相关的配件，而且配件的接口也大都不通用，但是用户可以直接从厂商那买到。用户购买，然后自己动手或者找第三方维修进行更换或许是一个可以选择的途径。/ppstrong　　后记：/strong/pp　　相对于很多分析仪器，核磁共振波谱仪后续的维修和维护要麻烦很多，维修费用及配件更换成本，及对专业技术的要求也很高。讨论的过程中，与会老师也进行了客观的分析：从仪器用户的角度，我们希望仪器出现问题的时候，在能接受的价格范围内获得最快的维修。但是，很多时候很难达到这样的效果，这就要求我们应该更多的了解仪器及仪器的使用，避免三天两头出现问题；另一方面，一些小问题可以自己解决，没办法解决的情况下也可以与售后人员进行详细的沟通，争取让维修人员了解清楚问题之所在。/pp　　而从企业的角度，他们在售后维修人员的数量，特别是高专业技能维修人员数量的限制也是导致维修等售后难以让大家满意的一个重要方面。作为企业代表，日本电子在现场表示，“我们也不希望用户购买了仪器之后，我们在服务上赚多少钱。我们的售后维修人员也不愿意多次出差跑现场，我们希望可以带着部件一次性修好，所以也希望大家也能多理解一下我们的工程师。”/pp　　最后，杨海军总结说，从长远的角度来说，中国肯定要自己造核磁共振波谱仪，但是在还不能完成这个使命的时候，目前关键是怎么样用好。他形象的比喻说，核磁仪器就像是我们买了一架钢琴，不仅要提高自身能力，有问题自己动手调试，更重要的是要用好。如果钢琴非常好，但是弹奏不出动听的音乐，那就是我们的失职。/pp　　俗话说：“少年强，则国强”，对于整个波谱界来说，青年学者代表着波谱的新生力量， 5月19日，“2019年度北京波谱年会”的第二天，会议设置了青年论坛环节，旨在给青年学者提供一个展示自我的平台，加强青年学者之间的交流，现场交流十分热烈。“波谱当自强”也是“青年当自强”，有这样一批又一批极具朝气及创造力的青年人，我们已经踏上了波谱当自强的新征程!/pp　　相关链接：a href="https://www.instrument.com.cn/news/20190519/485466.shtml" target="_blank" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong波谱当自强，青年当自强——2019年度北京波谱年会圆满结束/strong/span/a/p