光学比较仪的原理

质量比较器/仪主要应用于：砝码的检定、国家标准质量实验室、法定的计量检定机构、校准实验室等，目前，在工业质量领域质量比较仪也越来越显示出其重要性，比如：质量标准的密度和体积的测定、由于机械作用而导致的涂层的磨损、化学工业中的大滤膜称量和涂层称量、贵重气体的气体填充称量、涡轮叶片的称量等。 　　为不断提高中国测试技术研究院(以下简称“中测院”)砝码质量比较仪检测技术水平，力学研究所于2022年底启动了全自动质量比较仪实验室技术改造，并于2023年2月完成全自动高等级砝码检测实验室建设，测量范围达1mg～50kg。 　　该实验室建成后，提升了中测院高等级砝码检测技术水平和能力，进一步提高了检测工作效率，为西南乃至全国的高等级砝码准确检测提供了可靠的技术支持。中国测试技术研究院是四川省人民政府直属公益二类科研事业单位，是集法定计量技术机构、第三方检测与校准机构、测试技术与标准研究机构三位一体的国家级综合性研究院。除开展计量科学及应用技术研究外，中测院面向全社会企事业单位开展计量检定校准、产品检验检测、工程测试与评价等，为企业保障和提升产品质量以及技术创新提供技术服务；受政府委托承担计量检定、计量比对、产品抽检、型式评价等法制计量工作，为政府履行监督职能，依法科学行政提供技术支撑。

附件下载：《质量比较仪校准规范》 征求意见稿.docx《质量比较仪校准规范》 修订编制说明.doc《质量比较仪校准规范》意见汇总表.docxZ-公开征求意见的函.docx全国质量密度计量技术委员会2024年2月29日

梅特勒托利多集团研发生产的中国第一台全自动四工位质量比较器AX64004落户上海　　2009年11月中旬对上海市计量测试技术研究院(SIMT)及中国计量界来说是一个不平静的日子，中国第一台由瑞士梅特勒托利多集团研发生产的最大载荷高达64kg，可读性达到0.1mg的全自动四工位质量比较仪AX64004终于落户于上海。　　上海市计量测试技术研究院是我国最早建立的计量检定专业机构之一，也是上海地区唯一由国家授权的公益性、综合性国家法定计量检定机构，迄今已走过了80多年的历程。上海市计量测试技术研究院长期致力于计量技术、检测技术、分析测试技术和方法、技术规范和方法以及应用技术等方面的科学研究，平均每年承担并开展的科学研究课题约50项。 　　为了提高我国的计量检定和检测技术水平，上海市计量测试技术研究院在计量基标准器的研制和建立中也不断取得成绩，研制并建立的部分计量基准、计量标准装置已经达到了国内或国际同类装置的先进水平。　　AX64004可用于校准E1、E2等级的砝码，检测范围可覆盖1kg-50kg，也可用于检测其它非标砝码及应用于高精度配气等领域。它的成功落户进一步表明了上海市计量测试技术研究院“开拓创新、服务社会、持续不懈努力、不断进取、立足上海、寻求新发展”的宗旨。　　梅特勒托利多集团作为称量领域的领导者一直默默地在支持和协助中国计量事业的发展，为中国的计量客户提供最完美的解决方案。

01简介对工艺验证使用生命周期的方法，是行业的最佳实践，通过对工艺的理解来改善质量，是运营效率提升的基石。证明资本的合理支出，是实施高效技术的重要的第一步，通常取决于对投资回报率（ROI，Return on Investment）的确定。投资回报率的定义是投资者从某些资源中获得的收益。投资回报率可以通过增加利润、降低成本、提高生产率、甚至降低企业风险来评估。如果企业考虑用总有机碳TOC（Total Organic Carbon）分析法取代高效液相色谱HPLC（High Performance Liquid Chromatography）分析法进行清洁验证CV（Cleaning Validation），上述因素都是在确定投资回报率时必须考虑的。虽然上述因素的分析结果都支持用TOC分析法来进行清洁验证，但它们也可能是主观的，难以量化。一种比较容易量化投资回报率评估的方法就是比较仪器的运营成本。本应用文献比较了分别用HPLC和TOC分析法时的仪器购置成本、年维护成本、年操作成本，得出了用TOC分析法进行清洁验证时所能够节省的费用。02比较中的假设前提在比较HPLC和TOC分析法时，必须先确定几个参数才能使比较具有等效性。首先，HPLC和TOC仪器的测量通量必须固定为每年2500个样品，每个样品重复测量3次，这就相当于每年2000小时的工作总量为7500次测量。HPLC和TOC仪器都需要操作员来运行样品。在这方面HPLC和TOC有一个明显的区别，就是HPLC的操作和数据分析更为复杂，需要更高技能的操作员来完成，因而HPLC的人工更贵。但为了便于比较，本文献采用相同的人工成本。03仪器成本表1显示了TOC和HPLC仪器的相对资本成本。Sievers M9 TOCHPLCM9实验室仪器自动进样器DataPro2软件集成HPLC仪器HPLC软件厂商建议零售价：99%厂商建议零售价：100%表1：TOC和HPLC仪器的相对资本成本比较最经济可比的HPLC仪器具有集成配置，仪器的组成部分包括一台4通道脱气机、四通阀、泵、高容量自动进样器、柱温箱、紫外检测器。该配置的HPLC仪器专用于高通量质量控制实验室。TOC仪器的配置为Sievers M9实验室型TOC分析仪和Sievers自动进样器。除硬件外，成本还包括操作这两种仪器的必要软件。04维护成本HPLC仪器的制造商在其网站上建议了年度预防性维护部件1，及其价格2。建议的维护项目视HPLC的服务年数而定，表2中的项目按年计算，以便得出正确的年度维护成本。Sievers M9 TOCHPLC维护套件包括：酸剂（2）氧化剂（4）紫外灯（2）泵头（2）树脂层吸入式过滤器组件柱塞密封圈（2）柱塞支架组件（2）隔膜（2）样品入口止回阀（2）样品出口止回阀（2）空气过滤器侧部空气过滤器前部LPV转子LPV定子HPV转子HPV定子检测器空气过滤器计量泵密封圈针针密封圈100 μL样品环路水流池垫片紫外灯总计75%总计100%表2：TOC和HPLC仪器的年度预防性维护部件和价格比较2本文仅比较TOC和HPLC仪器的年度维护部件价格。当服务工程师进行维护时，还会产生人工费用，而此比较中不包括人工。HPLC和TOC在维护方面有一个明显的区别，就是HPLC的预防性维护操作更加复杂和费时，因此HPLC的总维护成本更高。05操作成本分析仪器的年成本构成主要是操作成本，其中括耗材、试剂、人工，而人工是其中最大的开支。对于TOC分析来说，在正常工作模式下，7500次测量的样品运行时间为500小时。对于HPLC分析来说，情况较为复杂，因为方法的分析时间视分析物的化学性质、基质、色谱柱、试剂、压力不同而定，差别很大。按照保守估计，HPLC的样品运行时间如下：每次样品重复测量时间为5分钟，7500次样品测量的运行时间共为625小时。假设仪器操作员的单位人工成本相同，仅人工支出一项，TOC分析法每年就能节省20％的人工成本，如表3所示。_Sievers M9 TOCHPLC时间500小时625小时总计80%100%表3：TOC和HPLC每年7500次测量的操作员人工成本比较Sievers M9 TOCHPLC样品瓶样品瓶2色谱柱3HPLC级水4HPLC级甲醇4总计81%总计100%表4：TOC和HPLC仪器的年耗材成本比较06讨论在综合考虑维护成本、人工成本、耗材成本之后，HPLC和TOC分析法的成本计算比较就突显了使用TOC进行清洁验证的优势（见图1）。图1：用HPLC分析法和Sievers M9 TOC分析仪进行清洁验证时的年运营成本比较表5列出了用单台TOC分析仪和HPLC仪器进行清洁验证时的可以量化的结果差别。图2是运营成本的节省比例和节省项目。Sievers M9 年运营成本节省量仪器购置支出节省1%维护成本节省25%耗材成本节省19%人工成本节省20%总运营成本节省12%表5：用TOC代替HPLC进行清洁验证的年运营成本节省比例图2：用TOC法代替HPLC法进行清洁验证的总运营成本节省量上述数字并未直接显示仪器工作效率的提高以及实验室和人员的合理利用所带来的生产效率的提高。生产效率的提高幅度因不同企业而异，能够帮企业显著增加收入。07结论在对分别用HPLC仪器和TOC分析仪进行清洁验证的比较中，本应用文献对HPLC的操作成本做了保守和有利的假设。即便本文在例子中对HPLC的成本做了有利的假设，比较结果还是显示出Sievers M9 TOC分析仪的总运营成本更低廉。如果仅同HPLC的成本相比，运行量为7500次测量的Sievers M9实验室型TOC分析仪的成本回收期不到3年。如果让Sievers M9 TOC分析仪满负荷工作，仅按节省的成本计算，分析仪的成本回收期在1年以内。TOC分析法能够节省运营成本，并且提高生产效率、降低人工支出、以及通过理解工艺来改善风险管理，因而成为监管机构和行业领先者首选的清洁验证方法。在同HPLC 的比较中显示，Sievers M9实验室型TOC分析仪在进行清洁验证时的仪器购置成本、维护成本、操作成本都更加低廉。参考文献Shimadzu Liquid Chromatography LC Consumables Catalog. 2017 Catalog. Retrieved November 19, 2017, from https://www.ssi.shimadzu.com/products/literature/hplc/SSI-LC10-2017.pdfShimadzu Scientific US Webstore. Retrieved November 19, 2017, from https://store.shimadzu.com/ShodexHPLC Webstore. Retrieved November 19, 2017, from https://www.shodexhplc.com/product/shodex-c18-4c/Sigma-Aldrich Webstore. Retrieved November 19, 2017, from http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/34860?lang=enion=US◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

科众精密-光学接触角测量仪原理 接触角是液体在液固气三态 交接处平衡时所形成的角度，液滴的形状由的表面张力所决定，θ 是固体被液 体湿润的量化指标，但它同时也能用于表面 处理和表面洁净的质量管控，表面张力 液体中的分子受到各个方向 相等的吸引力，但在液体表面的分子受到液体分子的拉力会大于气体分子的拉力，所以 液体就会向内收缩，这种自发性的收缩称之为表面张力 γ。对于清洗性，湿润度，乳化作用和其它表面相关性质而言，γ 是一个相当敏感的指标 悬垂液滴量测法悬垂液滴测量能提供 一个非常简便的方法来量测液体的表面张力 (气液接口) 和两个液体之间的接口张力 (液液接口) ，在悬垂液滴量测法中，表面张力和界面张力值的计算是经由分析悬吊在滴管顶端 的液滴的形状而来，接触角分析可依据液滴的影像做 杨氏议程计算 表面张力和接口张力。这项技巧非常的准确，而且在不同的温度和压力下也可以量测。 前进角与后退角使用在固体基板上的固着液滴可以得到静态的接触角。另外有一种量测方式称之为动态接触角，如果液固气三态接触的边界是处于移动状态，所形成的角度称之为前进角与后退角，这个角度的求取是由液滴形状的来决定。另外，固体样品的表面张力无法被直接量测，要求取这个值，只要两种以上的已知液体, 就可求得固体表面的临界表。以下是通过接触角测量仪测量单位济南大学材料学院设备序号5设备名称接触角测定仪 数量1调研产品（品牌型号）科众KZS-20共性参数1. 接触角测量范围：0～180°，接触角测量分辨率：±0.01°，测量精度±0.1°。2. 表界面张力测量范围和精度：0.01～2000mN/m，分辨率：±0.01mN/m。3. 光学系统：变焦镜头（放大倍率≧4.5倍），前置长焦透镜，通光量可调节。4. 高清晰度高速CCD，拍摄速度可达1220张图像/S，像素最高可达2048 x 1088。5. 光源：软件可调连续光强且无滞后作用的光源。6. 注射体积、速度可以软件进行控制；注射单元精度≤0.1uL；注射液体既可通过软件，亦可通过手动按钮控制液体注射。7. 注射单元调节：注射单元可进行X-、Y-、Z-轴准确调节；8. 整个注射单元支架可以旋转90°调整。9. 滚动角测量：自动倾斜台（整机倾斜），可调节倾斜角度范围≥90°，可测量滚动角。10. 接触角拟合方法：宽高法、椭圆法、切线法、L-Y法11. 动态接触角计算：全自动的动态接触角测量，软件控制注射体积、速率、时间，自动计算前进角和后退角。12. 表面自由能计算：9种可选模型计算固体表面自由能及其分量，分析粘附功曲线、润湿曲线。13. 具有环境控温功能，进行变温测试(0-110 oC), 分辨率0.1K。14. 品牌计算机: i7 4790 /8GB内存/1TB（7200转）硬盘/2G独立显卡/19英寸液晶显示器/DVD刻录光驱。15. 必备易耗品（供应商根据投标产品功能提供）16. 另配附件，要求：进口微量注射器3个，备用不锈钢针6根，一次性针头100根、适合仪器功率的稳压电源（190-250V）1台、配置钢木结构实验台( C型钢架、钢厚≥1.5mm，长2m、宽0.75m，板材采用三聚氰胺板，铝合金拉手，铰链采用国际五金标准，抽屉三阶式静音滑轨、抽屉负重≥25KG，含专用线盒，可安装5孔或6孔插座，优质地脚)。17. 售后服务：自安装调试验收完毕后之日起24个月内免费保修；每年提供至少一次的免费巡检。

工作原理仪器使用 220V、100W，色温为 2750±50K 的内磨砂乳壳灯泡为标准光源。光源光经由乳白色玻璃片和日光滤色 33 玻璃片滤色后，所得到的标准光的光谱特性类似于自然光。标准光经由平面反射镜，棱镜组成二条平行光束，其大小形状完全相同，分别均匀地照射在标准色盘的颜色玻璃片上和比色管的试样上。标准色盘上有 26个 Ø14光孔，其中 25顺序装有(1～25)色号的标准颜色玻璃片，第 26孔为空白，色盘安装在仪器右侧由手轮转动。试验时用于选择正确的标准颜色。比色管为内径 Ø32毫米，高（120～130）mm的无色平底玻璃管。比色管由仪器顶部的小盖位置放入。观察目镜由凹镜和分隔栅组成，在目镜中可同时看到二个半圆色，其左边的为试样颜色。其右边的为标准色颜色，光学目镜具有光线调节和调焦能力，使用方便。仪器的维护1，光学目镜系统，已经调焦和光线调节正确，使用时不宜多动，如需调整需专业人士调整，或返修厂家。2，标准颜色玻璃片每隔半年，须用 SH/T0168规定的标定比色液作校验一次如发现色片颜色与相当色号的比色液颜色相差达一个色号时，应更换新的色盘或送请制造厂重新标定。3，请勿随意拆卸目镜。4，目镜表面附着脏物，影响观察，客户只能做简单处理，将目镜从仪器上取下，倒放在干净的平台上，用洁净的洗耳球，轻吹目镜表面，如问题未解决，必须返厂处理，或请专业人员进行清理。相关仪器ENDBT-0168石油产品色度测定仪符合SH/T0168-92标准,可与GB6540的16个色号相对应，适用于测定润滑油及其他石油产品的颜色。测定时将欲测定的石油产品试样注入比色管内，然后与标准色片相比较就可以确定其色度色号。仪器特点1、仪器由标准色盘、观察光学镜头、光源、比色管组成2、采用磨砂乳壳灯泡为发光源3、光源经滤色后能分别均匀照射在标准色盘的颜色玻璃片和比色管4、光学目镜具有光线调节和调焦能力，使用方便技术参数比色管内径：Φ32mm 高:120～130mm环境温度：5℃～40℃相对湿度：≤85%电源电压：交流220V±10% 50Hz±10%功率消耗：500W标准色盘：26个Φ14光孔， 25个分别顺序装有1-25色号的标准颜色玻璃片，26孔为空白。色 度： 1～25号外形尺寸：400mm×320mm×295mm仪器重量：21kg

荧光检测仪是一种同时分析包括黄金(Au)等24种元素的仪器。应用在生物化学、生物医学、环境化工等部门。那么我们对于小白的我们，为了购买一台荧光检测仪，需要注意什么?和荧光检测仪选购误区。接下来和一六仪器了解。　　首先要判断一台原子荧光检测仪的级别。技术指标是决定一台原子荧光光谱仪级别高低的根本。技术指标越好，其级别越高。其次，在同等级别的基础上要衡量比较仪器的配置与功能。功能多，配置高的仪器在相同级别下档次就高。　　一个选购误区是非常值得注意的，就是以某个系统部件的性能来断定整台仪器的级别。这种以偏概全的断定方式是不科学的，也是非常不可取的。因为一台原子荧光光谱仪是由多个系统所组成，只有在各系统良好的配合使用下，仪器才能达到理想的使用效果。类似于木桶原理的短板效应。　　在能满足检测要求后，根据相应需要选择不同的配置，这里要有6看：　　一、看耐用性与使用的方便性：是否易操作，易维护。　　二、看测试速度：多长时间测试一个数据，是否能做到省时，。　　三、看操作软件的友好性：操作软件是否界面友好，方便实用。　　四、看售后服务：售后服务人员是否能在帮助安装调试的同时帮助解决测试样品的方法及仪器使用时所出现的问题。　　五、看扩展功能：选购的仪器能否与任何型号的液相色谱进行无缝对接，扩展形态分析 能否升级拓宽检测元素范围。　　六、看价格：选购的仪器价格是否合理，是否能够接受。　　以上就是一六整理分享的关于荧光检测仪选购误区及选购时需要注意的六点。想了解更多相关资讯，欢迎持续关注。

按照国家标准化工作管理规范，中国仪器仪表学会制定满足市场急需、反映先进专业技术水平、具有我国自主知识产权的团体标准。近日，中国仪器仪表学会发布了“拟立项（金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪）CIS标准的公示通告”。申请项目名称：金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪项目申报单位：杭州谱育科技发展有限公司激光诱导击穿光谱法（Laser-induced breakdown spectroscopy；LIBS）：通过激光烧蚀待分析物质形成等离子体，其中处于激发态的原子、离子或分子向低能级或基态跃迁时，向外发射特定能量的光子，形成特征光谱，进而获得待分析物质的化学成分或其他特性。激光诱导击穿光谱技术以其无须对块状固体样品预处理，快速、无损、可进行多形态分析以及无辐射危害等特点成为近年来研究的热点，可应用于金属材料化学成分分析、煤炭分析、生物样品分析等领域。但当前在金属材料分析领域分析用的激光诱导击穿光谱仪没有明确的标准来规范此类产品性能和使用安全性等重要参数，导致设备性能良莠不齐，致使不同厂商仪器的性能无法进行比较，仪器用户在采购、比较仪器时缺乏科学依据。目前现行的标准中，GB/T 38257-2019规定了激光诱导击穿光谱法的术语和定义、基本原理、试验条件、设备及装置、样品、试验步骤、数据处理和试验报告。为了规范激光诱导击穿光谱仪自身性能的测定方法，统一有关专业术语，制定仪器性能检测的依据，使检测机构、仪器用户及生产厂家在检校激光诱导击穿光谱仪时有统一的标准方法，杭州谱育科技发展有限公司申报制定团体标准《金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪》。该标准的制定将助力我国激光诱导击穿光谱及其在金属行业的发展及应用。据查询目前国际上没有相同的国际标准。制定该标准目前不存在知识产权方面的问题。

RGM手表公司是由美国手表制造商罗兰墨菲创立的。他的职业生涯和对钟表(计时设备的艺术或科学)的兴趣始于十几岁时在一家钟表公司做兼职工作时。后来，他进入了鲍曼制表技术学校，1986年他被WOSTEP(瑞士制表师培训和教育计划)录取。完成WOSTEP后，他在汉密尔顿手表公司的产品开发工作，直到他创建了RGM手表。RGM手表销售是在个人一对一的基础上进行的。参观该公司的客户和潜在客户经常会受到罗兰• 墨菲本人的欢迎。他在谈到客户经常要求的定制设计功能时，分享了自己对经典手表设计、创新和工艺的热情。RGM拥有一支11人的团队，每年生产“几百块”手表，根据设计和材料的不同，手表的价格从3500美元到9.5万美元不等。 进入RGM工厂，您会立即被多个经典的钟表匠长椅和一些古董玫瑰发动机车床包围。这些百年的车床可以生产复杂和华丽的金属图案使用切削雕刻技术。RGM表的这种水平的装饰细节对客户是非常诱惑的。 在开始时，由于缺乏合适的金属加工机械来生产非常小的零件，也没有精密的非接触测量手段，RGM产品的开发往往非常缓慢。瑞士的公司有这些设备，但对与一家没有经验的初创公司合作没有特别的兴趣——尤其是这样一家来自美国的公司。凭借进取的决心，在当地一家机械修理店和一批二手金属加工机械的帮助下，墨菲于2007年推出了Caliber 801机械运动系统。“在我们能够依赖可靠准确的零部件之前，我们会制造小于名义尺寸孔的零件，然后制表师会修正夹具镗床上的孔… … 这是一个非常耗时的过程… … ” 在一台老式的光学比较仪上对Caliber 801的小零件进行检查和测量。这样的检查需要花费相当多的时间来定位和测量，并且不是非常自动化，但对于处理最初几个低等级的系列手表零组件已经足够了。今天，有七个版本的Caliber 801，需要对一系列复杂的零组件进行测量。这时，使组成零件始终精确就变得至关重要了。这意味着制表师在组装过程中通过使小孔变大来单独制造太耗费时间。墨菲解释说。那么他们是如何解决生产和检测的问题的呢？ 2016年6月，RGM购买了QVIStarLite150影像测量系统，用于完成之前由光学投影仪测量的尺寸和检查任务。“StarLite 150很快就展示了优势所在，这个系统可以在不需要操作人员干预的情况下持续测量小而复杂的手表部件，”微机械设计总监Benoit Barbe说。近年来，生产和机型需求增加，StarLite 150通过其与公司的3D CAD系统和数控铣床的兼容性，已经成为开发过程中不可或缺的检测手段的一部分。一旦CAD模型完成，它可以下载到影像测量系统，在几秒钟内完成测量。“我们对测量结果的准确性有很高的信心，而在使用光学比较仪时是存有疑虑的，”Barbe评论道。 “我们对StarLite 150测量系统了解得越多，我们的工作效率就越高。”StarLite150特别受到RGM制造团队赞赏的一个特点是它的VectorLightTMLED可编程环形灯。Barbe说:“高亮度的光源使得在两个盲孔之间检查尺寸变得非常快速和简单“。”定制手表功能的需求越来越大，需要独特的，复杂的设计与数控机床生产运行的数量越多。“我们现在定期测量和检查定制的微型机蚀刻，用小到0.02毫米的立铣刀。用了StarLite以后，测量变得从来没有这么简单，也没有这么准确。

精密位移传感器技术比较PIEZOCONCEPT 在其压电级中使用什么类型的位移传感器？为什么它优于其他传感器技术？PIEZOCONCEPT 使用单晶硅传感器，称为Si-HR 传感器。尽管它是应变仪传感器大系列的一部分，但它的性能优于其他两种常用技术（电容式传感器和金属应变仪）。这两种位置传感技术有其自身的特定缺点。 电容式传感器与 PIEZOCONCEPT 公司Si-HR 传感器的比较电容式传感器非常常用。他们提供了不错的表现，但他们对以下情况很敏感：• 气压变化：空气的介电常数取决于气压。电容测量将受到任何压力变化的影响。• 温度变化：同样的，空气的介电常数会随温度变化• 污染物的存在以上所有都会导致一些纳米级的不稳定性，因此如果您想实现真正的亚纳米级稳定性，则需要将它们考虑在内。即使可以对气压和温度进行校正，也无法校正其他因素（污染物、脱气）的影响。这解释了电容式传感器在真空环境中性能不佳的原因。此外，电容式传感器非常昂贵且体积庞大。因此，带有电容传感器的位移台不可能做的有像的 BIO3/LT3 这样薄，即使设计的好也会在稳定性方面进一步牺牲性能。因为它是一种固态技术，所以Si-HR 传感器的电阻不依赖于气压或污染物的存在。其次，温度变化会对测量产生影响（主要是因为材料的热膨胀），但这可以通过使用传感器阵列来纠正。基本上，我们为每个轴平行使用 2 个硅传感器 - 一个用于测量，另一个用于考虑由于温度变化导致的材料膨胀。金属应变计与 PIEZOCONCEPT Silicon HR 技术的比较金属应变计与我们的 Silicon HR 技术（也是应变计）之间的差异更大。金属应变计和硅传感器应变计之间存在两个巨大差异。竞争对手试图说所有的应变仪都具有相同的性能，因为它们测量的是应变。这是不正确的。半导体应变计在稳定性方面与金属应变计有很大不同。金属应变计和Si-HR 传感器（PIEZOCONCEPT 使用）之间的第yi个区别是应变系数：半导体应变仪（Si-HR）的应变系数大约是金属应变仪的 100 倍。更高的规格因子导致更高的信噪比，最终导致更高的稳定性。 更重要的是，第二个区别是金属应变计不能直接安装在弯曲本身上（即实现运动的地方）：金属应变计必须安装在某种“背衬”上。因此，它必须安装在执行器本身上，因为您没有足够的空间将其安装在挠性件上。仅在执行器上测量的问题是压电执行器有很多缺陷......存在蠕变或滞后等现象。因此，由于压电执行器的伸长不均匀，因此仅测量执行器的部分伸长率并不能精确地扣除其完全伸长率。通过对弯曲本身进行测量，我们不会遇到这种“不均匀”问题。由于上述原因，如果您比较应变计（金属）和 PIEZOCONCEPT 的Si-HR 传感器，在信噪比和稳定性方面存在巨大差异。 关于法国PIEZOCONCEPT公司 PIEZOCONCEPT 是压电纳米位移台领域的领宪供应商，其应用领域包括但不限于超分辨率显微镜、光阱、纳米工业和原子力显微镜。其产品已被国内外yi流大学和研究所从事前沿研究的知名科学家使用，在工业和科研领域受到广泛好评。 多年来，纳米定位传感器领域电容式传感器一直占据市场主导地位。但这项技术存在明显的局限性。PIEZOCONCEPT经过多年研究，开发出硅基高灵敏度位置传感器（Silicon HR）技术，Si-HR传感器可以实现更高的稳定性和线性度，以满足现代显微镜技术的更高分辨率要求。 PIEZOCONCEPT的目标是为客户提供一个物美价廉的纳米或亚纳米定位解决方案，让客户享受到市面上蕞高的定位准确性和稳定性的产品使用体验。我们开发了一系列超稳定的纳米定位器件，包含单轴、两轴、三轴、物镜扫描台、快反镜和配套器件，覆盖5-1500um行程，品类丰富，并提供各类定制化服务。与市场上已有的产品相比具有显着优势，Piezoconcept的硅传感器具有很好的稳定性、超本低噪声和超高的信号反馈，该技术优于市场上昂贵的高端电容传感器。因此，我们的舞台通过其简单而高效的柔性设计和超本低噪声电子器件提供皮米级稳定性和亚纳米（或亚纳米弧度）本底噪声。更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商，代理品牌均处于相关领域的发展前沿；产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务。

人类的视力有极限吗？最近，科学家在实验中运用新技术，通过光学仪器矫正人的视力，有的被试者的视力甚至达到了2.0。　　新技术为“超视力”提供可能　　中国科学技术大学周逸峰小组与中科院成都光电所张雨东小组合作，创造性地将视知觉训练与人眼自适应光学技术结合起来。在实验中，他们对20岁左右的正常被试者测量视力等视功能后，让他们每天参加一小时的视觉训练。这种训练，即在自适应光学系统上，呈现一种高空间频率光波的黑白条纹图像，让被试者根据要求完成图像的检测任务。训练程序根据完成任务情况，自动调控图像参数，使之维持在一定的难度水平上。如此反复多次，坚持10—12天，每天1小时左右。　　周逸峰指出，“这项实验反映了在一定的条件下，经过学习，成年神经系统对图像识别的能力可大大提高。即便是发育成熟后，正常成年视觉神经系统仍具有相当程度的可塑性。不过，这些可塑性的发挥，受限于人眼的光学系统质量。”　　据专家介绍，人眼的光学系统，除了存在近视、远视等“低阶像差”外，还存在难以用普通手段测量和矫正的“高阶像差”。研究小组对被试者进行高阶像差的矫正，使之拥有较理想的人眼光学系统，在此基础上配合视知觉训练，让被试者的视力有了明显的提高，有的甚至达到了2.0及以上的视力。据介绍，他们的“超视力”在5个月后复测时仍可保持。该研究成果可用于探索新的治疗方法，来提高视力低下患者的视功能，也为达到“超视力”提供了可能。　　目前还处于临床阶段　　关于这项技术的最新应用情况，周逸峰在接受采访时介绍：“目前，我们与合作单位中科院光电技术研究所一起正在进行面向临床应用的产品开发和推广，已经研制出自适应光学视力治疗仪，7月份进入医院进行临床试验，在国家药监局审批注册后即可上市用于临床。”同时，周逸峰还指出：“这项技术还处于临床试验阶段，从之前测试的结果来看，效果比较显著，但由于临床试验受到各种因素的制约，不能保证每次试验都达到预期效果。”　　对此，焦永红指出，“自适应光学技术属于高科技，作为一种辅助的装置，它主要从两个层面推动眼科技术的发展。其一，让使用设备的医务人员可以更清楚地分析数据；其二，可以让病人接受的手术更加精准。目前，它仍属于前瞻性的研究。”　　关于视知觉训练，焦永红则认为：“视知觉训练主要通过锻炼肌肉的灵敏度，通过反复刺激的方法来训练人的能力。这项训练比较主观，而且需要坚持。因此，被试者的视力恢复水平可能因人而异。”　　不过，任何一项新技术的发展都是不断尝试、不断推新的过程。屈光手术自90年代初期试用以来，已经发展成熟，这一技术通过改变人眼的光学系统，使得人眼视力水平得到很大改善。焦永红认为：目前，自适应光学技术还处在临床适应阶段，从原理上说，这项技术可以辅助临床试验，让手术更加精准。　　是否具有“超视力”不重要　　那么视力的优劣该如何测定呢？2.0的视力是怎样的“超视力”呢？　　目前国内有两种视力表记录法：小数记录法、五分记录法。一般情况下，正常裸视力能达到1.0，也就是5.0。小数记录法的1.5，2.0分别相当于五分记录法的5.2，5.3。　　对于视力有限性的问题，北京同仁医院眼科中心眼肌科主任焦永红指出：“人的视力受限于最小视角，它是指视网膜视觉细胞能分辨的最近距离的两点对眼的最小夹角。”视力表是根据视角的原理制定的。正常人眼能看清最小物体的视角为1分视角，又称最小视角。　　焦永红认为，“人的视力是有极限的，单纯通过视力表的指标来衡量人的视力的优劣并不是目的。1.5的视力已经是正常视力，不同衡量体系得出的结论也不同。衡量视力水平，不能光看指数，还要看眼睛各个方面是否协调一致。关键在于眼睛的健康，无各种眼科疾病，这才是我们追求的目标。至于是否是2.0这样的"超视力"并不重要。”　　焦永红说：“视力检查是一种知觉检查，具有较强的主观性，一些其他的因素，也会影响到检查结果。”常见的影响视力检查准确性的因素有：光线，比如灯箱老旧、光源亮度不达标、面板刮花、检测地点周围光线昏暗等；环境，如周边环境吵闹、噪音大等；此外，如果在感冒、发烧或服药期间，视力也可能下降。　　中国人民解放军第二炮兵总医院眼科主任医师蔡春梅介绍说：“目前所测的视力主要为远视力，被试者离视力表5米。视力达到2.0，说明远视力很好，不排除有其他眼睛问题的可能，没有一个评论视力优劣的绝对指数，普通人达到1.0的视力就是正常视力。”　　通常情况下，人们认为成人的视力不具备可塑性。就此，蔡春梅认为：“如果一个成年人存在屈光不正的问题，如近视、远视、散光等问题，通过镜片、手术矫正的方法，才可以矫正视力。”自适应光学技术也正基于此，通过仪器调整人眼的光学系统，才能够有效的矫正视力。

p style="text-indent: 2em "strong编者按：/strong如今激光粒度的应用越来越广泛，技术和市场屡有更迭，潮起潮落，物换星移，该如何全方位掌握激光粒度仪的技术和应用发展，如何更好地让激光粒度仪成为我们科研、检测工作中的好战友呢？仪器信息网有幸邀请在中国颗粒学会前理事长，真理光学首席科学家，从事激光粒度仪的研究和开发工作近30年的张福根博士亲自执笔开设专栏，以渊博而丰厚的系列文章，带读者走进激光粒度仪的今时今日。/pp style="text-indent: 2em text-align: center "strong激光粒度仪应用导论之原理篇/strong/pp style="text-indent: 2em "当前，激光粒度仪在颗粒表征中的应用已经非常广泛。测量对象涵盖三种形态的颗粒体系：固体粉末、悬浮液（包括固液、气液和液液等各类二相流体）以及液体雾滴。应用领域则包含了学术研究机构，技术开发部门和生产监控部门。第一台商品化仪器诞生至今已经50年，作者从事该方向的研究和开发也将近30年。尽管如此，由于被测对象——颗粒体系比较抽象，加上激光粒度仪从原理到技术都比较复杂，且自身还存在一些有待完善的问题，作者在为用户服务的过程中，感觉到对激光粒度仪的科学和技术问题作一个既通俗但又不失专业性的介绍，能够帮助读者更好地了解、选择和使用该产品。本系列文章的定位是通俗性的。但为了让部分希望对该技术有深入了解的读者获得更多、更深的有关知识，作者在本文的适当位置增加了“进阶知识”。只想通俗了解激光粒度仪的读者，可以略过这些内容。/pp style="text-indent: 2em "首先应当声明，这里所讲的激光粒度仪是指基于静态光散射原理的粒度测试设备。当前还有一种也是基于光散射原理的粒度仪，并且也是以激光为照明光源，但是称为动态光散射（Dynamic light scattering，简称DLS）粒度仪。前者是根据不同大小的颗粒产生的散射光的空间分布（认为这一分布不随时间变化）来计算颗粒大小，而后者是在一个固定的散射角上测量散射光随时间的变化规律来分析颗粒大小；前者适用于大约0.1微米以粗至数千微米颗粒的测量，而后者适用于1微米以细至1纳米（千分之一微米）颗粒的测量。激光粒度仪在英文中又称为基于激光衍射方法（Laser diffraction method）的粒度分析技术。/pp style="text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 176, 240) "【进阶知识1】严格地说，把激光粒度仪的原理说成是“衍射方法”是不准确，甚至带有误导性的。从物理上说，光的衍射和散射是有所区别的。“光的衍射”学说源自光的波动性已经被实验所证实，但是还没从理论上认识到光是一种电磁波这一时期，大约是19世纪上半叶。在更早的时候，人们认为光的行进路线是直线，就像一个不受外力作用的粒子作匀速直线运动那样。这一说法历史上被称为“光的粒子说”。后来人们发现光具有波动形。那个时候人们所知道的波只有水波，所以“衍”字是带水的。“光的衍射”描述的是光波在传播过程中遇到障碍物时，会改变原来的传播方向绕到障碍物后面的现象，故衍射又称做“绕射”。描述衍射现象的理论称为衍射理论。衍射理论在远场（即在远离障碍物的位置观察衍射）的近似表达称为“夫朗和费衍射（Fraunhofer diffraction）”。衍射理论不考虑光场与物质（障碍物）之间的相互作用，只是对这一现象的维像描述，所以是一种近似理论。它只适用于障碍物（“颗粒”就是一种障碍物）远大于光的波长（激光粒度仪所用的光源大多是红光，波长范围0.6至0.7微米），并且散射角的测量范围小于5° 的情形。/span/pp style="text-indent: 2em "麦克斯韦（Maxwell）在19世纪70年代提出电磁波理论后，发现光也是一种电磁波。光的衍射现象本质上是电磁场和障碍物的相互作用引起的。衍射理论是电磁波理论的近似表达。严谨的电磁波理论认为，光在行进中遇到障碍物，与之相互作用而改变了原来的行进方向。一般把这种现象称作光的散射。用电磁波理论能够描述任意大小的物体对光的散射，并且散射光的方向也是任意的。不论是早期还是现在，用激光粒度仪测量颗粒大小时，都假设颗粒是圆球形的。如果再假设颗粒是均匀、各向同性的，那么就能用严格的电磁波理论推导出散射光场的严格解析解（称为“米氏（Mie）散射理论”）。/pp style="text-indent: 2em "现在市面上的激光粒度仪绝大多数都采用Mie散射理论作为物理基础，因此把现在的激光粒度仪所用的物理原理说成是衍射方法是不准确的，甚至会被误认为是早期的建立在衍射理论基础上的仪器。/pp style="text-indent: 2em "世界上第一台商品化激光粒度仪是1968年设计出来的。尽管当时Mie理论已经被提出，但是受限于当时计算机的计算能力，还难以用它快速计算各种粒径颗粒的散射光场的数值。所以当时的激光粒度仪都是用Fraunhofer衍射理论计算散射光场，这也是这种原理被说成激光衍射法的缘由。这种称呼一直延用到现在。不过现在国际上用“光散射方法”这个词的已经逐渐多了起来。/pp style="text-indent: 0em text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/d07b19f0-4c57-4748-9d53-229c65c56d4e.jpg" title="图1：颗粒光散射示意图.jpg"//ppbr//pp style="text-indent: 0em text-align: center "颗粒光散射示意图/pp style="text-indent: 2em "激光粒度仪是基于这样一种现象：当一束单色的平行光（激光束）照射到一个微小的球形颗粒上时，会产生一个光斑。这个光斑是由一个位于中心的亮斑和围绕亮斑的一系列同心亮环组成的。这样的光斑被称为“爱里斑（Airy disk）”，而中心亮斑的尺寸是用亮斑的中心到第一个暗环（最暗点）的距离计算的，又称为爱里斑的半径。爱里斑的大小和光强度的分布随着颗粒尺寸的变化而变化。一种传统并被业界公认的说法是：颗粒越小，爱里斑越大。因此我们可以根据爱里斑的光强分布确定颗粒的尺寸。当然，在实际操作中，往往有成千上万个颗粒同时处在照明光束中。这时我们测到的散射光场是众多颗粒的散射光相干叠加的结果。/pp style="text-indent: 2em "strong 编者结：/strong明了内功心法，下一步自然会渴望于掌握武功招式。本文深入浅出地介绍激光粒度仪的原理，激光粒度仪的结构自然是读者们亟待汲取的“武功招式”。欲得真经，敬请期待张福根博士系列专栏——激光粒度仪应用导论之结构篇。/pp style="text-indent: 0em text-align: right "（作者：张福根）/p

所谓气体传感器，是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面，气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否，或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测，测量该气体在传感器附近是否存在，或在传感器附近空气中的含量。因此，在安全系统中，气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上，通常分为可燃气体传感器（常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式）、有毒气体传感器（一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式）、有害气体传感器（常采用红外、紫外等）、氧气（常采用顺磁式、氧化锆式）等其它类传感器。从使用方法上，通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上，通常分为扩散式气体传感器（即传感器直接安装在被测对象环境中，实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触）、吸入式气体传感器（是指通过使 用吸气泵等手段，将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释，又可细分为完全吸入式和稀释式等）。从分析气体组成上，通常分为单一式气体传感器（仅对特定气体进行检测）和复合式气体传感器（对多种气体成分进行同时检测）。按传感器检测原理，通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性：1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途：一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型（采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件）、表面电位型（采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件）、体积控制型（基于半导体与气体发生反应时体积发生变化，从而产生电导率变化的工作原理） 等。可以检测百分比浓度的可燃气体，也可检测ppm级的有毒有害气体。优点：结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足：测量线性 范围较小，受背景气体干扰较大，易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质，当用作气体传感器时，它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中，可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用，其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间，选择性、灵敏度高于半导体气体传感器，寿命长于电化学气体传感器，因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器，即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层，在一定温度下，可燃气体在表面催化燃烧，因此铂电阻温度升高，导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹，因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体，但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器，也有称自发电池型气体传感器），他们的原理行同我们用的干电池，只是，电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例，氧在阴极被还原，电子通过电流表流到阳极，在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检测还原性气体非常有效，它的原理与原电池型传感器不一样，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的库仑分析（根据电解过程中消耗的电量，由法拉第定律来确定被测物质含量）传感器。这种传感器用于：一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中，是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器，具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧，会自发形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器，有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧（气）浓度传感器，用于汽车的氧气检测，和钢水中氧浓度检测。主要优点：体积小，功耗小，线性和重复性较好，分辨率一般可以达到0.1ppm，寿命较长。主要不足：易受干扰，灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同，只是频率高，能量大。被测气体到达气室后，被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流，气体浓度和电荷流的大小正相关，测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物，PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应（即燃烧），其典型为催化燃烧式气体传感器，其主要工作原理是在一定温度下，一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端，当有气体时，对红外光产生吸收，接收到的红外光就会减少，从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器，使检测更准确、可靠。优点：选择性好，只检测特定波长的气体，可以根据气体定制；采用光学检测方式，不易受有害气体的影响而中毒、老化；响应速度快、稳定性好；利用物理特性，没有化学反应，防爆性好；信噪比高，抗干扰能力强；使用寿命长；测量精度高。缺点：测量范围窄；怕灰尘、潮湿，现场环境要好，需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护；现场有气流时无法检测；价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中，常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器，利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽，是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器（按构成方式不同，又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式）和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途：用于氧气的检测，选择性极好，是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁，废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术，分离并测定气样中各组分浓度，因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中，已有应用。工作时，从进样装置定期采取一定容积的气样，在流量一定的纯净载气（即流动相）携带下，流经色谱柱，色谱柱中装有称为固定相的固体或液体，利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同，使各组分在两相中反复进行分配，从而使各组分分离，并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理，气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点：灵敏度高，适合于微量和痕量分析，能分析复杂的多相分气体。不足：定期取样不能实现连续进样分析，系统较为复杂，多用于 试验室分析用，不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊，其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时，就会形成湍流，产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素，超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散，但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象，测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量，只能用于氧气检测，选择性极好。

关于开展国内外科学仪器性能比较调查的通知各科学仪器生产厂商：　　为深入贯彻落实国家中长期科技发展规划和“十二五”科技发展规划，充分了解国内外科学仪器的创新成果与市场应用情况，中国分析测试协会仪器评议工作组受国家科技部委托，拟定于近日组织开展“国内外科学仪器性能比较调查”活动，调查活动相关事宜如下：　　调查范围包括光谱、质谱等十余类专业组的近百种科学仪器以及以应用为目标，由“基本单元”衍生的新型性能测试仪器（范围详见附件2）。　　调查内容包括仪器公司的研发优势与生产产品的创新性；公司主打产品的整机性能、部件性能以及功能配置指标（各种仪器所包含的部件性能及功能配置指标可参考附件3填写，仪器说明书内容详细的也可直接提交说明书)）；公司近五年拟推出的新产品及产品升级计划；公司近十年的简要规划。　　调查方式以调查问卷为主，中国分析测试协会仪器评议工作组负责调查问卷的发放与收集工作，而后，组织相关专业组技术专家汇总资料，编写调研报告，必要时，专家组将组织专家对重点厂家进行专访。　　进度安排：　　第一阶段：2011年11月15-12月05日 问卷调研　　第二阶段：2011年12月05-12月15日 汇总资料、厂家专访　　第三阶段：2011年12月15-12月25日 专家编写调查报告　　请各仪器生产厂家认真填写调查表（附件1），于指定截止日期前提到中国分析测试协会仪器评议工作组秘书处。秘书处联系方式如下：　　联 系 人：朱生慧、唐凌天　　电 话：010-62188310、62185309　　传 真：010-62181163　　E-mail：eqvalue@analysis.org.cn　　网站：http://www.eqvalue.com.cn　　通信地址：北京市海淀区学院南路76号14信箱，100081　　附件1：附件1国内外科学仪器性能比较调查表.doc　　附件2：各专业仪器评议工作组名录及评议仪器范围　　1) 光谱专业组　　评议范围：原子及分子光谱分析仪器及其分析技术　　原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱、X-射线、荧光光谱；分子红外光谱、分子拉曼光谱、分子荧光光谱、紫外可见光光谱　　2) 质谱专业组　　评议范围：液质联用、气质联用、无机同位素质谱、MALDI 质谱、傅立叶质谱、磁质谱、二次离子质谱、其它质谱仪。　　3) 微观结构专业组　　评议范围：微束分析、表面分析、X-衍射及光学显微镜等微观结构分析仪器　　4) 环境专业组　　评议范围：环境样品前处理设备；空气、废气自动监测；水、废水自动监测；建材、室内空气监测。　　5) 色谱专业组　　评议范围：气相色谱、液相色谱　　6) 物性及力学分析专业组　　评议范围：物性设备和力学设备　　7) 无损检测专业组　　评议范围：超声、涡流、射线、磁粉、漏磁等无损检测仪器　　8) 气体分析专业组　　评议范围：金属中气体分析、工业过程气体分析　　9) 波谱专业组　　评议范围：核磁共振、顺磁共振　　10) 生化专业组　　评议范围：基础生化、临床生化　　11) 实验室设备专业组　　评议范围：实验室采样和辅助性设备、样品前处理设备　　附件3：附件3各种仪器所包含的部件性能及功能配置指标.rar中国分析测试协会2011年11月

2011年2月22日，中国政府采购网公布了中国计量科学研究院2011年第一批仪器设备招标采购项目中标公告，采购仪器包括毛细管电泳-激光诱导荧光检测器、放电离子色谱仪、2000Kg质量比较仪以及100g质量比较仪。具体招标结果如下所示：　　1. 招标采购人: 中国计量科学研究院　　2. 招标代理机构: 中国仪器进出口(集团)公司　　3. 招标公告发布日期: 2011年1月27日　　4. 本项目开标日期: 2011年2月18日　　5. 中标结果:　　1)招标编号产品名称中标供应商中标金额11CNIC01-2002/01毛细管电泳-激光诱导荧光检测器远大贸易有限公司USD113，480.00　　评标委员会成员名单：王波，于同泉，芦春艳，李士英，张玲　　2)招标编号产品名称中标供应商中标金额11CNIC01-2002/02放电离子色谱仪嘉德利达科技有限公司USD121，210.00　　评标委员会成员名单：王波，于同泉，芦春艳，李士英，胡树国　　3)招标编号产品名称中标供应商中标金额11CNIC01-2002/052000Kg质量比较仪梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司USD33，900.0011CNIC01-2002/06100g质量比较仪梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司USD52，900.00　　评标委员会成员名单：王波，于同泉，芦春艳，李士英，钟瑞麟 　　6. 本项目联系人: 孙伟　　联系电话: 010-88316785　　传真：010-88316611　　地址: 北京市西直门外大街6号中仪大厦612室中国仪器进出口 (集团) 公司日期: 2011年2月22 日

一、引言在评估包装密封性的过程中，真空衰减法密封仪和色水法密封试验仪是两种常用的检测方法。它们各自具有独特的检测原理和应用场景，但在检测效率方面存在差异。本文将对这两种仪器的检测效率进行比较，以便更好地了解它们在实际应用中的表现。二、真空衰减法密封仪的检测效率检测原理：真空衰减法密封仪基于真空传感技术，通过测量包装内部与外部之间的压力差来评估包装的密封性能。测试过程中，真空传感器会实时检测压力变化，并与预设的标准值进行比较，从而判断包装是否存在泄漏现象。检测速度：真空衰减法密封仪的检测速度较快，因为其在测试过程中可以自动化地进行数据记录和分析。根据参考文章2中的信息，第三代真空衰减技术灵敏度最大可达0.5μm（0.002ccm漏率），基于物理的基本原理进行泄漏检测，实现了最大限度地采用非破坏方式检测。这意味着在较短的时间内，真空衰减法密封仪可以完成大量的测试任务。应用优势：真空衰减法密封仪不仅检测速度快，而且具有高度自动化和智能化的特点。它能够减少人工干预，提高测试效率。此外，该测试仪还具有广泛的适用性，可适用于不同类型的药品包装，如玻璃瓶、塑料瓶、铝塑包装等。三、色水法密封试验仪的检测效率检测原理：色水法密封试验仪通过观察包装内液体渗出情况来判断密封性能。测试过程中，需要将待测包装充满色水，并观察是否有色水渗出。这种方法需要人工观察和判断，因此可能存在一定的主观性和误差。检测速度：与真空衰减法密封仪相比，色水法密封试验仪的检测速度较慢。首先，需要准备足够的色水并填充到待测包装中；其次，在测试过程中需要人工观察是否有色水渗出，这可能会耗费大量的时间和人力。应用局限性：色水法密封试验仪虽然适用于某些特定的包装类型，如塑料袋、瓶子等，但其应用范围相对有限。此外，由于需要人工观察和判断，该方法可能不适用于需要大量测试的情况。四、总结综上所述，真空衰减法密封仪在检测效率方面相较于色水法密封试验仪具有明显优势。其快速、准确、自动化的特点使得它能够在较短时间内完成大量的测试任务，并且具有广泛的适用性。因此，在需要高效、准确地评估包装密封性的场合中，真空衰减法密封仪是更为理想的选择。

2011年7月27日，中国政府采购网再次公布了一批质检总局2011年第1批专用仪器设备中标结果，此次公布的信息共采购6台进口高端仪器，耗资却高达1040万元。详细情况如下：　　采购项目名称：国家质量监督检验检疫总局20Kg质量比较仪采购项目(竞谈部分)(项目编号：TC11C132-7)　　采购代理机构：中招国际招标有限公司　　采购内容：20kg质量比较仪　　成交供应商：梅特勒-托利多(香港)有限公司　　成交金额：美元272,000.00(美元贰拾柒万贰仟元整)　　采购项目名称：国家质量监督检验检疫总局自动化质量比较仪采购项目(竞谈部分)(项目编号：TC11C132-8)　　采购代理机构：中招国际招标有限公司　　采购内容：自动化质量比较仪　　成交供应商：赛多利斯AG公司　　成交金额：美元222,000.00(美元贰拾贰万贰仟元整)　　采购项目名称：国家质量监督检验检疫总局大气压离子质谱仪采购项目(竞谈部分)(项目编号：TC11C132-9)　　采购代理机构：中招国际招标有限公司　　采购内容：大气压离子质谱仪　　成交供应商：新迁跃程控设备(香港)有限公司　　成交金额：美元455,800.00(美元肆拾伍万伍仟捌佰元整)　　采购项目名称：国家质量监督检验检疫总局自动裂解-离子色谱仪联用系统采购项目（采购编号：GXTC-CZ-1101026）　　采购人名称：国家质量监督检验检疫总局　　采购代理机构：国信招标集团有限公司　　采购内容：自动裂解-离子色谱仪联用系统　　合同签约单位名称：戴安中国有限公司　　成交金额：120万元人民币　　采购项目名称: 国家质量监督检验检疫总局全自动组织成像喷雾系统采购项目（招标编号：11CNIC01-2005/15）　　采购代理机构: 中国仪器进出口(集团)公司　　采购内容：全自动组织成像喷雾系统　　成交供应商：易尔安国际贸易公司　　成交金额：美元290,700.00　　采购项目名称: 国家质量监督检验检疫总局电子自旋共振仪采购项目（招标编号：11CNIC01-2005/10）　　采购代理机构: 中国仪器进出口(集团)公司　　采购内容：电子自旋共振仪　　成交供应商：湧隆科技商贸发展有限公司　　成交金额：美元188,000.00　　在7月11日，国家质检总局2011年第一批专用仪器设备采购项目中标结果公告已发布，涉及金额约1.04亿元，详细情况请点击：质检总局过亿仪器采购大单揭晓 　　更多招标中标信息请点击：聚焦2011年度上半年“仪器招标中标”

p　　2016年，全国31个省市仪器仪表行业累计进出口总顺为794.59亿美元，比上年同期减少15.51亿美元，下跌1.91%。/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550337198044159.jpg" width="360" height="281"//centerp/pp /pp /pp　　一、各地仪器仪表行业进出口比较/pp　　1、各地仪器仪表行业进出口总额比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550216781028546.jpg" width="595" height="335"//centerp/pp /pp /pp　　2016年，全国31个省市仪器仪表行业累计进出口总顺为794.59亿美元，比上年同期减少15.51亿美元，下跌1.91% 上海、河南等13个省市同比合计增加了13.93亿美元。其余18个省市合计减少29.45亿美元，广东减少最多《20.46亿美元》 上海、河南、福建、山东和浙江等5个省市的增加额均超过1.50亿美元，上海增加最多(3.77亿美元)。/pp　　2、各地仪器仪表行业进口总额比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550347384093266.jpg" width="590" height="341"//centerp/pp /pp /pp　　全国31个省市仪器仪表行业累计进口总硕为449.56亿美元，比上年同期减少51500万美元，下跌1.13% 上海、福建、北京等15个省市同比合计增加了12.13亿美元。其余16个省市合计减少17.28亿美元，广东减少最多(9.13亿美元) 上海、福建和北京等3个省市的增加额均超过2.00亿美元，上海增加最多(3.04亿美元)。/pp　　3、各地仪器仪表行业出口总额比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550367836025944.jpg" width="597" height="334"//centerp/pp /pp /pp　　全国31个省市仪器仪表行业累计出口总额为345.03亿美元，比上年同期减少10.36亿美元，下跌2.92% 河南、天津、上海等12个省市同比合计增加了8.41万美元。其余19个省市合计减少18.77亿美元，广东减少/pp　　最多(11.32亿美元) 河南和天津的增加额均超过2.0亿美元，河南增加最多(3.14亿美元)。/pp　　4、各地仪器仪表行业进出口贸易差额比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550378740074541.jpg" width="584" height="334"//centerp/pp /pp /pp　　全国31个省市仪器仪表行业进出口累计贸易逆差104.53亿美元，比上年同期增加5.21亿美元，上升5.25% 全国只有广东、浙江、河南和江西等4个省实现贸易顺差，合计实现顺差66.29亿美元。其中27个省市合计逆差170.82亿美元 天津、河南等12个省市同比合计减少逆差13.25亿美元，天津减少最多(5.60亿美元)，其余18个省市合计增加逆差18.47亿美元。/pp　　二、仪器仪表行业主要省市进出口比较/pp　　1、2016年1一12月仪器仪表主要省市进出口增长、贸易差比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550378912015379.png" width="450" height="316"//centerp/pp /pp /pp　　浙江省的进口增长率最高(9.62%)，广东省的进口增长率最低(-9.50%) 山东省的出口增长率最高(2.45%)，广东省的出口增长率最低(-89%) 广东省的贸易顺差最高(45.20亿美元)，上海市的贸易逆差最高(-52.59亿美元)。/pp　　2、2016年1一12月仪器仪表主要省市进出口结构、出口强度比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550389380010818.png" width="470" height="313"//centerp/pp /pp /pp　　浙江省、广东省的出口比重大于进口比重。浙江省的出口强度最高，出口比重是进口比更的3.78倍 江苏省、山东省、上海市的出口强度小于1，即出口比重均低于进口比重。/pp　　3、2016年1一12月仪器仪表主要省市进出口占有率比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550398381067663.png" width="436" height="315"//centerp/pp /pp /pp　　广东省的进出口占比最高(27.58%)，江苏省和上海市居后分别为19.36%和16.37% 广东省的出口占比最高(38.31%)，江苏省和上海市居后分别为19.54%和11.23% 上海市的进口占比最/pp　　高(20.32%)，江苏省和广东省居后分别为20.29%和19.35%。/pp　　三、近两年仪器仪表行业主要进口商品比较/pp　　1、近两年分析仪器进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550407351020904.png" width="590" height="312"//centerp/pp /pp /pp　　2、近两年电子测量仪器进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550415182006152.png" width="579" height="326"//centerp/pp /pp /pp　　3、近两年试验机进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550422405017475.png" width="582" height="323"//centerp/pp /pp /pp　　4、近两年压力检测仪表进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550430860052860.png" width="568" height="315"//centerp/pp /pp /pp　　/pp　　5、近两年自动调节或控制仪器及装置进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550438052090761.png" width="575" height="322"//centerp/pp /pp　　6、近两年流量、液位仪表进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550445852086194.png" width="580" height="311"//centerp/pp /pp　　7、近两年显微镜进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550455071080068.png" width="573" height="322"//centerp/pp /pp　　8、近两年大地测量仪器进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550462949054068.png" width="571" height="316"//centerp/pp /pp　　9、近两年医疗仪器进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550470859030003.png" width="561" height="322"//centerp/pp /pp　　10、近两年光学元件、零件、附件进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550485398000998.png" width="565" height="312"//centerp/pp /pp　　11、近两年分析仪器零件进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550485585027037.png" width="586" height="316"//centerp/pp /pp　　12、近两年电工、电子测量仪器零件、附件进口数量、均价比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550492823079447.png" width="565" height="317"//centerp/pp /pp　　四、仪器仪表子行业出口交货值比较/pp　　1、仪器仪表子行业出口交货值比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550501559037581.jpg" width="586" height="338"//centerp/pp /pp　　仪器仪表行业出口交货值1194.35亿元，同比增长2.19%，净增25.55亿元 仪器仪表行业出口依存度12.90% 工业自动化控制系统装置制造出口依存度7.16% 电工仪器仪表制造出口依存度10.79% 供应用仪表及其他通用仪器制造出口依存度10.79%。/pp　　2、仪器仪表子行业出口交货值增量比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550509734001176.png" width="580" height="336"//centerp/pp /pp　　3、仪器仪表子行业出口交货值、增量比重比较/pp　　centerimg alt="2016年仪器仪表行业进出口比较" src="http://images.ofweek.com/Upload/News/2017-05/12/nick/1494550518657044114.png" width="573" height="339"/ /center/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p/p

国家质量监督检验检疫总局关于发布《可燃气体检测报警器》等11个国家计量技术法规的公告　　根据《中华人民共和国计量法》有关规定，现批准《JJG693-2011可燃气体检测报警器》等11个国家计量技术法规发布实施。编 号名 称批准日期实施日期备注JJG693-2011可燃气体检测报警器2011-06-142011-12-14代替JJG693-2004、JJG940-1998JJG943-2011总悬浮颗粒物采样器2011-06-142011-12-14代替JJG943-1998JJG1067-2011医用诊断数字减影血管造影（DSA）系统X射线辐射源2011-06-142011-09-14 JJG1068-2011固态电压标准2011-06-142011-09-14 JJF1284-2011交直流电表校验仪校准规范2011-06-142011-09-14 JJF1285-2011表面电阻测试仪校准规范2011-06-142011-09-14 JJF1286-2011无线信道模拟器校准规范2011-06-142011-09-14 JJF1287-2011澄明度检测仪校准规范2011-06-142011-09-14 JJF1288-2011多通道声分析仪校准规范2011-06-142011-09-14 JJF1289-2011耳声发射测量仪校准规范2011-06-142011-09-14 JJF1290-2011微粒检测仪校准规范2011-06-142011-09-14 国家质量监督检验检疫总局关于发布《滤纸式烟度计》等13个国家计量技术法规的公告　　根据《中华人民共和国计量法》有关规定，现批准《JJG847-2011滤纸式烟度计》等13个国家计量技术法规发布实施。编 号名 称批准日期实施日期备注JJG847-2011滤纸式烟度计检定规程2011-07-282012-01-28代替JJG847-1993JJF1295-2011悬臂梁式冲击试验机型式评价大纲2011-07-282011-10-28 JJF1296.1-2011静力单轴试验机型式评价大纲第1部分：电子式万能试验机2011-07-282011-10-28 JJF1296.2-2011静力单轴试验机型式评价大纲第2部分：电液伺服万能试验机2011-07-282011-10-28 JJF1296.3-2011静力单轴试验机型式评价大纲第3部分：液压式万能试验机2011-07-282011-10-28 JJF1297-2011杯突试验机型式评价大纲2011-07-282011-10-28 JJF1298-2011高温蠕变、持久强度试验机型式评价大纲2011-07-282011-10-28 JJF1299-2011扭转试验机型式评价大纲2011-07-282011-10-28 JJF1300-2011摆锤式冲击试验机型式评价大纲2011-07-282011-10-28 JJF1301-2011抗折试验机型式评价大纲2011-07-282011-10-28 JJF1302-2011光学经纬仪型式评价大纲2011-07-282011-10-28 JJF1303-2011雾度计校准规范2011-07-282011-10-28 JJF1304-2011量块比较仪校准规范2011-07-282011-10-28

总有机碳（TOC）分析仪的选型是制药企业使用人员和采购人员需要开展的一项重要工作，通常主要从使用功能、价格、售后服务等多方面进行比较。但制药企业使用的TOC分析仪与普通设备有所不同，在使用过程中更要兼顾其合规性和准确性。美国药典委员会（USP）建立和制定制药（其他相关）公司所需遵守的质量标准和准则，而美国食品药品监督管理局（FDA）通过检查，强制药企执行这些标准。其中涉及到USP 645，要求检测制药用水的电导率；USP 643要求检测制药用水的TOC。《中国药典》自2010年起也开始向美国药典看齐，要求检测制药用水的TOC，其中对注射用水（WFI）强制要求检测TOC，纯化水则为建议检测TOC。2020年新版《中国药典》自2020年12月30日起开始实施，其分为4个部分，分别为中药、化学药、生物制品以及通则与药用辅料。新版《中国药典》第二部分的“注射用水”项目下，关于“总有机碳TOC”检测项目的规定没有发生变化，规定注射用水中TOC含量不得超过0.50 mg/L。“纯化水”检测项目中，TOC与易氧化物检测任选其一。为了兼顾TOC检测的合规性和准确性，可以从以下3个步骤进行比较选择。第一步了解法律法规药典法规对TOC测定技术的部分具体要求如下：1TOC测定技术应能区分无机碳（溶于水中的CO2和碳酸氢盐分解所产生的CO2）与有机碳（有机物被氧化产生的CO2），并能排除无机碳对有机碳测定的干扰。2应满足系统适用性试验的要求。3应具有足够的检测灵敏度（最低检出限为每升含碳≤0.05 mg/L）。从上述第1条可以看出如果一台TOC分析仪无法区分无机碳和有机碳，无法排除干扰，仅仅是检测氧化前和氧化后有机物引起的差异，在法规的符合性上是存在瑕疵的，其易受有机卤化物的干扰，无法作为检测的标准方法。第二步了解验证文件《中华人民共和国药品管理法》第四十三条：从事药品生产活动，应当遵守药品生产质量管理规范，建立健全药品生产质量管理体系，保证药品生产全过程持续符合法定要求。《药品生产质量管理规范》第一百四十条：应当建立确认与验证的文件和记录，并能以文件和记录证明达到以下预定的目标：（一）设计确认应当证明厂房、设施、设备的设计符合预定用途和本规范要求；（二）安装确认应当证明厂房、设施、设备的建造和安装符合设计标准；（三）运行确认应当证明厂房、设施、设备的运行符合设计标准；（四）性能确认应当证明厂房、设施、设备在正常操作方法和工艺条件下能够持续符合标准。分析仪器属于检验设备，属于上述（四）中的设备范畴，而PQ（Performance Qualification)的含义属于性能确认，一台没有做性能确认，或者虽然做了性能确认，但所作项目并不完整的仪器设备是不符合法规要求的。使用这样的仪器设备存在法律风险。药企质量管理部门的工作职责就是评估风险并将其降到最低，因此IQ/OQ/PQ是否资料齐全且全面认证，是制药企业选择TOC分析仪时要考虑的一个非常重要的因素。第三步了解工作原理如果从TOC工作原理中的检测方法上进行分析，主流机型分为Non-Dispersive InfraRed（NDIR）非色散红外传感器和电导率检测法两种。其中NDIR是以非散布法来测量红外线的吸收，其光源所发出的红外线是两道平行的光线，一道通过样品池，另一道通过参比池。样品池内的气体来自于样品气体，红外线通过时会被样品气体中的CO2吸收；而参比池内的气体为高纯氮气，红外线可以完全通过，不被吸收。其工作原理如图1所示。该方法的工作原理来自于朗伯-比尔定律，是描述物质对某一波长光吸收的强弱与吸光物质的浓度及其液层厚度间的关系，即吸光度A与吸收层厚度B和吸光物质的浓度C成正比，即A=KBC。其中符号A表示吸光度；K表示吸光系数；B表示吸收层厚度；C表示吸光物质的浓度。朗伯-比尔定律在使用稀溶液（低浓度）时，吸光度A和浓度C才呈现线性关系，而使用高浓度溶液时，吸收成分之间与平均浓度之间的距离会减少，使得临近质点间电荷分布相互受到影响，改变了其对特定辐射的吸收能力，最后使得A-C的线性关系产生偏离。浓度越高则偏差越大。尽管有些制药企业用NDIR方法的仪器来检测低浓度的样品，但到了极低浓度时，红外法载气的纯度不够，其背景值会影响CO2的检测，因此，NDIR方法并不适用于极低浓度CO2的检测。电导率检测法另一种检测方法是电导率检测法。该技术能够通过测量水中的CO2，使用UV灯将水样中的有机物转化成CO2，CO2溶解在水中形成碳酸根离子，由于电导率传感器能检测到离子，从而间接检测了TOC。因为是物理检测，其速度既快，测量又准。电导率检测法又分为两种方法：直接电导率法和薄膜电导率检测法（又称选择性膜电导率法）。采用两种电导率法的TOC分析仪校验结果都很稳定，检测精度高。这两种技术主要的区别在于，直接电导率法比较容易受杂酸性、卤化有机物等的干扰；而薄膜电导率检测技术抗干扰性更佳。其中电导部分的工作原理如图2所示。 图3 薄膜电导率检测法，可区分有机碳与无机碳一般而言，制药企业制水系统的注射用水通常只有几十个ppb, 纯化水通常在100多个ppb左右, 所以只要电导率的传感器精度足够高，加之卓越的软件算法，就能确保在极低浓度的情况下测量TOC的准确性，而NDIR由于其工作原理的天然特性，无法准确测量极低浓度的TOC。综上所述，随着我国制药行业的快速发展，GMP检查也越来越严格，三步比较法是制药企业TOC分析仪选型的理想方法。原文刊登于《流程工业 制药业》杂志2021年第6期作者：扬子江药业集团江苏海慈药业有限公司 陈雅男 于小琴苏伊士Sievers分析仪 王欣◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

光学类仪器主要是指由多种光学元件按一定要求组成的系统，按用途划分，光学类仪器可以分为显微仪器、光学测量仪等类别，其中，显微仪器又可以分为电子显微镜和光学显微镜。目前，光学类仪器在材料表征、科学实验、资源勘探、空间探索、工农业生产等领域有着广泛应用。近年来，随着科技的进步与客户需求的变化，光学类仪器已经成为人类身体与智慧的高科技结晶，例如电子显微镜可视为“眼睛”，可以在更微观的领域开阔人们的视野；光学测量仪器可以充当“左右手”，帮助人们精确测量物体的尺寸或距离… 　　各类产品更多详细内容见如下各分类，排名不分先后。　　　　电子显微镜及其附属设备　　电子显微镜的一个突出优点就是分辨率高，目前，活跃在我国电子显微镜市场的国内外供应商包括FEI、日本电子、日立高新、德国蔡司、牛津仪器、泰思肯、中科科仪等。近年来，电子显微镜的技术进展一直集中在2个方面：高分辨率以及小型化、台式化。在2011年上半年，一共3款电子显微镜新品和2款电镜附件推出，在这里，笔者却要指出，今年上半年推出的这5款新品全部为“清一色”进口品牌，而由于研发投入与实力的不足，国内电镜生产企业并未有新品发布。德国卡尔-蔡司公司低电压扫描电镜EVOHD　　近年来，如何提高低电压电镜的分辨率，并使其在非导电生物纳米结构以及与生物相关的纳米结构分析方面派上大用场，一直是业内科研人士较为关注的课题。而蔡司公司此次最新发布的EVOHD扫描电镜正是这样一款新品，其采用新的高亮度光源，在低电压下也能获得很高的分辨率；例如在30KV的时候，其分辨率也可提高30%。Phenom-World B.V.公司台式扫描电镜Phenom G2　　该款新品是Phenom-World B.V.公司推出的第二代Phenom（飞纳）台式扫描电镜。Phenom G2从放入样品到得到SEM图像仅需30秒，是传统电镜耗时的1/10；采用CeB6灯丝，寿命超过1500小时，且亮度为钨灯丝的10倍 其体积几乎与台式电脑一般大小，无需喷金直接观测不导电样品，简单易用。尼康JCM-5000 NeoScope台式扫描电子显微镜　　尼康JCM-5000型 NeoScope台式扫描电子显微镜补充并发展了光学显微镜和传统扫描电子显微镜；NeoScope可以自动对焦、自动衬比和自动亮度控制等操作都，而且还有高真空和低真空两种操作模式，以及15 kV、10 kV、5 kV三种加速电压设置，能放大10X–20000X的倍，最高解析度可以达到5nm。英国Quorum公司PP3000T 扫描电镜冷冻制备传输系统(冷冻台)　　PP3000T冷冻制备系统是一款带有涡轮分子泵的高真空系统，是Cryo-SEM技术的一次“革命”。其制备腔室的真空度能很好匹配于扫描电镜腔室的真空度(不污染SEM腔室)，用于场发射类或钨灯丝类扫描电镜配套冷冻台；采用大触摸屏显示所有参数并自动控制，用户可自定义操作方案；高效冷却，一次灌装液氮后系统运行时间可达一整天，使用更方便，成本更低；广泛的自动操作，包括自动抽真空、自动升华、自动溅射镀膜等。美国Asylum Research公司Evcatron真空腔等离子清洗仪　　Evactron 25 De-Contaminator等离子清洗机利用射频低温等离子体制造氧自由基，沿壁清除污染物，可帮助去除存在于扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)以及其他真空室的大气污染、碳氢化合污染物以及碳污染物，同时对于真空设备上的X射线窗口等没有伤害。另外，此款便利的真空设备清洗装置外壳尺寸仅为14x23x18cm，重8 kg。同时，Asylum Research公司还承诺“1年原厂保修”。　　折光仪与旋光仪　　光学测量仪类别中较为常见的是折光仪与旋光仪，这两种仪器在食品饮料、香精香料、化工制药等行业均有着广泛应用。其中，折光仪是一种利用折光原理简便快速测定溶液折射率、糖度与浓度的仪器，旋光仪则是用于测定物质旋光度的光学仪器。因为其使用功能与应用特点，折光仪与旋光仪多是台式、手持式等小型化的仪器，目前美国鲁道夫、奥地利安东帕、赛多利斯、瑞士ZEHNTNER、日本ATAGO、上海人和、上海仪迈等仪器公司均可提供折光仪与旋光仪产品。美国鲁道夫J457系列折光仪　　所有J457系列折光仪都配有Smart Measure™ 智能测量技术，可以自动检测样品池是否清洗干净；J457系列都配有半导体帕尔贴超级双温度控制系统，可通过样品池表面和样品盖二个方面来加热或制冷样品；J457系列有防水防尘设计，壁挂式设计，以及分体式设计，适用于各种环境中。赛多利斯Brixxus Flow CRI245F折光率仪　　Brixxus Flow CRI245F折光率仪可在食品行业进行质量和过程控制，用于测定可溶性固形物和固形物浓度。Brixxus Flow CRI245F折光率仪的探头在不锈钢外壳中，可通过外部循环水浴进行温控。其测量样品温度可达5-50℃，温度精度为±0.03℃，测量范围(nD)为1.30000-1.54000 nD，精确度为±0.00002 nD/0.02Brix。上海仪迈科技有限公司IR系列智能型折光仪　　IR系列智能型折光仪也分为基本型、通用型和专业型。其精度可达到0.00001，内置7种标准输入方法，符合GLP、国际糖度标准；其独创的测量系统自动监控，具有补偿和报警功能。其中，IR180专业型台式折光仪是国产第一台蓝宝石折光仪，是目前市场上唯一的一款能同时提供水浴和半导体两种控温方式的折光仪，适用于多种样品在不同使用条件下的测量。美国鲁道夫AUTOPOL V plus高精度旋光仪　　AUTOPOL VI旋光仪是AUTOPOL系列旋光仪的扩展，从温度补偿——内控温——耐酸碱，仪器功能进一步增强 并且仪器功能进一步增强，全范围量程准确度达到0.002度；灵敏度自动调节，可允许测量透过率低达0.01%的样品；采用WINDOWS界面，10.4寸触摸显示屏，可以实现数据共享和仪器的远程测量和维护。上海仪迈科技有限公司IP系列智能型旋光仪　　IP系列智能型旋光仪共有IP120基本型、IP140通用型、IP160专业型三个不同型号。拥有7″彩色触摸屏，友好的中文彩屏界面及中文输入菜单，符合GLP、药典，具有单次、统计和连续测量三种测量模式。　　其它光学类仪器新品　　经过长时间的技术创新，光学仪器的子类别日益增多，除上述的两类外，光学类仪器还包括光学计量仪、光学测绘仪、激光仪器、光学器件与元件等，在次不再一一赘述，仅以2011年上半年推出的其它类型光学类仪器新品举例说明：法如科技4月份推出测量臂新品FARO Edge　　法如科技的FARO Edge是一种便携式测量臂，集成了个人测量助理功能，配有内置触控屏和配套操作系统，具有独立的基本测量能力。无需笔记本电脑即可进行快速、简便的尺寸检查，通过其内置诊断程序，也可以对系统性能进行优化，可用于检测、工具认证、CAD至零件比(CAD-to-part) 分析以及逆向工程，可轻松核实验证产品质量。美国PocketSpec公司ColorQA Series4便携式色差计　　ColorQA Series4 便携式色差计是一款低单价高精度的手持式机种，用于目标物与比较物的颜色比较，以找出与之匹配的颜色。其重量仅为115g，测试时间仅用1sec，电池寿命大于1000个读数，LED寿命通常大于10年，非常适合涂料、油漆、油墨、印刷、橡塑胶、陶瓷、玻璃、纺织、造纸、皮革、食品、建材及电子液晶屏等多种行业的广泛需求。　　请访问仪器信息网新品栏目，了解更多新品。　　请访问仪器信息网光学类仪器，了解更多光学类仪器。　　关于申报新品 　　凡是“网上仪器展厂商”都可以随时免费申报最新上市的仪器，所有经审批通过的新品将在仪器信息网“新品栏目”、“网上仪器展”、“仪器信息网首页”等进行多方位展示 一些申报材料齐全、有特色的新品还将被推荐到《仪器快讯》杂志上进行刊登 越早申报的新品，将获得更多的展示机会。

引言目前，环境监测仪器市场已成为我国环保产业新的增长点，据不完全统计，预计2010年国内该市场容量将增至110亿元，国家环境保护部科技标准司日前也明确表示，环境监测仪器和技术是未来我国环保产业重点发展的四大领域之一。但长期以来，我国环境监测仪器的研发和应用却严重滞后：上世纪80年代才开始从国外引进一些仪器设备，90年代出现仿制、或部分研制的国产仪器，而成套在线监测设备的国产化则起步于2000年左右。进入21世纪，中国科学院安徽光学精密机械研究所（下简称“安光所”）瞄准环境科学的国际前沿和国家对环境问题的重大需求，通过承担国家863资源环境领域、中科院知识创新工程及国家自然科学基金等课题，积极开展环境监测技术新原理、新方法和环境监测仪器技术集成等环境高新技术研究，先后自主研发“机动车尾气遥测车”、“城市空气质量连续自动监测系统”、“烟气排放连续自动监测系统”、“气溶胶激光雷达”等系列环境光学监测仪器，已在激烈市场竞争中崭露头角，大有逐步替代同类进口仪器之趋势；以“城市空气质量连续自动监测系统”为例，截至目前，累计在全国25个省市区安装DOAS城市空气质量子站400余套，占据全国同类产品约2/3的市场份额，单这一项产品就为国家节省外汇数亿元。中科院安徽光机所所长刘文清研究员为了深入了解安光所在环境光学仪器研制方面的成功经验，2009年8月11日，仪器信息网采访了中科院安徽光机所所长刘文清研究员，其就我国环境光学技术与仪器的目前现状、产业化模式、发展趋势等方面发表了见解；采访过程中，安光所副所长刘建国研究员、环境光学监测技术研究室副主任谢品华研究员全程陪同。 安光所开启我国环境光学仪器研制的新局面刘文清研究员说：“目前，从环境监测技术原理看，无非有光学、电化学、色谱、质谱等几类，监测方式有在线的、离线的、遥测的、车载移动的等；其中，光学监测技术，监测范围广、速度快、成本低、可实现长期动态监测，是环境监测分析仪器发展主流方向之一。估计环境光学仪器要占据整个环境仪器市场的三分之一。”早在1998年，刘文清研究员在安光所组建技术团队，以环境光学监测技术为主要研究方向，利用安光所在光、机、电及自动控制方面的优势，重点开展高分辨光谱分析方法的研究，如激光光谱技术、差分光学吸收光谱学（DOAS）、可调谐二极管激光光谱学（TDLAS）等。在水体、大气环境和污染源监测方面，发展若干种具有自主知识产权的环境优先物高灵敏、低剂量检测方法，以及重要污染指标常规在线监测技术和激光环境探测技术。2003年5月，安徽省委副书记张平陪同全国人大副委员长、中科院院长路甬祥视察实验室，并听取关于环境光学监测技术研究和产业化情况汇报安光所在研发替代进口的高档常规环境监测仪器设备、开拓创新性环境监测技术方面取得了优异成绩，开发了区域大气复合污染立体监测技术系统，并在北京、广州、上海等城市开展了综合科学观测实验和系统示范，为深入探讨区域大气污染防护和治理提供了新的监测技术和手段，先后获得国家、省部级科技成果20余项、国家专利30多项，其部分科研成果成功实现产业化，初步打破了多年来我国高档环境监测仪器依赖进口的局面。 国家自主创新产品：环保机动车尾气道边监测系统国家自主创新产品：城市空气质量连续自动监测系统安光所两项产业化成果入选首批《国家自主创新产品目录》烟气连续自动监测系统光谱仪系统（市场销售600余套）在2008北京奥运与残奥会期间，安光所在中国科学院领导指挥下联合中科院兄弟单位，主持“北京及周边地区奥运大气环境监测和预警联合行动计划”项目，刘文清研究员出任该项目负责人，所采用仪器设备95%以上都是中科院研究所自主研发的，其中利用安光所自主研发的环境光学立体监测技术及设备达60余套，有效弥补了北京市大气环境例行业务在监测手段、内容和范围等方面不足，出色地完成了国家交付的这项战略任务。2007年8月，北京市市长王岐山在中科院江绵恒副院长的陪同下，视察安徽光机所建立的大气环境立体综合监测系统，并实地考察了奥运主场馆环境监测超级站安光所荣获“北京奥运会残奥会环境质量保障特别贡献奖”历经十年发展，安光所已成为我国环境光学在线监测技术的创新源头单位。“针对环境光学与监测技术目标，相对国内外同行，做的比较系统和全面。在自主技术创新的同时重视重大应用突破，重视对环境污染机理、环境污染对生态和气候的影响、以及环境遥感监测等基础性研究方面深入探求并取得了国际先进水平的研究成果，并发展了一系列环境监测先进技术和新方法，适时地产品化、工程化和努力产业化。”谈及取得出色成绩的原因时，刘文清研究员谈了如下几点：（1）以市场需求为导向，以实现产品化为研发目标，核心技术研发是关键 “我们强调充分调动科研人员的主观能动性，坚持把科技成果作为实现产品化的第一步，重点解决原理样机到实用化产品之间的稳定性、可靠性等关键技术和工艺问题，特别注重新研制产品的示范、试用这个环节，这也是我们作为高技术研究所与其它类型院所的区别，通过高技术研究，推动先进环境监测技术产品化、实用化。”“‘照葫芦画瓢’，无技术创新的仿制不可能做出好仪器来。做高端仪器产品，就必须重视核心技术的研发，只有在核心技术突破之后，再去研发整机。同时，在关键元器件上不能省钱，一千元传感器与几百元传感器的性能是有区别的。”（2）瞄准国际环境监测技术制高点，力争做到同步发展“瞄准环境监测技术制高点，参与国际环境监测高技术竞争，作为高技术背景的中科院研究所，定位在国家环境战略高技术研发，不去做目前国内企业已经能够做和应该做的研发工作。比如说，我们正在研究的温室气体排放监测，其进度应该跟国外差不多，一旦国家在这方面有需求，我们的研究技术就能迅速产品化。”安光所非常注重国际间科技交流与合作，目前已与二十多个国家和地区研究单位、大学和有关公司建立了合作，如与亚洲雷达观察网、亚太经合组织环境监测技术中心、DOAS环境探测技术发明人U. Platt教授研究团队（德国海德堡大学环境物理研究所）等组织或团队有着良好合作关系，密切关注国际环境监测技术发展动态和技术制高点。（3）仪器研制，要特别注重对其技术路径的知识产权保护 “目前，大部分仪器工作原理基本不存在知识产权问题，其核心部分往往是其分析方法与分析思路，所以研制仪器时要有自己的技术创新，并要做好专利申请，避免日后发生知识产权纠纷。我们的科技人员要有专利保护的意识。”曾经，刘文清团队在空气监测子站研制之初，一家国外公司就质疑安光所在收发兼容望远镜设计中采用了他们的技术路线，但当刘文清团队给对方传去德国一位教授多年前对该结构的构思，以及自己对其改进后的技术路径发明专利，该公司随后便发来书面道歉函。激光雷达（安光所是目前该系统国内唯一研发和生产单位）新成果之一：工业有毒废气激光在线监测技术及系统（成功应用于胜利油田站场管道H2S气体在线监测） 新成果之二：分布式无源光纤瓦斯传感器系统（已在安徽淮南矿业集团谢家集第一煤矿进行试用）2009年初通过鉴定的安光所两项最新科研成果（综合技术性能均达到国内领先水平）（4）应用示范、开发国产环境光学监测仪器市场一直以来，由于稳定性和可靠性问题，用户有时宁愿花高价买国外产品，也不愿意尝试使用国产仪器，但在与国外产品的竞争中，安光所研制的环境光学监测仪器却逐渐得到用户认可。刘文清研究员认为：“一方面，我们必须先做到仪器在性能上不弱于国外同类仪器，比如在总投入3亿元以珠三角为示范区的“十一五”国家863计划资源环境技术领域“重点城市群大气复合污染综合防治技术与集成示范”重大项目，我们安光所参与其中，与国外多个研发团队同时进行的外场观测实验中，NO3这个参数就是我们最先测出来，国外的仪器就没有测出来；另一方面，中国一些城市的大气污染较重，以及污染特点与国外也有所区别，国外仪器有时在中国市场上的环境适应性方面还存在一些问题。这就给能适合国情的国产仪器发展留下较大的市场空间。” 积极探索环境监测仪器产业化的一些做法“十五”期间，刘文清研究员及其领导的团队争取到多项国家863和国家自然科学基金项目，先后承担“可调谐红外激光差分吸收汽车尾气道边监测技术与系统研究”、“城市空气质量自动监测系统关键技术及集成设备研制”和“基于激光技术的大气污染光学监测技术与产业化”等课题研究。“十一五”期间，安光所又承担了国家863“连续自动环境监测技术系统与设备”和“重点污染源现场监测技术与仪器研制”等重点项目的研究工作，开展了针对饮用水源、水环境质量和水污染源，工业面源VOC和温室气体排放，以及工业源现场监测仪器的研发。安光所在大气、水环境质量和污染源监测技术方面，先后与“安徽蓝盾”、“安徽宝龙”、“河北先河”、“武汉天虹”、“湖南力合”、“合肥金星”等企业建立长期合作，与“北京远东”、“北京仪浮”等企业开展技术成果转让合作，与“聚光科技”等企业合作承担国家课题。安光所荣获荣誉陈列处一角勿容置疑，安光所在科研成果产业化方面积累了丰富经验，针对如何进一步探索环境监测仪器产业化的成功道路，刘文清研究员强调：（1）坚持走产学研结合的产业化道路，注重“优势互补”“要坚定不移地走产学研结合的产业化之路，通过长期战略合作，实现技术转移和转化；在技术研发的过程中，不需要什么都做，要与有实力的企业合作，优势互补、强强联合；比如说，我们的光学很强，与电子、机械方面强的企业合作比较合适。技术转移和转化中企业还需要再创新，与具有相关基础的实业联手比较好。”“我们愿意跟搞实业的企业合作。就前段时间，合肥有位做高尔夫产业的老板赚了一大笔钱，想做环境监测仪器，我谢绝了他。”（2）让企业成为环境科技创新的主体，与企业建立长效合作机制，有助促进科研成果真正实现工程化、产业化“作为高技术研究单位，还是希望合作的企业能把成果一次性‘接’过去，但企业也有难处，能否顺利消化、转化是个问题，同时，企业也担心研究单位今天一次性把技术转移给我了，改天又变变形式又‘转’给别的企业。所以就目前情况，就需要科研院所与企业建立一种长效的合作机制。一方面，企业比较放心，另一方面，科研人员研发的东西可以持续跟进。事实上，一个科研人员一辈子把一种仪器真正研究清楚，就已经是非常了不起。”“我们与企业合作，一般根据具体成果及其市场前景，采用入股、转让等多种方式，但前提是真正能保证技术成果的产业化，至于合作可能产生的利益如何分配倒是第二位的。”（3）主张“生产一代、储存一代、研发一代”的仪器研制发展思路“为了企业长远发展，从仪器研发角度，企业应该要有‘生产一代、储存一代、研发一代’的发展思路；特别是在‘研发一代’层次上，真正搞清楚一些分析方法，做一些系统性集成创新，同时加大技术积累与基础研究，毕竟高端仪器做到最后，基础研究显的更为重要。“但是有很多企业，特别中、小型企业，只能‘生产一代’，‘存储一代’、‘研发一代’就谈不上，这样的企业没有多大后劲。我想说，企业老板要有战略眼光，为了企业的未来发展，应该注重一些高端技术与产品的‘储存一代与研发一代’。” （4）成立“863国家环境监测技术产业化联盟”，致力创建整个产业链日前，由安光所牵头正在积极争取组建“863国家环境监测技术产业化联盟”，前段时间，这个国家863环境监测技术研讨会在合肥召开，有十几个企业积极参与。“国家应该进一步鼓励产学研合作、并建立技术产业化联盟，我认为，未来的环境监测仪器市场还要细分，通过这种一系列产研单位的‘联盟’，致力于把整个产业链建起来。” 刘文清研究员谈我国环境监测行业严峻态势与发展趋势采访现场我国环境监测技术现状与发展趋势是业内普遍关注的话题，自然是此次采访的主题之一，刘文清研究员对此发表如下见解与观点：（1）目前我国环境监测仪器与技术的基本现状总体来说，中国环境监测技术总体上发展比较快、潜力很大，与国外先进水平差距不断缩小，尤其在光谱类环境监测技术与仪器方面；在一些重大的国家项目中，我国自主研制的仪器也发挥越来越重要的作用。环境监测设备国产化程度在逐步提高，如：大气环境监测设备发展迅速，水环境监测设备稳步发展，土壤环境监测设备也已起步。但国产的环境监测仪器和设备中还存在着自动化程度较低、部分关键元器件仍受制于人等问题。我国环境监测技术在时间、空间、数据可靠性、一些特殊污染物的监测手段等方面仍存在一些问题，与欧美等国有较大差距；尤其，在机载平台上的环境遥感监测技术研究开展的很少，用于星载大气痕量成份探测的专用传感器研究几乎还没有开展，支撑环境物理和环境化学研究工作的先进分析仪器设备还依赖进口。（2）制约我国环境监测高技术产业化的主要因素首先，我国环境监测技术自主创新不够，环境监测设备的制造水平亟待提高。国产大气和水环境污染源现场和自动监测设备在适应高温高湿等恶劣条件方面急需加强，设备的稳定性和可靠性等急需提高。其次，发展国家先进环境技术产业缺乏工程化的科技成果。由于我国环境资源监测的业务范围、应用部门增多，监测手段、方式、项目、精度发生明显转变，对在线、连续、远距离、高灵敏、高选择性的先进环境监测技术和设备的需求比任何时候都更加迫切。这就对新仪器的适应性、工程化提出了更高的要求。最后，支撑国家环境监测的技术体系、标准和方法亟待完善。国外环境监测已进入以人的健康为内容的环境监测，而我国仍然进行的是以主要污染物监测为内容的环境质量监测，三级国控环境监测网尚在建设中，建设国家环境监测预警系统是一项长期而艰巨的任务。（3）环境监测技术与仪器的发展趋势目前，环境监测技术的总体发展趋势：以现场人工采样和实验室分析为主向多参数网络在线、多功能自动化方向发展；环境样品预处理由手工单样品处理向在线自动化和批量化处理方向发展；由较窄的局部监测、单纯的地面环境监测向全方位遥感遥测相结合的方向发展；野外和现场环境监测仪器向便携式、小型化方向发展；环境监测手段向物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展，表现在高精度、自动化、集成化和网络化；环境监测方法的综合性、灵敏性和多功能性日益增强，检测限越来越低。在技术研发上，将从单项监测技术研发应用转变为监测技术集成应用，从局部（点）监测转变为区域（面）监测，能够实现多参数同时测定的各种监测技术研发和仪器设备实现业务化应用、用于科学研究的高层次专用监测技术设备，将成为环境监测发展的主流 。 编者手记随着目前国家对日趋严峻的环境与生态问题越来越重视，我国环境监测仪器行业市场因此孕育巨大商机已不言而喻，大力发展先进环境监测技术和先进监测仪器设备变得必不可少。近几年我国环境监测仪器企业虽然有了较大发展，一批骨干环境监测制造企业也在做大做强，但仍存在产品技术水平不高、种类比较单一、没有形成产品系列等问题，尤其在中、高端市场上，还很难跟国外仪器厂商全面竞争。如何在激烈市场中迎来发展良机，进一步抢占国内中、高端环境监测仪器市场，安光所在环境光学领域的创新研究以及产业化示范，带给我们诸多启示与借鉴；也正如刘文清研究员所言，随着国家整体产学研结合机制与政策的有效实施，国内基础元器件行业的整体发展，一系列环境监测领域核心技术和关键部件的攻关与突破，以及国内用户对国产仪器“不好用”观念逐渐被事实所扭转，相信经过“十二五”的努力，我国自主研制的环境监测仪器会在中、高档市场上占据“一席之地”。采访编辑：王海 附录1：中科院安徽光机所http://www.aiofm.ac.cn/ 附录2：刘文清研究员简介刘文清，1954年1月出生，安徽蚌埠人，中国科学院安徽光学精密机械研究所所长，研究员、博士生导师，国家环境光学监测仪器工程技术研究中心主任。1978年毕业于中国科技大学物理系分配安徽光机所工作，其间1987～1989年意大利米兰工业大学物理系访问学者，从事生物组织激光光谱研究；1993～1995年希腊克里特大学医学院访问学者，从事激光医学诊断研究，获博士学位；1996～1998年日本千叶大学环境遥感中心博士后，从事大气探测激光雷达研究。1998年至今在安徽光机所，从事环境光学监测技术研究，系列环境监测高技术成果及其产业化应用，获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖2项、二等奖3项。受聘“十一五”国家863计划资源环境领域专家、安徽省“115”产业创新“环境光学监测仪器研发”团队带头人。2000年获国务院政府津贴。

测量外泌体的粒径分布一直以来都是外泌体表征的重要组成部分。但是由于外泌体的尺寸仅为30~200 nm，所以必须借助一些特殊的检测手段才能够对这种在光学显微镜下不可视的颗粒进行观测。本篇就外泌体粒径测量技术的发展进行简述，并对不同技术的差异进行比较。一、电镜技术在外泌体发现的早期，由于还没有专门针对这类尺寸颗粒的分析方法，因此直接在电镜下面观察粒径并统计成为了早的外泌体粒径统计方法。但是这种方法费时费力，且通量低，在面对临床和科研中的大量样本时显得十分无力。文献中外泌体在电镜TEM模式下的经典形态 二、动态光散射技术 & 纳米粒子跟踪分析技术由于外泌体与材料学所合成的脂质体在形态上十分相似，因此用于脂质体表征的动态光散射技术（DLS）便被应用于外泌体的尺寸测量上。DLS利用光射到远小于其波长的小颗粒上时会产生瑞利散射现象，通过观察散射光的强度随时间的变化推算出溶液中颗粒的大小。但是这种技术会受到测量物质的颜色、电性、磁性等理化特性的影响，并且对于灰尘和杂质十分敏感。因此使得DLS在测量尺寸较小的粒子时，测量出的粒径与实际的分布具有较大的偏差。为了弥补DLS的短板，纳米粒子跟踪分析（NTA）技术孕育而生。这种技术采用激光散射显微成像技术，用于记录纳米粒子在溶液中的布朗运动轨迹，并通过Stokes-Einstein方程推算粒子大小。这种技术能够对30~1000 nm的粒径进行测量，因此能够提供更为地粒径数据。在诸多文献的测试中均取得了较DLS更好的精度，因此成为目前为主流的外泌体尺寸测量手段。NTA技术的工作原理与DLS技术在测量不同尺寸纳米球的数据对比。可见相比于DLS，NTA测量的粒径分布更为。 虽然NTA取得了比DLS 更高的性，但是随着外泌体研究的深入，其局限性也十分明显。先NTA仅能够测量溶液中颗粒的平均粒径尺寸，但是NTA无法分辨其中的外泌体、囊泡、脂蛋白，也不能区别不同源性的外泌体。这直接限制了外泌体粒径表征的意义，使得研究者很难探究外泌体尺寸与外泌体来源之间的关系。另外NTA本身对于测试时的温度、浓度和校准都有着较高要求，因此使得NTA在测试较小的粒子时其精度仍不能达到令人满意的效果，其测试结果却仍与电镜、AFM等成像技术所观测到的粒径存在着明显差异。外泌体在TEM下的成像及粒径统计与NTA测量的结果对比。可见NTA测量到的粒径要比TEM直接测量的结果大50~100 nm。 三、单粒子干涉反射成像技术为了解决上述在实际测试中的问题，一种新型的单粒子干涉反射成像传感器（SP-IRIS）技术孕育而生。这种技术摒弃了布朗运动轨迹追踪方法，通过基底与颗粒形成的相干光进行成像，通过成像后的亮度来直接计算纳米粒子的大小。从而避免了NTA测量粒径轨迹误差大的短板，拥有更高的灵敏度和精度，即使对于NTA无法区分的40 nm与70 nm的粒子混合溶液也依然能够取得很好的分辨率。SP-IRIS的原理及芯片微阵列打印的成像效果和对混合不同粒径小球的区分效果。可见SP-IRIS技术拥有更高的测试通量和测量精度。得益于这种高精度测量方法，越来越多的研究者终于能够测量到与电镜直接观测相当的粒径。这种优势所带来的效果不单单是能够让TEM的数据与纳米粒子表征的数据更为一致，同时还能够表征不同来源的外泌体之间的粒径差异。SP-IRIS、NTA和TEM统计同一样品时所测量的粒径分布。SP-IRIS在测量不同尺寸的外泌体时，测量的粒径与TEM的尺寸统计基本一致，而NTA统计的粒径则比TEM大约50 nm。此外SP-IRIS技术还能够提供不同来源外泌体的尺寸差异，能够看出CD9来源的外泌体要比其它来源的外泌体大~10 nm。 SP-IRIS的另一个优势在于能够更换激光源的波长，因此除了能够实现外泌体的形貌成像外，还能够实现单外泌体的荧光成像。使得单外泌体的荧光共定位成为可能，研究者通过这种单外泌体荧光成像能够研究单外泌体的表型、载物、来源等生物信息。使用SP-IRIS 对受伤组和对照组小鼠不同时间点的血清CD9、CD81来源外泌体的分泌量监测。可以看到CD81来源的外泌体的分泌量呈现先增加后减少的趋势，而CD9来源的外泌体分泌量则一直在增加。 综上所述，由于SP-IRIS技术的高精度、高灵敏度、可做单外泌体荧光成像的优势，目前有越来越多的学者开始对比NTA技术和SP-SPIS技术，其结果均认为SP-SPIS技术测试的效果要明显优于NTA，这其中也不乏Cell等高水平期刊。相信在不久的将来，SP-IRIS技术将会越来越普及，为研究者研究外泌体打开新的大门。 参考文献：[1]. Ayuko Hoshino, et al, Extracellular Vesicle and Particle Biomarkers Define Multiple Human Cancers,cell, 2020, 182, 1–18.[2]. Oguzhan Avci, et al., Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)—A Platform Technology for Multiplexed Diagnostics and Digital Detection, Sensors 2015, 15, 17649-17665.[3]. George G. Daaboul, et al, Digital Detection of Exosomes by Interferometric Imaging, Scientific Reports,6, 37246.[4]. Federica Collino, et al, Extracellular Vesicles Derived from Induced Pluripotent Stem Cells Promote Renoprotection in Acute Kidney Injury Model, Cells 2020, 9, 453.[5]. Daniel Bachurski, et al, Extracellular vesicle measurements with nanoparticle tracking analysis – An accuracy and repeatability comparison between NanoSight NS300 and ZetaView, JOURNAL OF EXTRACELLULAR VESICLES 2019, 8, 1596016.[6]. Robert D. Boyd, et al, New approach to inter-technique comparisons for nanoparticle size measurements using atomic force microscopy, nanoparticle tracking analysis and dynamic light scattering, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 387,2011, 35– 42.

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》把创新放在了具体任务的第一位，全文160余次提到了“创新”关键词。2022年第十三届全国人民代表大会第五次会议上，国务院总理李克强所作的政府工作报告中，亦明确指出要坚持创新驱动发展。对科学仪器产业而言，“创新”更是至关重要。2021年11月，北京“十四五”规划就指出要支持开展关键仪器设备研发，支持挖掘一批服务于重大科技基础设施的定制化科学仪器和设备，重点突破研发新一代光谱等关键技术。不断高攀的前沿研究是创新，差异化的产品发展也是创新。不仅科学仪器原理和技术需要创新，应用拓展、企业管理等无不体现“创新”的力量。为了展现光谱仪器的创新成果，分享光谱仪器研发和应用中的创新思维，共同促进光谱仪器产业化的创新发展，仪器信息网特别邀请荧飒光学中红外产品经理王伟来分享产品研发过程中的创新体会。荧飒光学中红外产品经理王伟仪器信息网：您如何理解创新在仪器研发过程中的地位？荧飒光学：任何一项伟大的工程，“创新”都是其最基本、最核心的驱动力。仪器研发也是一项复杂的工程，涉及到光、机、电、算等方方面面，创新在每一个环节都起着非常重要的作用。仪器创新，重在“创”字，只有创造出唯一的、独特的产品，时时秉承“人无我有，人有我强”的设计理念，才能不断推陈出新，给用户以新颖的感觉。仪器信息网：您如何评价目前光谱仪器技术的创新现状？有哪些问题亟待解决？对此有哪些建议？荧飒光学： 分子光谱发展非常迅猛，几乎每年都会有最新款的红外光谱仪推出市场，既有实验室的台式设备，又有户外使用的小型化设备。但目前市场上的绝大多数红外光谱仪是固定配置的，外形几乎一样，外围的配套集成度不高，不适合作为某些领域的专业分析仪。建议红外生产厂家可以按照用户的实际需求，合理改造光路，结合红外的硬件和软件，生产出更适合用户的分析仪。仪器信息网：贵单位在仪器研发过程中秉承了什么样的创新理念？如何寻找并确定新产品的研发方向？在这个过程中是如何鼓励创新的？荧飒光学：荧飒光学自创立之初，就明确了以客户应用需求为导向的研发创新理念。红外的应用领域非常广泛，除了常规仪器的需求外，用户会按照实际情况提出各种各样的需求，这些需求不能直接使用市场现有的仪器。此时，我们会首先分析用户需求的合理性和可行性，然后研发部门会着手进行光路的布局、电路的设计，最终出品一款创新应用设备。四年来，我们按照这种理念，先后出品了十余款各具特色的傅里叶变换红外光谱仪和近红外光谱仪，如独立式发射光谱仪、便携式红外发射测量光谱仪、便携式毒品/危化品光谱分析仪、油品分析仪、便携式近红外光纤光谱仪等，这些产品新颖、独特、集成、智能，大多数产品需求旺盛，已经成为某些应用市场的主流。在研发过程中，我们会指定项目带头人，负责收集客户的需求细节和各个部门的研发节点，时刻以客户需求为目标，最大程度满足不同用户的实际需求。仪器信息网：请举例说明贵公司取得的什么样的创新成果（仪器和应用）？MOBILE10荧飒光学：2021年，某研究所需求一台便携式红外发射测量光谱仪，接到需求任务后，我们用便携式积分球搭建了一个光路，分析了用户的样品，并对分析结果和实验室结果进行了比较，用户对谱图结果非常满意，于是我们就开始设计新的光谱仪。在交流中我们了解到，目前市场上的便携式红外发射测量光谱仪，只能给出一个平均发射率，无法看到发射谱图及每个波段的实际发射率，而实验室台式红外发射光谱仪，体积和重量都不符合外场的检测要求。考虑到外场空气的湿度和温度与实验室的区别，我们给便携式红外发射光谱仪配置了高灵敏度的MCT检测器和防潮分束器，方便用户长期在户外进行操作。另外，考虑到单人操作的灵活性，我们还在仪器上集成了磁吸式金背景和单指触摸采集功能，圆满实现了用户对外场发射光谱仪的研发需求，同时也实现了便携式红外发射光谱仪创新性的突破，成为在全球创建此方法的标杆。仪器信息网：您认为最具前景的光谱技术有哪些？贵单位已经开展或者即将开展哪些创新仪器/应用的研究？荧飒光学：光谱技术包括分子光谱、原子光谱、荧光光谱、X射线光谱等，从应用角度来说，分子光谱以分析速度快、耗材少、无污染等优点，获得用户的青睐。红外光谱和拉曼光谱都属于分子光谱，可以根据分子光谱图来识别未知物，也可以进行定量分析，红外和拉曼均已经做成手持式设备，目前已经在海关、刑侦、食品检测等领域有众多应用。荧飒光学一体化的便携式红外光谱仪Mobile10已经广泛应用于公安海关市场，但有些客户希望拥有更小巧的光谱仪，因此，我们目前正在研发的手持式红外光谱仪，把所有的元器件的集成度做到极致，在保证仪器性能的前提下，使整体仪器的体积和重量都小型化，可以手持进行测量。该项设备的推出，可以填补国产手持式红外光谱仪的空白市场。

空气中负氧离子的含量是空气质量好坏的关键。在自然生态系统中，森林和湿地是产生空气负（氧）离子的重要场所。在空气净化、城市小气候等方面有调节作用，其浓度水平是城市空气质量评价的指标之一。自然界中空气正、负离子是在紫外线宇宙射线、放射性物质、雷电、风暴、瀑布、海浪冲击下产生，既是不断产生，又不断消失，保持某一动态平衡状态。由于负离子的特性，空所中的负离子产生与消失会保持一个平衡，因此判断环境下负离子浓度需要借助专门的空气离子检测仪进行准确测量。负氧离子是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称，简言之就是带负电荷的氧离子。在自然生态系统中，森林和湿地是产生空气负氧离子的重要场所。其浓度水平是城市空气质量评价的指标之一，有着 “空气维生素”之称。工作原理：空气离子测量仪是测量大气中气体离子的专用仪器，它可以测量空气离子的浓度,分辨离子正负极性,并可依离子迁移率的不同来分辨被测离子的大小。一般采用电容式收集器收集空气离子所携带的电荷,并通过一个微电流计测量这些电荷所形成的电流。测量仪主要包括极化电源、离子收集器、微电流放大器和直流供电电源四部分。首要要了解自己选负离子检测用途，目前有进口的负离子检测仪，国产的负离子检测仪，仿冒的负离子检测仪等等。分为便携的负离子检测仪，在线的负离子检测仪，按原理分又分为平行电极负离子检测仪和圆通电容器负离子检测仪两种。空气负氧离子检测分为 “平极板法测空气负离子” 和”电容法测空气负离子“这两种原理，其中“平极板”原理是比较常用的一种方法，检测快速，经济实惠，用于个人、工厂、实验室等单位。电容法测空气负离子检测仪是一种高性能检测方法，具有防尘、防潮等特点，相对于平极板法测空气负离子更加，特别适合于森林、风景区的使用，是林业局，科研单位测量空气质量的常见仪器。按收集器的结构分，负离子检测仪可以划分为平行板式和Gerdien 冷凝器式/双重圆筒轴式两种类型。1.Ebert式/平行电板式离子检测仪平行电板式离子检测仪是目前低端空气离子检测仪比较常用的一种方法。A跟B是一组平行的且相互绝缘的电极，B极顶端边着一个环形双极电极，空气通过右下角的风扇吸入，空气中的负离击打A/B电极放电，电荷传导到E环形电极形成自放电，放电信号被记录，从而可对空气中正、负离子数量及大小进行测量。这种检测仪技术上比较成熟，造价成本也比较低，但是易受外部环境影响，另外这种结构自身的弱点容易导致电解边缘效应，容易造成气流湍流，造成检测结果偏移较大。2.Gerdien冷凝器式/双重圆筒轴式双重圆筒轴式离子检测仪是目前中高端空气离子检测仪成熟的一种方法。整体结构由3个同心圆筒组成，外围筒身及内轴为电极，空气通过圆筒时，离子撞击筒身跟轴产生放电，放电信号被记录，从而可对空气中正、负离子数量及大小进行测量。这种检测仪技术上已非常成熟，但由于内部复杂的结构及控制，造价成本高昂，这种结构可以有效解决平行电板式结构固有的电解边缘效应，同时圆筒本身的结构及特殊的进气方式可以保持气流通过的平顺性，对离子数量及大小的检测精确性有极大提高。

在进入主题之前，我首先要澄清一下，这里的“激光粒度仪”是指基于静态光散射或衍射原理的粒度分析仪器, 测量范围从大约100纳米到几毫米。与之容易混淆的还有另一种也是以激光作为照明光源的粒度分析仪器——动态光散射粒度仪，在国内通常叫作纳米粒度分析仪。本文探讨的产品是指前者。 一提起高端的科学仪器，大多数国人都认为进口的国外仪器比国产仪器先进。但是，对激光粒度仪，我可以很负责任地说，总体上国产仪器与进口仪器水平相当，有些国产品牌甚至领先于世界同行。国外产品的价格确实高，但是技术性能一点都不高。所以，某些国家如果想在激光粒度仪上卡中国的脖子，不仅对中国的粒度仪应用产业丝毫无损，而且还会自行断送国外品牌在中国的市场，对中国的上下游产业发展只有好处，没有坏处。 能不能制造出高水平的科技产品，关键点有三：一是产品的设计，二是供应链（配套原材料），三是制程管理。 就原料供应来说，国内国外的粒度仪厂商都是全球采购的，相互之间没什么差别。具体来说，集成电路和部分电子元件大多是国外生产的，机械零件和光学镜头大多是中国生产的，有些国外品牌甚至连整机都是在中国境内、由中国工人完成组装调试的。某些国产品牌为了宣传自己的粒度仪“高大上”，声称光学镜头是某发达国家生产的，不知真假？但愿是假的；如果是真的，那真要为之惋惜了。其实，国产光学镜头完全能够满足激光粒度仪的使用需求。就连某些著名的进口品牌的镜头都是中国产的，说明国外同行早就认可中国镜头的质量。你又何必花高价到国外采购呢？要说卡脖子，电子元器件真是国产科学仪器“脆弱的要害部位”。激光粒度仪要用到的激光二极管，一些模拟集成电路，单片机等，都需要进口。但这不是我们激光粒度仪的厂商能够解决的。 至于制程管理，需要经验的积累和精益求精的态度。国产品牌或者其主要负责人，进入激光粒度仪行业都已超过20年，而且有些人曾长期在国外同行企业工作，再笨也学会该如何管理了，更何况中国人还是挺聪明的，至少不会在智力上输给西方人。对产品质量的态度，我认为几家主要的国产品牌都是很认真的。或许是激烈竞争的原因，大家都迫切地希望用户使用自己的产品时有良好的体验：精确、稳定、可靠。说到用户体验，我要提一句提外话：目前进口产品在售后服务上给用户的感觉都不太好：不仅服务不及时，态度不友好，而且收费巨贵。在这一点上，国外品牌就大大比不上国产品牌了。 最后一点就是激光粒度仪的设计了，这是硬核技术，也是本文要谈的重点。在供应链和制程管理不相上下的情况下，设计水平的高低决定了激光粒度仪的技术性能的高下。 下面将正式展开对国内外激光粒度仪的认知和设计水平的比较。表述听起来可能比较“学究”，请读者诸君谅解。这是因为不用专业的表达，就无法把其中的要点说清楚，就会显得模棱两可，给人留下质疑的空间。但是我会尽量表达得通俗一点。1. 激光粒度仪的光学模型及简要历史回顾 粒度仪器有多种原理，但大多数都把被测量的颗粒看成一个理想的圆球。尽管实际的颗粒很少是理想圆球，有的甚至远远偏离圆球，但是由于颗粒的数量太大，形状也是千变万化，如果连形状都要考虑进去，是一件无法完成的工作，所以只能把颗粒当作圆球来处理。激光粒度仪也是把颗粒当成理想圆球来处理，全世界的品牌都一样。 1.1 光散射的模型 光是电磁波。在均匀的介质中，光是沿着直线传播的。如果光在传播的途中遇到一个颗粒，光和颗粒就会发生相互作用，光波一部分可能被颗粒吸收，一部分则偏离原来的方向继续传播，后者就称为“光的散射”。这种相互作用遵循电磁波理论，即麦克斯韦方程组。只要颗粒尺寸远大于原子尺度，并且没有原子激发辐射（荧光）现象发生，那么，电磁波理论的正确性是不容置疑的。平面电磁波遇到圆球颗粒后发生的散射现象，可以有严格的数学解，称作“Mie散射理论”。不过这个解在数学形式上非常复杂、计算量庞大，物理意义很抽象。在颗粒直径远大于光波长时，散射现象可以用几何光学近似理论解释，这样物理意义就变得很直观了。 请看图1。在颗粒远大于光波长的情况下，颗粒对光的散射，可以分成两个部分：衍射和几何散射。从无限远（远场）的位置观察，衍射光的偏离角度只跟颗粒在观察面上的投影的大小有关，颗粒越小，衍射角越大，这部分信息可以用来分析颗粒的大小。几何散射光是指光线投射到颗粒表面以后，一部分发生反射，另一部分经过折射进入颗粒内部，又在另一个界面上发生折射（到介质）和反射的现象。散射光场是这两部分光的叠加。图1中只画出了衍射光和一次折射光。从远场看，几何散射光的相对强度分布与颗粒大小无关，只与颗粒的折射率与吸收系数有关。另外，当颗粒很大时，衍射光的分布范围远远小于几何散射光的分布范围，但是由于两种散射光的总能量相同，所以从小角度看，衍射光的强度要远远大于几何散射光的强度。这也是在小角度范围内观察大颗粒的散射光时，可以只考虑衍射光的原因。图1 光散射模型的几何光学近似 激光粒度仪在上世纪70年代初刚出现时，只考虑衍射光，所以颗粒可以看成一个不透光的圆片，见图2。根据光学上著名的巴比涅互补原理，一个不透光的圆片所产生的衍射场与同直径的圆孔所产生的衍射场只在位相上差180°，振幅则完全相同。激光粒度仪直接测量的是光强的分布，它是振幅的模的平方，跟位相没关系，所以一个直径为D的颗粒所产生的衍射光强的分布可以用等直径的圆孔产生的光强分布来代替。图2 从圆球散射到圆孔衍射的简化圆孔的衍射在19世纪末就有解析形式的理论表达。远场的衍射理论称为“夫朗和费衍射理论”。图2还表示出了观察远场衍射的经典装置：在圆孔后放置一个光学透镜，在透镜的焦平面上放置观察屏，这样在屏上看到的图像就是远场衍射光斑。衍射角度为的衍射光落在屏上的位置到屏的中心的距离为（ 是透镜的焦距）。顺便科普一个光学名词：如果透镜是对焦平面消像差的，该透镜就称为“傅里叶透镜”。从图2可以看到，远场的衍射光斑由中心亮斑和一系列同心圆环组成，被称为“爱里斑”。理论上可以证明，爱里斑的第一个暗环内包含了大约84%的衍射总光能，所以习惯上把第一个暗环所对应的衍射角称为爱里斑的（角）半径。爱里斑的半径与圆孔直径、也就是颗粒的直径近似成反比，因此屏上的光强分布与颗粒大小之间有一一对应关系。激光粒度仪就是根据这个原理分析颗粒大小的。 1.2 国内外激光粒度仪的发展史 一个10微米的颗粒，如果用0.633微米（红光he-Ne激光波长）的光去照射，那么衍射角就是4.4°；100微米的颗粒，衍射角就是0.44°了。世界上第一台激光粒度仪直到1970年前后(准确的年份有几种说法)才出现，就是因为它首先需要一种单色性、方向性都足够高、强度足够强的光源，这就是激光。所以它只能出现在激光器问世（1961年）之后。另外，探测衍射光场的分布需要硅光电探测器阵列，需要用到集成电路制作工艺；把衍射光的分布转换成粒度分布需要台式计算机，这些条件都是1960年以后才出现的。国内最早开始激光粒度仪研制的是天津大学的张以谟团队，当时是承接了国家科委的六五（1981年到1985年）科技攻关项目。项目于1989年通过了国家科委的技术鉴定。产品名称当时叫做“激光滴谱仪”，设定的应用对象是液体雾滴的粒度测量。比天津大学略晚开展激光粒度仪研制的单位还有上海机械学院（后改名“上海理工大学”）、山东建材学院（后并入济南大学）、四川省轻工业研究院、重庆大学和辽宁（丹东）仪器仪表研究所。从上面的介绍可以看出，国产激光粒度仪的出现时间比世界上最早的同类产品晚了大约20年。早期国产仪器的落后，首先就是因为起步的时间晚。起步晚的原因有这么几个：（1）国外开始研发激光粒度仪的时间正好是中国的文革时期，闭关锁国，国内的科研人员不太了解国外的动态，一直到1970年代末改革开放后，国外的产品卖到中国，以及国内的科研人员到国外进修，才知道有这么一种产品。（2）激光粒度仪的应用对象是从事粉体、浆料、乳液、胶体以及喷雾的科研和生产单位，当时中国在生产和科研两个方面都大幅落后于国外。国内的应用需求对该产品的研发的拉动不强烈。（3）在改革开放前以及改革开放后的很长一段时间，科研由高校和研究机构做，而生产由工厂做。科研单位感受不到应用的需求，而生产单位即使知道有需求，也没有能力设计一款光、机、电和计算机一体化的产品。（4）激光粒度仪作为当时的高精尖产品，需要激光器、电脑、形硅光电池阵列、半导体芯片等元器件和设备的配套，在上世纪六、七十年代，中国很难获得这些东西。目前国内的情况已经完全改观：一是国内需求拉动强烈，二是各种电子元件、计算机软硬件等都能在全球采购，三是国内的研发人员理论基础雄厚，创新意识强，能开展基础理论研究和技术创新。经过30多年的进步，国产激光粒度仪的技术已经能和全球同行并驾齐驱，并有一部分实现了超越。1.3 当前各种品牌对光学模型的应用从1.1节的讨论可以看到，如果只考虑远大于光波长的颗粒，并且只测量小角度的散射光（例如小于5°）的话，用衍射理论基本可以满足粒度测量的要求。衍射理论的优势在于数值计算相对简单，也不需要知道颗粒的光学参数（折射率和吸收系数）。但是如果想把粒度测量下限扩展到接近或小于光的波长，那么就不得不考虑更大角度范围的散射光了。现在的粒度仪测量下限可以达到光波长的1/10左右。图3表示出几种亚微米颗粒的散射光强分布。从图上可以看出，对小颗粒来说，不同粒径散射光强度分布的差别，主要在大角度上，甚至大到180°。这就需要仪器的光学系统能测量0°到180°全角范围的散射光，光学模型也必须用Mie散射理论了。图3 对数极坐标下亚微米颗粒的散射光强分布图中的坐标系是对数极坐标，方位角就是散射角，辐射线的长度是散射光强度的对数。(a)(d)分别表示1µm、0.5µm、0.25µm和0.12 µm的颗粒的散射光强分布。 目前国内国外的厂商，大多数采用复杂但严谨的Mie理论，但也有个别国外厂商还在用衍射理论。从所采用的光学模型来看，国内厂商与国外的主流厂商是同步的。相反，个别国外厂商还在用夫朗和费衍射理论，就显得抱残守缺了。1.4 对光学模型研究的新发现 激光粒度测试技术的研究者和厂商都隐藏着一个困惑：激光粒度仪无法正常测量3微米左右的聚苯乙烯微球。这是为什么？ 国内厂商——珠海真理光学仪器有限公司与天津大学的联合团队发现了造成这个困惑的根源：爱里斑的反常变化（ACAD）。通常我们都认为颗粒越小，爱里斑越大，于是颗粒大小与爱里斑大小之间有一一对应关系，所以粒度仪能够根据散射光的分布推算粒度分布。但事实上在有的粒径区间，会出现违反上述规律的情况：颗粒越小，爱里斑也越小。我们把这样的粒径区间叫做“反常区”。图4是根据Mie散射理论用数值计算的方法模拟出的聚苯乙烯微球的爱里斑的变化。图中粒径从3微米到3.5微米的爱里斑尺寸的变化就属于反常变化。对聚苯乙烯微球来说，3微米左右正好是在反常区，所以测量出现异常。研究论文发表于2017年。 图4 爱里斑的反常变化现象 该研究揭示出，任何无吸收或弱吸收的颗粒的光散射都存在反常现象。如果颗粒无吸收，则存在无限多个反常区。对粒度测量有影响的主要是第一反常区，其所处的粒径区间大约在0.5微米到10微米，具体位置跟颗粒与分散介质的折射率以及光波长有关。颗粒折射率越大，反常区中心对应的粒径越小。被测颗粒的粒径落在第一个反常区的话，通常的反演算法就难以根据散射光的分布计算出正确的粒度分布。反常现象对激光粒度测量的影响是普遍存在的，这将在第3节继续讨论。 爱里斑反常变化现象的发现与研究，是国内厂商与研究机构对激光粒度测试技术的创造性贡献，当然是世界范围内独一无二的，是领先于世界的。 2. 各种仪器的散射光接收系统 粒度仪的散射光接收系统决定了仪器能否获得充分的颗粒散射光信息，从而准确计算出被测颗粒的粒度分布。它是激光粒度仪的关键技术之一。 亚微米颗粒的散射光能分布见图5，其中假设了探测器的面积与散射角成正比，照明光是线偏振光，偏振方向垂直于散射面。其中图（a）表示全角范围内完整的散射光能分布。从中可以看出，垂直偏振散射光是分布在0°到180°的全角范围内的，对0.3微米以细的颗粒来说，散射光能的主峰分布处在40°到90°的前向大角度上。由于光能分布的主峰位置（如果有）与粒径之间有最显著的特异性，因此获取40°以上的散射光信息对亚微米颗粒测量至关重要。图5 亚微米颗粒的散射光能分布曲线(a) 全角范围的光能分布，(b) 正入射平板玻璃窗口得到的；(c) 斜置梯形玻璃窗口得到的 图6是当前国内外比较有影响力的几种品牌的激光粒度仪的散射光接收系统的光路图。其中图 (a)称为经典光路，又称正傅里叶变化光路。是激光粒度仪发展的早期就开始采用的光路。其特点是用平行激光束垂直入射到测量窗（池），相同角度的散射光通过傅里叶镜头后被聚焦到探测器的一个点上。其缺点是系统能接收的最大散射角受傅里叶镜头的孔径限制。目前能达到的最大孔径角是45°。如果颗粒分散在水介质中，那么对应的最大散射角是32°。这样的系统能测量的最小粒径约为0.4微米。图6 各种散射光接收系统原理图 图6(b)是一种逆（反）傅里叶变换系统。它用会聚光垂直照射到测量池。在小散射角上也能会聚同角度的散射光。但是大角度的聚焦不良，不过可以在光学模型的数值计算上对此进行补偿，并不影响对散射光分布的测量。它的好处是最大接收角不受透镜孔径限制。空气中的最大接收角可达60°或更大，对应于水介质中的散射角为41°以上。如果前向散射角继续增大，大于49°时，就会受到全反射规律的约束，无法出射到空气中，该以上角度称为“全反射盲区”。盲区内的散射光也就无法被探测器接收。这将丢失0.3微米及以细颗粒的散射光能主峰信息，见图5(b)。这种系统一般还设置后向探测器，能接收大于139°的散射光。对0.1左右的颗粒测量有帮助。 图6(c)是一种是多光束方案，是为突破全反射的限制而专门设计的。它用一束光作为主光束，正入射到测量池，用另外一束或两束光作为辅助光束，斜入射到测量池。如果设置后向探测器，则只需一束辅助光。。通常，为了尽量扩大仪器的测量范围，主光束用红色激光，而辅助光束用蓝色LED光源。假设辅助光的对测量池的入射角为45°，那么在该辅助光的配合下，测量盲区可以减小32°。如果只有主光束时散射角测量上限为41°，那么现在的测量上限可达73°。但是它的缺点是，主光束照明情况下的散射光测量和辅助光照明下的测量（如果两束辅助光，也要分别测量）必须分开进行，两次测量的数据拼接，不是一件容易做好的事情。如果辅助光和主光用不同的波长，还需要同时获取两种波长所对应的折射率。有时要得到一种波长的折射率都有困难，两种更难了。 图6(d)称为偏振光强度差（PIDS）方案（该图取自许人良博士未出版的书稿）。其特征是除了正入射的主光束以及配套的双镜头散射光接收系统外，另外串联了一个测量池，并在照明光行进路径的侧面设置对应不同散射角的探测系统。利用90°散射角周围垂直偏振的散射光与平行偏振的散射光的分布差异，分析亚微米颗粒的大小。存在的问题是: （1）主光束获得的信息与PIDS窗口获得的信息之间如何拼接？（2）PIDS测量利用了多种波长的照明光，要想获得多种波长的折射率是非常困难的。 图6(e)称为“斜置平行窗口”方案或“照明光斜入射”方案。作者最早于2010年提出该方案（专利）。它的优点是用一束照明光就可以突破全反射的限制，却没有多光束方案的数据拼接难题。比如说斜置20，被接收的最大散射角就可以增加到60°。但是要完全消除全反射的影响，必须斜置70°。此时入射光在探测平面上不能良好聚焦，从而影响了大颗粒的测量。这是作者没有在真理光学的产品中采用这种方案的原因，但有其他国产品牌在用这种方案。 图6(f)是真理光学在用的“斜置梯形窗口”光学系统。它只需一束照明光。测量池整体倾斜10°，不影响入射光的聚焦，测量池右侧的玻璃做成梯形，让接近或大于全反射临界角的散射光从梯形的斜面出射。这种方案能让前向最大散射角达到80°，使系统能够接收所有亚微米颗粒的散射光能分布的主峰信息，见图5(c)。这是目前前向散射接收角最大的光学系统，而且还只用了一束照明光，没有数据拼接问题。是一种世界领先的方案。3. 反演算法与粒度测试结果的真实性 反演算法就是把仪器测量得到的被测颗粒的散射光分布，结合事先根据光学模型的数值计算得到的预设的各种粒径颗粒的散射光能分布（组成“散射矩阵”），反向计算出被测颗粒的粒度分布的计算机程序。粒度分布是激光粒度仪输出的最终结果，它能否真实反映被测颗粒的粒度，是激光粒度仪性能的最终体现。3.1 获得真实的粒度测试结果的基本条件 能否获得好的粒度分布数据由以下三点决定： （A）充分的被测颗粒的散射光分布信息，最好含有光能分布的主峰（如果有）； （B）利用光学模型计算得到的散射光分布与粒度分布之间存在一一对应关系； （C）合理的算法。 各厂商的算法是技术秘密，外人无从知晓与评价。但是可以确定的是，如果条件（A）和（B）有缺失，一定会影响最终的粒度分布结果。从第2节的叙述我们已经看到，现有的各种散射光的接收方案都不能百分之百获得0到180°的散射光信息，但是有的方案好一些，比如图6(f)的方案；有的则有较大的信息缺口，比如图6(a)和(b)所示的方案。作者在第1节中谈到过，真理光学团队发现的爱里斑的反常变化，将导致在被测颗粒是透明的条件下，对于粒径落在第1反常区内的颗粒，条件(B)不能满足。 相对来说，国产的真理光学做得比较好。对条件(A)，前向最大散射角（介质中）的接收能力达到80°，能捕获所有颗粒的光能分布主峰，并且只用一束照明光，避免了不同照明光的数据拼接。对条件(B)，基于对爱里斑反常变化的原创发现和规律的深入研究，通过软硬件的结合，基本上解决了爱里斑反常变化对粒度分析的影响。 现在国内外各厂商都宣称自己的仪器能测量小到100纳米以细，大到数千微米，全量程无死角的粒度分布，但是上述条件(A) 和(B)的缺失，从客观上限制了这些仪器的测量能力，使得它们宣称的性能难以实现。3.2 国外某仪器有多种反演计算模式，不同模式会给出不同的粒度分析结果 有些国外仪器有多种反演计算模式。同样的被测样品，选不同的模式就会输出不同的结果。图7 国外某仪器不同反演模式输出不同结果的案例 图7是该仪器的实测案例。图7(a)是标称D50为150纳米的聚苯乙烯微球标样的测量结果。选“通用”模式时，D50为121纳米，与样品标称值相差较远，且分布曲线明显展宽；选”单峰窄分布”模式时，D50为148纳米，与样品标称值相符。图7(b)是标称D50为3微米的标样的测量结果。选“通用”模式时，结果呈现多峰，与样品的单分散特征完全不符；选“单峰窄分布”模式时，与样品形态特征及标称值相符。图7(c) 是一个人工配制的3个峰的SiO2 微球。选“通用”模式时，结果只有1个峰，完全失真；选“多峰窄分布”模式时，曲线呈现2个峰，结果比“通用”模式接近真实，但还是有失真。 从使用经验看，该仪器在测量颗粒标准样品时只能用“单峰窄分布”模式去分析。因为颗粒标准物质就是单峰窄分布的，所以这种做法颇有“量身定做”的意味。如果用 “通用”模式分析标准微球时，则经常出错。人们难免要问：“通用”模式连最容易测量的颗粒标准物质都给不出正确的结果，如何保证一般样品的测量结果是正确的？还有一个疑问是：一种仪器的不同模式给出不同的结果，究竟哪一个是正确的结果？ 上述问题如果没有合理的解答，那么从基本的科学逻辑出发，我们就可以得出这样的结论：一种仪器有多种分析模式是仪器性能不完善的表现。国产的真理光学的仪器就完全没有这样的问题。它只有一个统一的反演模式，不论测什么样品，都用同样的算法。图8是上述3个样品用国产真理光学仪器测量的结果：150纳米和3微米标样的D50值和分布形态完全符合预期，实际样品的3个峰也能得到正确的体现。图8 国产真理光学的激光粒度仪对三个样品的测量结果3.3 国内外仪器对爱里斑反常现象的处理 爱里斑的反常变化会导致一种散射光能分布对应多种粒度分布的可能性，从而使粒度仪得不到正确的粒度分布结果。图7(b)所示的3微米标样在某国外仪器“通用”模式下给出的完全失真的结果，就是因为3微米标样的构成材料是聚苯乙烯微球，这个粒径正好处在这种材料颗粒的第1个反常区。该国外仪器没能解决这个问题，所以在“通用”模式下得不到正确结果，而只能选用“单峰窄分布”这种量身定做的模式进行“特殊处理”。如果是普通的待测样品，由于事先无法知道被测颗粒的粒度分布特征，不知如何去“特殊”，就难以给出正确的结果。 目前除了真理光学以外，国内外的激光粒度仪厂家的通行做法是，在计算散射矩阵（光学模型）时，即使被测颗粒是透明的，也要人为加一个吸收系数，最常见的数值是0.1。这样在光学模型中就不会出现反常现象，从而使反演结果稳定，或者看上去比较正常。问题在于实际颗粒是无吸收的，人为加吸收必然使测量结果失真。 图9是一个碳酸钙样品的粒度测量结果。该样品经过沉降法的分离，去除了2微米以细的颗粒（可通过显微镜验证）。碳酸钙的折射率是1.69，无吸收。图9(a)是真理光学仪器的测量结果，2微米以细的颗粒含量几乎为零，与预期的一致。图9(b)是在光学模型中加了0.1的吸收系数后的反演结果：在2微米后拖了一个长长的尾巴。我们知道真实的粒度分布中，这个尾巴是不存在的，这是人为加吸收系数所引起的错误结果。有些国外仪器为了避免假尾巴的出现，人为地在1到3微米之间减去一定比例的颗粒含量。这种人为主观的处理会引起新的不良后果：如果在该粒径区域真实存在颗粒，也会被人为减少其含量甚至清零。图8(c)所示的SiO2样品在1微米到3微米之间有一个小峰，但是用该进口仪器测量的结果如图7(c)所示：无论用什么模式分析，这个真实存在的小峰都消失了。图9 在光学模型中给透明颗粒加吸收系数的后果（a）实际的粒度分布 （b）光学模型中加0.1吸收系数后得到的结果 可见，当透明颗粒的粒度分布处在反常区时，通过人为加吸收系数的方法无论怎么做，都有问题。目前国产的真理光学是世界上唯一解决了爱里斑反常变化困扰的厂家。3.4 国内外激光粒度仪对亚微米颗粒的测量能力的比较 采用图6(b)所示的散射光接收系统的仪器是国外品牌，在中国占有很可观的市场份额。然而这种结构由于丢失了0.3微米以细颗粒的光能分布主峰的信息（见图5(b)），从而注定了难以很好地测量0.3微米以细的实际样品（有别于标样，因此通常都用“通用”模式）。图10 某进口仪器和国产真理光学仪器测量纳米硅碳颗粒样品结果的比较 图10是某进口仪器和国产真理光学仪器测量纳米硅碳颗粒样品结果的比较。图10(a)是国外仪器的结果，图10(b)是真理光学的测量结果。两张图中的上图是粒度分布，下图是拟合光能分布与实测光能分布的对比。比较两种结果，可判断真理光学的结果更加真实、可靠。理由是： （A）真理光学的结果拟合残差只有0.43%，而进口仪器的拟合残差高达5.25%。前者拟合更好。 （B）真理光学给出的粒度分布曲线是单峰的，而进口仪器的结果是多峰的。经验告诉我们，正常制造出来的样品极少出现多峰的情况. （C）从光能拟合曲线看，进口仪器在第40单元后测量值（绿线）和拟合值（红线）之间出现较大的偏离，而国产仪器的两条曲线非常一致。 类似的0.3微米以细颗粒的测量案例还有很多。 4. 激光粒度仪行业的未来发展问题 前面三节从激光粒度仪的光学模型、散射光接收系统和反演算法及实际测量能力等三项硬核技术方面对比了国内外激光粒度仪的技术水平和测试性能，表明国产激光粒度仪不会逊色于国外同类产品。真理光学团队发现的爱里斑反常变化现象及规律、独创的斜置梯形窗口克服前向超大角测量盲区以及统一的反演算法等技术，则领先于世界同行。但是，对于激光粒度仪整个行业来说，还存在需要改进甚至急需改进的地方。我的建议如下：（1）国内外的厂家都应正视粒度测量数据对比困难的问题 目前，全球范围内激光粒度仪测量实际样品时给出的数据经常是不可比的。对同一颗粒样品，不同品牌的仪器的测量结果不可比；同一厂家生产的仪器，不同型号之间的结果不可比；更绝的是同一台仪器不同反演模式给出的结果也不可比。到目前为止，对这三个“不可比”，都没有人拿出令人信服的、符合科学的解释。 作者尝试分析一下原因。从理论上说，大家测量相同的样品，使用相同原理的仪器，应该得到相同的结果（在合理的误差范围内）。两个结果如有不同，那么至少有一个结果是错的，甚至两个结果都是错的。这就说明当前国内外的各种激光粒度仪还存在不完善的地方。这些不完善包括：（A）光散射模型上，有的仪器还在使用夫朗和费衍射理论；（B）光的全反射现象的制约，或者大角与小角散射光数据拼接的困难，导致有的仪器没有获得或者没有准确获得大角散光的信息，影响了0.3微米以细颗粒测量的准确性；（C）爱里斑的反常变化引起粒径与散射光分布之间一一对应关系的破坏，除了真理光学，其他品牌都采用人为地在光学模型中给颗粒添加吸收系数的方法来敷衍性地解决，但是没有真正解决，导致结果失真；（D）一种仪器有多种反演算法，从逻辑上就可断定这样的算法是不完善的，而根据作者分析，这个不完善又和不完善点（B）和（C）有关。（E）仪器厂商为了迎合客户的偏好，对原始的粒度分析结果进行了失实的修饰，比如把多峰分布改为单峰分布，把粒度分布中粗、细方向的展宽改窄等等。 仪器技术上的不完善，需要国内外厂家去正视问题，然后改正原先的不足。（2）国内用户应破除对进口仪器的迷信心理 国内很多用户都认为进口仪器就是比国产仪器好。国内用户要是遇到进口仪器的测量结果与国产仪器数据不一致的情况，第一反应就是国产仪器错了。我在前面分析过，进口仪器不比国产仪器好，请用户客观判断。 另一方面，国内有的仪器厂家也拿自己的仪器结果能和国外的结果相一致，来证明自己的高水平。这是自我矮化行为，当然也表明该厂家对自己制造的仪器没有信心。但是国内厂家的这种行为会助长用户原本就有的认为国产仪器水平低的心理。（3）激光粒度仪测量数据的正确运用问题 激光粒度测试报告的核心内容是体积粒度分布。形式上可以是表格或者曲线。有时为了简洁起见，用特征粒径来表示粒度分布。最常见的是D10、D50和D90三个数。其中D50表示样品颗粒的平均粒径（与之并行的也可用D[4,3]）），而D10和D90分别表示粒度分布往小粒径和大粒径方向延伸的宽度。在大多数情况下，一个粉体样品的平均粒径和分布宽度（或者均匀性）确定了，其粒度特征也就基本确定了。激光粒度仪国家标准（GB/T 19077-2016/ISO 13320：2009）中明确规定，不允许用D100的数值。这是因为从概率论分析，D100的数值是不稳定的，另外D100实际上并不代表颗粒样品中的最大粒直径。如果把这个值作为最大粒，可能会引发严重的应用后果。 然而在有些激光粒度仪的应用行业，例如电池的正负极材料行业，其国家标准中就把激光粒度仪的Dmax（即D100）作为控制指标。该行业内上下游间的粒度控制指标中，不仅包含了D100，还包还可了D0和Dn10，这些都是误导性的应用。（4） 激光粒度仪的测量下限和上限被严重夸大的问题 目前激光粒度仪的测量范围动辄下限10纳米，上限5000微米以上。这显然被严重夸大了。这会误导客户，扰乱市场。需要行业自律。国家相关组织也要加强督导的力度。

这里是TESCAN电镜学堂第四期，将继续为大家连载《扫描电子显微镜及微区分析技术》(本书简介请至文末查看)，帮助广大电镜工作者深入了解电镜相关技术的原理、结构以及最新发展状况，将电镜在材料研究中发挥出更加优秀的性能！扫描电子显微镜主要由电子光学系统、信号收集处理系统、真空系统、图像处理显示和记录系统、样品室样品台、电源系统和计算机控制系统等组成。第一节 电子光学系统电子光学系统主要是给扫描电镜提供一定能量可控的并且有足够强度的，束斑大小可调节的，扫描范围可根据需要选择的，形状完美对称的，并且稳定的电子束。电子光学系统主要由电子枪、电磁聚光镜、光阑、扫描系统、消像散器、物镜和各类对中线圈组成，如图3-1。图3-1 SEM的电子光学系统§1. 电子枪（Electron Gun）电子枪是产生具有确定能量电子束的部件，是由阴极（灯丝）、栅极和阳极组成。灯丝主要有钨灯丝、LaB6和场发射三类。① 钨灯丝电子枪：如图3-2，灯丝是钨丝，在加热到2100K左右，电子能克服大约平均4.5eV的逸出功而逃离，钨灯丝是利用热效应来发射电子。不过钨灯丝发射电子效率比较低，要达到实用的电流密度，需要较大的钨丝发射面积，一般钨丝电子源直径为几十微米。这样大的电子源直径很难进一步提高分辨率。还有，钨灯丝亮度差、电流密度低、单色性也不好，所以钨灯丝目前最高只能达到3nm的分辨率，实际使用的放大倍数均在十万倍以下。不过由于钨灯丝价格便宜，所以钨灯丝电镜得到了广泛的应用。图3-2 钨灯丝电子枪② LaB6电子枪：要提高扫描电镜的分辨率，就要提高电子枪的亮度。而一些金属氧化物或者硼化物在加热到高温之后（1500～2000K），也能克服平均逸出功2.4eV而发射热电子，比如LaB6，曲率半径为几微米。LaB6灯丝亮度能比钨灯丝提高数倍。因此LaB6灯丝电镜有比钨灯丝更好的分辨率。除了LaB6外，类似的还有CeB6等材料。不过目前在扫描电镜领域，LaB6灯丝价格并不便宜，性能相对钨灯丝提升有限，另外就是场发射的流行，使得LaB6灯丝的使用并不多见。图3-3 LaB6电子枪② 场发射电子枪：1972年，拥有更高亮度、更小电子束直径的场发射扫描电镜（FE-SEM）实现商品化，将扫描电镜的分辨率推向了新的高度。场发射电子枪的发射体是钨单晶，并有一个极细的尖端，其曲率半径为几十纳米到100nm左右，在钨单晶的尖端加上强电场，利用量子隧道效应就能使其发射电子。图3-4为场发射电子枪的结构示意图。钨单晶为负电位，第一阳极也称取出电极，比阴极正几千伏，以吸引电子，第二阳极为零电位，以加速电子并形成10nm左右的电子源直径。图3-5为场发射电子枪的钨单晶灯丝结构，只有钨灯丝支撑的非常小的尖端为单晶。图3-4 场发射电子枪结构示意图图3-5 场发射电子枪W单晶尖端场发射电子枪又分为冷场发射和热场发射。热场发射的钨阴极需要加热到1800K左右，尖端发射面为100或111取向，单晶表面有一层氧化锆（如图3-6），以降低电子发射的功函数（约为2.7eV）。图3-6 热场发射电子枪钨单晶尖端冷场发射不需加热，室温下就能进行工作，其钨单晶为310取向，逸出功最小，利用量子隧道效应发射电子。冷场电子束直径，发射电流密度、能量扩展（单色性）都优于热场发射，所以冷场电镜在分辨率上比热场更有优势。不过冷场电镜的束流较小（一般为2nA），稳定性较差，每个几小时需要加热（Flash）一次，对需要长时间工作和大束流分析有不良影响。不过目前Hitachi最新的冷场SEM，束流已经能达到20nA，稳定性也比以往提高了很多，能够满足一些短时间EBSD采集的需要，不过对于WDS、阴极荧光等分析还不够。热场发射虽然电子束直径、能量扩展不及冷场，但是随着技术的发展，其分辨率也越来越接近冷场的水平，有的甚至还超越了冷场。特别是热场电镜束流大，稳定性好，有着非常广阔的应用范围。从各个电镜厂商对待冷场和热场的态度来看，欧美系厂商钟情于热场电镜，而日系厂商则倾向于冷场电镜。不过目前日系中的日本电子也越来越多的推出热场电镜，日立也逐步推出热场电镜，不过其性能与自家的冷场电镜相比还有较大差距。① 各种类型电子源对比：各类电子源的对比如表3-1。表3-1 不同电子源的主要参数SEM的分辨率与入射到试样上的电子束直径密切相关，电子束直径越小，分辨率越高。最小的电子束直径D的表达式为：其中D为交叉点电子束在理想情况下的最后的束斑直径，CS为球差系数、CC为色差系数、ΔV/V0为能量扩展、I为电子束流、B为电子源亮度，a为电子束张角。由此可以看出，不同类型的电子源，其亮度、单色性、原始发射直径具有较大的差异，最终导致聚焦后的电子束斑有明显的不同，从而使得不同电子源的电镜的分辨率也有如此大的差异。通常扫描电镜也根据其电子源的类型，分为钨灯丝SEM和冷场发射SEM、热场发射SEM。§2. 电磁透镜电磁透镜主要是对电子束起汇聚作用，类似光学中的凸透镜。电磁透镜主要有静电透镜和磁透镜两种。① 静电透镜一些特定形状的并成旋转对称的等电位曲面簇可以使得电子束在库仑力的作用下进行聚焦，形成这些等电位曲面簇的装置就是静电透镜，如图3-7。图3-7 静电透镜静电透镜在扫描电镜中使用相对较少。不过电子枪外的栅极和阳极之间，自然就形成了一个静电透镜。另外一些特殊型号的电镜在某些地方采用了所谓的静电透镜设计。② 磁透镜电子束在旋转对称的磁场中会受到洛伦兹力的作用，进而产生聚焦作用。能使产生这种旋转对称非均匀磁场并使得电子束聚焦成像的线圈装置，就是磁透镜，如图3-8。图3-8 磁透镜磁透镜主要有两部分组成，如图3-9。第一部分是软磁材料（如纯铁）制成的中心穿孔的柱体对称芯子，被称为极靴。第二部分是环形极靴的铜线圈，当电流通过线圈的时，极靴被磁化，并在心腔内建立磁场，对电子束产生聚焦作用。图3-9 磁透镜结构磁透镜主要包括聚光镜和物镜，靠近电子枪的透镜是聚光镜，靠近试样的是物镜，如图3-10。一般聚光镜是强励磁透镜，而物镜是弱励磁透镜。图3-10 聚光镜和物镜聚光镜的主要功能是控制电子束直径和束流大小。聚光镜电流改变时，聚光镜对电子束的聚焦能力不一样，从而造成电子束发散角不同，电子束电流密度也随之不同。然后配合光阑，可以改变电子束直径和束流的大小，如图3-11。当然，有的电镜不止一级聚光镜，也有的电镜通过改变物理光阑的大小来改变束流和束斑大小。图3-11 聚光镜改变电流密度、束斑和束流物镜的主要功能是对电子束做最终聚焦，将电子束再次缩小并聚焦到凸凹不平的试样表面上。虽然电磁透镜和凸透镜非常像似，不过电子束轨迹和光学中的光线还是有较大差别的。几何光学中的光线在过凸透镜的时候是折线；而电子束在过磁透镜的时候，由于洛伦兹力的作用，其轨迹是既旋转又折射，两种运动同时进行，如图3-12。图3-12 电子束在过磁透镜时的轨迹§3. 光阑一般聚光镜和物镜之间都有光阑，其作用是挡掉大散射角的杂散电子，避免轴外电子对焦形成不良的电子束斑，使得通过的电子都满足旁轴条件，从而提高电子束的质量，使入射到试样上的电子束直径尽可能小。电镜中的光阑和很多光学器件里面的孔径光阑或者狭缝非常类似。光阑一般大小在几十微米左右，并根据不同的需要选择不同大小的光阑。有的型号的SEM是通过改变光阑的孔径来改变束流和束斑大小。一般物镜光阑都是卡在一个物理支架上，如图3-13。图3-13 物理光阑的支架在电镜的维护中光阑的状况十分重要。如果光阑合轴不佳，那将会产生巨大的像散，引入额外的像差，导致分辨率的降低。更有甚者，图像都无法完全消除像散。另外光阑偏离也会导致电子束不能通过光阑或者部分通过光阑，从而使得电子束完全没有信号，或者信号大幅度降低，有时候通过的束斑也不能保持对称的圆形，如图3-14，从而使得电镜图像质量迅速下降。还有，物镜光阑使用时间长了还会吸附其它物质从而受到污染，光阑孔不再完美对称，从而也会引起额外的像差，信号的衰弱和图像质量的降低。图3-14 光阑偏离后遮挡电子束因此，光阑的清洁和良好的合轴，对扫描电镜的图像质量来说至关重要。光阑的对中调节目前有手动旋拧和电动马达调节两种方式。TESCAN在电镜的设计上比较有前瞻性，所有型号的电镜都采用了中间镜技术，利用电磁线圈代替了传统的物镜光阑。中间镜是电磁线圈，可以受到软件的自动控制，并且连续可调，所以TESCAN的中间镜相当于是一个孔径可以连续可变的无极孔径光阑，而且能实现很多自动功能。 §4. 扫描系统① 扫描系统扫描系统是扫描电镜中必不可少的部件，作用是使电子束偏转，使其在试样表面进行有规律的扫描，如图3-15。图3-15 扫描线圈改变电子束方向扫描系统由扫描发生器和扫描线圈组成。扫描发生器对扫描线圈发出周期性的脉冲信号，如图3-16，扫描线圈通过产生相应的电场力使得电子束进行偏转。通过对X方向和Y方向的脉冲周期不同，从而控制电子束在样品表面进行矩形的扫描运动。此外，扫描电镜的像素分辨率可由X、Y方向的周期比例进行控制；扫描的速度由脉冲频率控制；扫描范围大小由脉冲振幅进行控制；另外改变X、Y方向脉冲周期比例以及脉冲的相位关系，还可以控制电子束的扫描方向，即进行图像的旋转。图3-16 扫描发生器的脉冲信号另外，从扫描发生器对扫描线圈的脉冲信号控制就可以看出，电子束在样品表面并不是完全连续的扫描，而是像素化的逐点扫描。即在一个点驻留一个处理时间后，跳到下一个像素点。值得注意的是扫描电镜的放大率由扫描系统决定，扫描范围越大，相应的放大率越小；反之，扫描的区域越小，放大率越大。显示器观察到的图像和电子束扫描的区域相对应，SEM的放大倍数也是由电子束在试样上的扫描范围确定。① 放大率的问题有关放大率，目前不同的电镜上有不同的形式，即所谓的照片放大率和屏幕放大率，不同的厂家或行业有各自使用上的习惯，故而所用的放大率没有明确说明而显得不一样。这只是放大率的选择定义不一样而已，并不存在放大率不同的问题。首先是照片放大率。照片放大率使用较早，在数字化还不发达的年代，扫描电镜照片均是用照片冲洗出来。业内普遍用宝丽来的5英寸照片进行冲洗。所用冲洗出来的照片的实际长度除以照片对应样品区域的实际大小之间的比值，即为照片放大率。不过随着数字化的到来，扫描电镜用冲洗出来的方式进行观察已经被淘汰，扫描电镜几乎完全是采用显示器直接观察。所以此时用显示器上的长度除以样品对应区域的实际大小，即为屏幕放大率。同样的扫描区域，照片放大率和屏幕放大率会显示为不同的数值。不过不管采用何种放大倍数，在通常的图片浏览方式下，其放大率通常都不准确。对于照片放大率来说，只有将电镜图像冲印成5英寸宝丽来照片时观察，其实际放大倍数才和照片放大率一致，否则其它情况都会存在偏差；对屏幕放大率来说，只有将电镜照片在控制电镜的电脑上，按照1：1的比例进行观察时，实际放大倍数才和屏幕放大率一致。否则照片在电脑上观察时放大、缩小、或者自适应屏幕，或者照片被打印成文档、或者被投影出来、或者不同的显示器之间会有不同的像素点距，都会造成实际放大率和照片上标出的放大率不同。不过不管如何偏差，照片上的标尺始终一致。所以在针对放大率倍数发生争执时，首先要弄清楚照片上标的放大倍数为何种类型，尽量回避放大率的定义，改用视野宽度或者标尺来进行比对。 §5. 物镜扫描电镜的物镜也是一组电磁透镜，励磁相对较弱，主要用于电子束的最后对焦，其焦距范围可以从一两毫米到几厘米范围内做连续微小的变化。① 物镜的类型：物镜技术是相对来说比较复杂，不同型号的电镜可能其它部件设计相似，但是在物镜技术上可能有较大的差异。目前场发射的物镜通常认为有三种物镜模式，即所谓的全浸没式、半磁浸没式和无磁场式，如图3-17。或者各厂家有自己特定的名称，但是业界没有统一的说法，不过其本质是一样的。图3-17 全浸没式（左）、无磁场式（中）、半磁浸没式（右）透镜A．全浸没式：也被称为In-LensOBJ Lens，其特点是整个试样浸没在物镜极靴以及磁场中，顾名思义叫全浸没模式。但是其试样必须做的非常小，插入到镜筒里面，和TEM比较类似。这种电镜在市场里面非常少，没有引起人们的足够重视。B．无磁场式：也叫Out-lensOBJ Lens，这也是电镜最早发展起来的，大部分钨灯丝电镜都是这种类型的物镜。此类电镜的特点是物镜磁场开口在极靴里面，所以物镜产生的磁场基本在极靴里面，样品附近没有磁场。但是绝对不漏磁是不可能的，只要极靴留有让电子束穿下来的空隙，就必然会有少量磁场的泄露。这对任何一家电镜厂商来说都是一样，大家只能减少漏磁，而不可能彻底杜绝漏磁，因为磁力线总是闭合的。采用这种物镜模式的电镜漏磁很少，做磁性样品是没有问题的。特别是TESCAN的极靴都采用了高导磁材料，进一步减少了漏磁。TESCAN的VEGA、MIRA、LYRA系列均是采用此种物镜。C． 半磁浸没式：为了进一步提高分辨率，厂商对物镜做了一些改进。比较典型的就是半浸没式物镜，也叫semi-in-lens OBJ Lens。因为全浸没式物镜极少，基本别人忽视，所以有时候也把半浸没式物镜称为浸没式物镜。半浸没式物镜的特点是极靴的磁场开口是在极靴外面，故意将样品浸没在磁场中，以减少物镜的球差，同时产生的电子信号会在磁场的作用下飞到极靴里面去，探测器在极靴里面进行探测。这种物镜最大的优点是提高了分辨率，但是缺点是对磁性样品的观察能力相对较弱。为了弥补无磁场物镜分辨率的不足和半浸没物镜不能做磁性样品的缺点，半磁浸没物镜的电镜一般将无磁场式物镜和半磁浸没式物镜相结合，形成了多工作模式。从而兼顾无磁场和半浸没式的优点，做特别高的分辨率时，使用浸没式物镜（如TESCAN MAIA3和GAIA3的Resolution模式），做磁性样品的时候，关闭浸没式物镜使用一般的物镜（如TESCAN的Field模式）。从另一个角度来说，在使用无磁场模式物镜时，对应的虚拟透镜位置在镜筒内，距离样品位置较远；使用半浸没式物镜时，对应的透镜位置在极靴下，距离样品很近。根据光学成像的阿贝理论也可以看出，半浸没式物镜的分辨率相对更高，如图3-18。图3-18 无磁场式（左）和半磁浸没式（右）透镜对应的位置① 物镜的像差电磁透镜在理想情况下和光学透镜类似，必须满足高斯成像公式，但是光学不可避免的存在色差和像差以及衍射效应，在电子光学中一样存在。再加上制造精度达不到理论水平，磁透镜可能存在一定的缺陷，比如磁场不严格轴对称分布等，再加上灯丝色差的存在，从而使得束斑扩大而降低分辨率。所以减少物镜像差也一直是电镜在不断发展的核心技术。A．衍射的影响：由于高能电子束的波长远小于扫描电镜分辨率，所以衍射因子对分辨率的影响较小。图3-19 球差、色差、衍射的对束斑的影响B．色差的影响：色差是指电子束中的不同电子能量并不完全相同，能量范围有一定的展宽，在经过电磁透镜后焦点也不相同，导致束斑扩大。不同的电子源色差像差很大，也造成了分辨率的巨大差异。C．像差的影响：像差相对来说比较复杂，在传统光学理论中，由于成像公式都是基于旁轴理论，所以在数学计算上做了一定的近似。不过如果更严格的考虑光学成像，就会发现在光学成像中存在五种像差。a. 球差：电子在经过透镜时，近光轴的电子和远光轴电子受到的折射程度不同，从而引起束斑的扩大。而电镜中的电子束不可能细成完美的一条线，总会有一定的截面积，故而球差总是存在。不过球差对扫描电镜的影响相对较小，对透射电镜的影响较大。b. 畸变：原来横平竖直的直线在经过透镜成像后，直线变成曲线，根据直线弯折的情况分为枕形畸变和桶形畸变，如图3-20。不过在扫描电镜中因为倍数较大，所以畸变不宜察觉，但是在最低倍率下能观察到物镜的畸变。特别是扫描电镜的视场往往有限，有的型号的电镜具有了“鱼眼模式”，虽然增加了视场但却增加了畸变。TESCAN的电镜很有特点，利用了独特的技术，既保证了大视野，又将畸变减小到了最低甚至忽略不计，如图3-21。图3-20 透镜的畸变图3-21鱼眼模式和TESCAN的视野模式c. 像散：像散是由透镜磁场非旋转对称引起的一种像差，使得本应呈圆形的电子束交叉点变成椭圆。这样一个的束斑不再是完美对称的圆形，会严重影响电镜的图像质量。以前很多地方都说极靴加工精度、极靴材料不均匀、透镜内线圈不对称或者镜头和光阑受到污染，都会产生像散。但是，像散更是光学中的一种固有像差，即使极靴加工完美，镜头、光阑没有污染，也同样会有像散。当然由于加工及污染的问题，会进一步加大像散的影响。在光学理论中，不在光轴上的物点经过透镜后，用屏去截得到的光斑一般不再是圆形。其中有三个特殊位置如图3-23，一个叫做明晰圆位置，这里的光斑依然是圆形；而另外两个特殊的位置称为子午与弧矢，这里截到的是两条正交的直线；其它任意位置截到的是一个会随位置而变化的椭圆。图3-22 电镜中的消像散图3-23 光学理论中的像散 对于电子束来说也一样，原来圆形的束斑在经过电磁透镜后，会因为像散的存在变得不再是完美的圆形，引起图像质量的降低。要消除像散需要有消像散线圈，它可以产生一个与引入像散方向相反、大小相等的磁场来抵消像散，为了能更好的抵消各个方向的像散，消散线圈一般都是两组共八级线圈，构成一个米字形，如图3-24。如果电镜的像散没有消除，那么图像质量会受到极大的影响。图3-24 八级消像散线圈d. 慧差和像场弯曲：慧差也总是存在的，只是在扫描电镜中不易被发觉，不过在聚焦离子束中对中状况不好时可以发现慧差的存在；由于扫描电镜的成像方式和TEM等需要感光器件的仪器不同，像场弯曲在扫描电镜中也很难发现。慧差和像场弯曲在扫描电镜中都可以忽略。 福利时间每期文章末尾小编都会留1个题目，大家可以在留言区回答问题，小编会在答对的朋友中选出点赞数最高的两位送出本书的印刷版。奖品公布上期获奖的这位童鞋，请后台私信小编邮寄地址，我们会在收到您的信息并核实后即刻寄出奖品。【本期问题】哪种物镜设计的扫描电镜可以观测磁性样品（特指可充磁性样品）？（快关注微信去留言区回答问题吧~）简介《扫描电子显微镜及微区分析技术》是由业内资深的技术专家李威老师（原上海交通大学扫描电镜专家，现任TESCAN技术专家）、焦汇胜博士（英国伯明翰大学材料科学博士，现任TESCAN技术专家）、李香庭教授（电子探针领域专家，兼任全国微束分析标委会委员、上海电镜学会理事）编著，并于2015年由东北师范大学出版社出版发行。本书编者都是非常资深的电镜工作者，在科研领域工作多年，李香庭教授在电子探针领域有几十年的工作经验，对扫描电子显微镜、能谱和波谱分析都有很深的造诣，本教材从实战的角度出发编写，希望能够帮助到广大电镜工作者，特别是广泛的TESCAN客户。↓ 往期课程，请关注微信“TESCAN公司”查阅以下文章：电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(一) - 电子与试样的相互作用电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(二) - 像衬度形成原理电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(三) - 荷电效应

所属各研究单元：　　为落实中科院2022年重点工作安排，进一步支撑我院科研仪器设备研发，推动我所科研仪器设备自主研制和创新发展，促进原创性科技创新成果产出, 所级公共技术中心以关键核心部件攻关及关键核心技术突破，围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，安排专项经费支持高端科学仪器国产化工作。经对相关科研人员开展问卷调查后，现就2022年度高端科学仪器国产化及核心部件开放基金申报工作通知如下：　　一、基金申请基本条件　　1、申请人应确保有足够精力从事开放基金课题的研究 　　2、项目以满足高端科学仪器的实际需求为目的，应有独到的设计思想、切实可行的技术方案和明确的验收指标，并能产出实用的关键器件或核心技术。　　3、重点资助“院特别研究助理、院/所青促会会员、35岁以下在职博士”(女性适当放宽)人员 　　4、开放基金的经费管理与使用严格按照《西安光机所科研项目经费“包干制”管理办法》(西光财资字2020[62]号)。资助经费一次核准分阶段下达。　　二、开放基金重点支持研究方向　　1、国家“高端光电仪器”—国产化核心技术及关键部件　　突破高分辨计算光学成像、多维超快相干光谱技术、皮秒光学精密测量、高效能光子极端制造、极限光制造与测量等关键技术，研发新一代单细胞及分子功能可视化、光电多模态多尺度医学诊断、核磁共振成像等系列光电装备。　　2、国家“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”计划　　(1)高端科学仪器的核心技术及关键部件(详见附件)　　高端通用科学仪器工程化及应用开发、高分辨率二次离子质谱分析仪、单细胞质谱分析仪、高速高空间分辨生物组织成像质谱仪、快速热化学反应过程分析仪、高灵敏数字化生物气溶胶直接分析仪、多模态超高分辨率成像仪、高通量拉曼流式细胞分选仪、紫外-可见光高分辨率光谱仪、扫描式光场辐射度计、紫外光电子谱分析仪、多自由度非接触三维光学扫描仪、微探头传感器式激光干涉仪、光电集成电路及器件参数综合测试仪、全光纤非线性单光子显微光谱仪、多功能扫描探针显微镜、高分辨地球电磁特性综合测量仪、高精度超导重力仪、形貌动态显微成像仪、三维复杂结构非接触精密测量与无损检测仪、高频阵列超声成像分析仪、超宽带高性能噪声系数分析仪、天线环境效应多参数综合测试仪、毫米波与太赫兹材料电磁特性测试仪、高性能物联网综合测试仪、多通道混合信号示波器、微观电磁物性自旋量子精密测量仪、超导低温电流比较仪、自主创新科学仪器、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、活细胞超分辨高速全景成像系统关键部件研发及应用等。　　(2)核心关键部件开发与应用(详见附件)　　大功率端窗型X射线光管、450kV X射线源、120kV热场发射电子枪、裂解源、宽带半导体增益激光器、1560 nm激光直接激发太赫兹源、高分辨率电源测量模块、宽带射频功率放大器、正电子断层成像探测器、抗辐照硅单光子探测器面阵、半导体伽马射线成像探测器、微型非放射离子迁移传感器、二维平面中子探测器、光谱色散式膜厚探测器、光学麦克风、高性能紫外成像探测器、碲镉汞制冷红外探测器、电磁力配衡重量检测器、可转运磁共振成像探测阵列、程控升降温与称重多功能探测器、高灵敏度大动态范围微电流计、微型比例阀、抗振动分子泵、微焦点X射线准直装置、宽频带同轴开关、毫米波隔离器、宽频带微型化双定向耦合器、扩口微通道板、热场发射电子源、磁共振成像低温探头、X射线能谱探测器、太赫兹超导混频器。　　3、中国科学院科学仪器研制共性关键技术重点方向　　(1)量子科学、生命医疗、大科学装置用高端科学仪器　　(2)仪器研制共性关键技术(详见附件)　　探测器技术、传感器技术、激光器技术、质谱技术、电子显微技术、核磁共振技术、光谱与成像技术、光学成像技术、极低温技术 以及重大设施中的光学仪器及器件、生命医疗领域的仪器及器件、量子科学中的的仪器及器件　　4、国产高端科学仪器头部企业及前沿用户需求　　(略)清单可至所级中心查阅　　三、受理时间　　1、提交《拟申请开放基金汇总表》时间：2022年3月20日～2022年4月5日。　　2、开放基金申报受理时间：2022年3月20日～2022年4月20日。　　四、评议程序、资助方式、课题及成果管理　　1、西安光机所大型科研装备规划及共享管理委员会+中国仪器仪表学会专家+“前沿”用户专家+头部企事业单位专家 　　2、每年支持基金4项，每项30万，周期1年(择优后持续支持) 　　3、标注形式：　　(1)资助课题发表论文均需注明“西安光机所所级中心高端科学仪器国产化及核心部件开放基金项目资助”或“The project was supported by theLocalization and core components of high-end scientific instruments Open Research Fund of Institutional Center for Shared Technologies and Facilities, XIOPM, CAS”。　　(2)全部经费资助课题，西安光机所所级中心为第一署名单位 部分经费资助或以基础条件资助课题，西安光机所所级中心至少是第二署名单位。　　所级中心联系人：赵阳 029-88887812，13891811660　　邮 箱：zhaoyang@opt.ac.cn　　所级公共技术中心　　2022年3月18日　　附件：　　　1.国家基础科研条件与重大科学仪器设备研发专项方向.pdf　　2.中国科学院科学仪器研制共性关键技术及重点方向.docx　　3.高端科学仪器国产化及核心部件开放基金实施方案.docx　　4.拟申请开放基金项目汇总表.xls　　5.开放基金项目所内评审标准.doc

p　　当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式的重要时期。在迈向高质量发展进程中，创新是引领发展的第一动力。/pp　　尽管我国近年来科研水平与创新能力都取得了长足的发展，但原始创新能力依旧不足也是不争的事实。不论是学界还是产业界，对中国在原始创新上“老是差口气”的症结，其实都如鲠在喉。/pp　　那么，问题的症结到底在哪?要实现原始创新，我们该怎么做?在两院院士大会召开之际，我们邀请了多位院士，谈谈他们对这些问题的见解。/ppstrong　　声音/strong/ppstrong　　远离“指挥棒”与外部诱惑/strong/ppstrong　　■刘中民/strong/pp　　是什么原因致使我国的原始性创新总体能力和水平还不够呢?从历史的角度看，这与科技基础、文化传统、工业及经济水平等基本因素密不可分。但是，从现实的角度看，主要还是体制和机制问题。/pp　　中国是一个文明古国，其文化思想之博大精深，对人类创新的贡献也举世瞩目。但由于封建社会及外侵战乱等历史原因和创新管理的问题，使我国的创新文化建设落后于发达国家，在创新价值取向、创新物质环境、创新成果产出等方面与发达国家还存在差距。/pp　　当前，中国优秀的传统文化为创新文化提供的丰富财富还没有得到有效的利用，创新的制度有待完善，人们创新潜力和个性还有待开发，创新的管理有待强化。因此，我们需要从创新的政策、体制、人文精神、物质环境、服务支持体系等方面培育，使其成为创新精神、创新行为、创新成果茁壮成长的肥沃土壤。/pp　　创新，特别是原始性创新，要求作为创新主体的科技工作者，必须要有强烈的创新意识和动力、健全的心理素质作支撑、科学的思维方法作武器、合理的知识结构作储备、良好的外部环境作保障，才有可能在原始性创新中有所作为。/pp　　然而，我国在科技创新方面指挥棒和外部诱惑也比较多。一些人发几篇追逐热点的文章，便获得奖励，进而获得比较高的收入，导致一些科技工作者不再愿意做真正意义上的创新性科研工作。回头再看刊发的论文，与真正需要的突破性原始创新及核心技术相距甚远，甚至连作者自己也不再引用其前期研究，转身又追求新的热点去了。/pp　　核心技术可以诞生新的需求，发明创造可以改变市场格局，成功的产品可以带来可观的效益，创新管理举措可以提升运营能效。这些都是创新裂变出来的力量，也需要政府的引导和政策的支持。/pp　　我国正处在从投资驱动发展转向创新驱动发展的关键时期，政府引导创新的方式也要随之进行改变。过去政府引导创新的方式是自上而下的，不适应市场导向的产业技术发展，而今政府要营造有利于创新的体制机制和政策环境，调动全社会的积极性，实现转变。/pp　　科研领域的原始创新除了需要国家政策指导，还需要宽泛的环境和充足的经费。尤其是可以带动整个学科发展的基础研究，需要给一群科学家高度的精神自由，让他们可以全身心投入到人类发展的重大问题上，不急功近利，不赶国外的时髦，开展我国的原始创新。/pp　　另外，我们还需要对原始创新成果加大保护力度。我们要做创新型国家，如果创新不被保护，那就没有人创新了。创新技术被侵权，存在举证难、维权成本高等问题，很多时候我们宁愿选择更新技术，也不愿意去维权。/pp　　原始创新除了在基础研究取得突破，还要倡导做真正实用的、能直接用到工厂的技术。这需要科研机构与企业合理分工与通力合力，共同发挥各自优势，开发能促进产业进步的技术。这更需要深化体制机制改革，让制度和政策符合科技与产业发展实际，破除体制机制障碍，打通科技链与产业链，实现科技与产业的深度融合发展。对企业是创新主体的含义应有正确的认识，切不可由此衍生出企业对国家科技资源的垄断。/pp　　历史发展经验告诉我们，科技革命引发产业革命，产业革命带动经济发展。当前，新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，我们要抢抓这一历史发展机遇，站在新的历史起点上，以科技创新推动经济发展。/pp　　(作者系中国工程院院士，中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院青岛生物能源与过程研究所所长。本报记者沈春蕾、廖洋采访整理)/ppstrong　　既要看清远处的灯/strong/ppstrong　　也要走对脚下的路/strong/ppstrong　　■王家骐/strong/pp　　创新是逼出来的。老一辈科学家开始踏上科研路的时候，没有前人的经验或技术可以借鉴。当年，我们研制“两弹一星”、航天飞船的时候，国外不仅对我们禁运仪器设备，还封锁了所涉及的理论和技术。/pp　　科研势在必行，现实逼迫我们想方设法去创新。我们团队最早是做光学仪器的，要自己想办法制造刻编码的设备，再研制检测仪进行检测。由于没有现成的资料可供参考，我们只能靠自己去研究分析，最后把作出的成果和国外比较，发现我们的方案比国外还要好。/pp　　我常常告诉学生，课题刚开始的时候查文献是必要的，参考前人经验可以少走弯路，一旦进入中长期研究后，就该有自己的思路，要不断进行新的探索，逼迫出自主创新的决心和意志。/pp　　创新要肯吃苦。以做科研为例，有时候需要十年磨一剑，必须把剑磨锋利了，少磨一下都不行，所以要有个好身体，更要有好心态。身体和心态都好，才能在艰苦的科研工作中坚持下来。/pp　　在科研这条道路上没有捷径可走，要踏踏实实地练好基本功。只有脚踏实地，一步一步地走，走过了一定的路程，自然就能有所创新。“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。”创新工作也是这样。/pp　　1963年参加工作以来，我亲历了中国科技创新从跟跑到并跑，再到部分领域开始领跑的过程。过去作研究，一会儿原材料不行了，一会儿核心元器件出现问题，有了想法也实现不了。现在很多原材料、核心元器件，我们都可以自己生产了，为科学研究提供了很好的基础。/pp　　上世纪90年代初，我去日本出差，当地人很自豪地邀我去坐新干线。现在呢，我国的高铁，不仅技术引领全球，还出口很多国家。这表明，我国正在从科技创新大国，迈向世界科技强国。作为科技工作者，我认为只要自己还能干，就会一直把科研工作做下去，为创新性国家建设出自己的一份力。/pp　　当前，我国科技创新还要解决原动力不足、创新文化缺位、创新意识淡薄等问题。建议科技工作者具有独立思考的精神，胸怀全局，百折不挠 营造创新文化氛围，积极弘扬敢于冒险、崇尚创新、追求成功、宽容失败的创新文化 大力提倡创新教育 提高全民知识产权意识。做到科技创新与经济建设、改善民生、国防建设紧密结合，与基础研究、人文研究和应用研究紧密结合。/pp　　总而言之，创新不是空中楼阁，不是天天想着“我要创新”“我要搞发明”就能作出成果，创新的灵感和理念来源于日常工作中的积累。创新，要安心本职工作，把全身心都投入到研究中去，从道理本身入手，把它根源上的东西挖掘出来，才能有所启发，有所收获。创新不能好高骛远，“看清了远处的灯，走错了脚下的路”是很容易犯的错误。/pp　　(作者系中国科学院院士、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所学术委员会主任。本报记者沈春蕾采访整理)/ppstrong　　圆桌会议/strong/ppstrong　　我国原始创新成果为何还比较少?/strong/ppstrong　　特邀嘉宾/strong/ppstrong　　康乐：中国科学院院士、中国科学院动物研究所研究员/strong/ppstrong　　沈树忠：中国科学院院士、中国科学院南京地质古生物研究所研究员/strong/ppstrong　　向涛：中国科学院院士、中国科学院物理研究所研究员/strong/ppstrong　　刘忠范：中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授/strong/ppstrong　　俞梦孙：中国工程院院士、北京大学工学院健康系统工程研究所所长/strong/pp　　康乐：原始创新成果少的原因之一是历史短。我国在辛亥革命之后才开始引进现代科学，至今才一百多年。我国真正现代意义的科学研究从20世纪20年代才开始。我国改革开放40年，科研工作才逐步走向正轨。我们真正能够专注地做科研，同时国家投入大量资金进行支持大概在20世纪90年代之后。近30年来我国科学研究得到了飞速发展，进步是巨大的。在这么短的时间内，我国的科学技术在世界总体上处于第二方阵，成绩非常巨大，我们走过了西方国家二百多年走过的道路。/pp　　第二，我们的文化习惯讲究中庸，不太鼓励标新立异。许多人更多地希望证明一个大师提出的理论或工作，或者紧跟别人的发现作出类似的发现，或者别人主要的突破都有了，我们在一些重要的细节上作一些补充。原始创新需要我们发现不同的东西，需要一种自信和主动精神，这是我们目前比较欠缺的。在科学上应该鼓励不同的想法，敢于证伪，不盲从权威。/pp　　第三，中国的科学研究在许多领域已经达到了相当高的水平，个别领域甚至走到了国际前列。但我们的原始创新为什么还是不多，这与国际学术界的话语权仍在西方科学家手中有关。一个概念性创新、发现往往要克服很大困难才能得到发表。/pp　　第四，在技术的创新上，保护和奖励创新还有待加强。对违反知识产权的行为处罚较轻。/pp　　最后一点，我国要想提升原创性的科学研究，我们的科学家、管理部门和资助机构应该着眼长远，有很大的耐心去孕育、培养、支持创新思想。一个原始创新要在科学家的头脑中孕育，要在实验中加以证明和完善，还要在其他系统中进一步拓展，所以整个过程是非常长的，需要耐心和定力。不要总是催促出短平快的成果，要出对一个领域有重要影响，或者改变人们原有认识的创新成果。/pp　　改革开放40年来，我们积累了重要的人才基础、知识基础和技术基础。我们的研究条件也完全可以媲美世界上最先进的实验室。越是在这样的条件下，越要沉下心来，想一些深远的，与别人不一样的问题。我们整个社会对科学家的工作要有很大的宽容和理解，要有一个长期的支持。科学家自己也要长期坚守重要的科学问题，“咬定青山不放松”。我们培养的科学家要长期坚守一个重大的科学问题，长期不懈坚持下去。/pp　　沈树忠：核心技术、原始创新是与基础科学研究的扎实程度密切相关的。/pp　　加强原始创新，就要加强基础研究。做科研一定要抱以平常心，就好像学功夫一样，基础没打好，就不容易出成果。现在很多评价体系促使年轻人着重追求虚的、浮夸的成果和奖励，而不是真正为了做好基础科学练“内功”。功底没练好，想要做出高水平的东西肯定是不可能的。一定要长期有效地鼓励和激励踏踏实实做科研的人，这是一个长期的过程。/pp　　企业的原始创新水平也较低，这不仅仅是企业的问题，实际上也是我国本身科学技术发展水平的问题，这个问题要长年累月地积累才能达到一定高度。而不是靠几项发明、几篇高端文章，或者是一两项高水平技术就能解决的。/pp　　国家原始创新的底子厚不厚，还是要看国家的基础科学积累的水平如何。即使我们的技术遇到难题，只要我们的功底足够扎实，很快就会发挥作用。/pp　　年轻人目前的原始创新动力不足，与科研评价体制等都是相关的。做好研究要真正从学科发展的角度去考虑。浮躁的学风会影响整个国家的科学发展。/pp　　向涛：目前来看，我国创新成果比较少，但这不是说我国的科研出现了大的基础性问题，而是因为我国的积累时间比较短。/pp　　从发展速度上说，也不能说创新成果少，跟10年前相比，我们的创新成果更多了，也在增长。这是积累的问题。/pp　　第二，与教育制度相关。我国的教育同质化程度太高。这种教育方式不利于对学生敢于质疑的科学精神的培养。从大众的角度讲，缺乏一定的教育基础。/pp　　第三，与我国目前的评价体系有关。简单说就是“急功近利”的倾向比较严重。/pp　　刘忠范：相对科学原发国家而言，我们的积累还不够。原始创新来自基础研究，而我们真正特别关注基础研究也就是过去二三十年的事，相对而言时间还比较短。真正的原始创新工作需要长期的积淀。这是我国目前创新成果较少的一个非常重要的原因。/pp　　此外，我们在做科研的方式、方法上还是比较急躁的。我们总是在喊口号，“做原始创新和颠覆性创新”“做变革性创新”，但这需要慢功夫，不是喊几句口号就可以实现的，必须踏踏实实，而且还要路子走对，才有可能出现原始创新。/pp　　从某种意义上说，目前原始创新少与浮躁的学风也不无关系。我们现在的评价机制导致了大家特别浮躁，而科学研究是有自己的规律的。/pp　　俞梦孙：原始创新来自于需求，我们如果把需求背后的规律搞清楚了，原始创新成果就会涌现。需求背后的规律是根本，本身就蕴含着重大发现。而我国的很多所谓“创新”工作是追随西方的，没有按照实际需求，导致我们的很多工作是在别人设计好的圈圈里做来做去。/pp　　需求指的是当前最需要的东西，代表着当前没有被解决但亟待解决的问题。而对需求的解决不应该只停留在表面，应该探讨需求背后的规律。/pp　　企业创新比较容易出现的问题是目光短浅，常常只看到眼前。需求背后的创新常常不是孤立的，可以举一反三。解决这些需求的过程就是原始创新的过程，一定要按照科研规律安排科研工作。(本报记者韩天琪采访整理)/ppstrong　　热点热议/strong/ppstrong　　原始创新已具备发力加速的基础/strong/ppstrong　　■本报见习记者 高雅丽/strong/pp　　从上世纪80年代起，我国经过多年的追赶，已经成为科技大国，“墨子”科学实验卫星天地传信，C919大型客机飞上蓝天，高铁奔驰在祖国大地上……中国创新正处在由量变向质变的进程中。/pp　　然而，前不久的中兴事件折射出我国原始创新能力不足、科研方面主要以模仿和跟踪为主的短板，为中国敲响了警钟。/pp　　2000年以来，我国的科技投入增长一直高于GDP的增长，2017年，中国研发经费投入强度(研发经费与国内生产总值之比)为2.12%，研发经费投入总量为17500亿元。虽然科技投入总量居世界前列，但人均水平较低。/pp　　“原始创新不是一蹴而就的，它需要长期坚持和投入，只看论文发表数量是一种短视行为。2017年中国基础研究经费为920亿元，基础研究占研发经费的比重为5.3%，与美国、韩国等发达国家相比，其实这个比例还远远不够。”中国科学院院士、中国科学院上海有机化学研究所所长丁奎岭表示。/pp　　目前我国科技成果产出数量大幅增加，但质量和科研成果转化能力亟待提高。据统计，中国国内发明专利申请量连续六年居世界第一，但2017年，最能衡量核心技术能力和创新能力的国内发明专利申请量和授权量占全部专利的比重不到40%和20%。/pp　　中国科学院院士江雷对《中国科学报》记者说：“改革开放时期，包产到户及联产承包责任制解放了农民和工人的生产力，促进经济发展 面对当前中国的现实情况，解放科技生产力和重大目标牵引是中国建成科技强国的关键所在。”/pp　　江雷表示，必须将影响国民生活、推动国家建设的重大关键技术作为当前科研的第一目标。“目前存在现有的科学技术生产关系和科技生产力不匹配的矛盾，从基础研究到应用要实现一条龙操作，尤其倡导企业主导科学研究。”江雷说。/pp　　那么如何解放科研人员、释放科技生产力呢?在江雷看来，最关键的是要给科研人员自由，解决好知识产权归属问题，让科研人员在做产业化时没有后顾之忧。“例如，涉及国防建设重要方向、能源、资源等科研领域，需要集中国家力量进行攻关，但是关于民生的科技研究，要全部放开，激发民营企业的创造力，产生出更多就业机会和利税。高手在民间!看看美国的微软、苹果以及谷歌等民营公司的产值就知道了。”/pp　　丁奎岭也表示，在制药工业方面，发达国家有百年的积累，基础科研能力很强，但中国在制药产业方面利润很薄，“维持企业运转就已经很不容易了，他们很难拿出更多的经费做原始创新研究”。/pp　　今年1月，《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》出台，虽然激励创新的体制机制和政策环境逐步改善，但仍难以满足创新驱动发展的需要。/pp　　丁奎岭说：“国家发展要有强大的基础研究作支撑，自己具备了原始创新能力，在国际谈判中就会处于有利地位。高水平基础研究还是要抓人才，让科研人员能在岗位上真正发挥作用。”/pp　　总体来看，目前中国的原始创新已经具备发力加速的基础，科技水平从跟踪为主转向跟跑、并跑、领跑并存，创新方式从引进消化吸收和集成创新为主转向原始创新，从相对封闭走向更加开放。/pp　　江雷说：“中国还要以未来发展目标为牵引，抓住知识产权，用原创科学带动原创技术，这样中国必将成为世界第一科技强国、工业强国、国防强国。”/ppstrong　　院士观点/strong/pp　　●“走别人没有走过的路”，既是世界科技创新的必然过程，也是我国科技强国的必然需求。我国科学家要敢走别人没有走过的路，立足祖国大地、谙熟我国国情、放眼国际前沿、瞄准重大成果，做科技强国的践行者。/pp　　——姚檀栋(中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所名誉所长)/pp　　●我国的科学技术经过几十年的发展，已进入在一些关键领域可与国际同行一竞高低的阶段。建设世界科技强国，关键在于创新，而科技创新需要一支拥有全球视野、熟稔领域发展、瞄准世界前沿的战略科技力量。这样的科技队伍是具备深厚科学积淀、优秀科研人才和完备的科研基础设施的综合性力量，只有这样的科技队伍才能够在全球科技风云变幻中把握发展趋势、汇聚科研力量、引领科技发展。/pp　　——祝世宁(中国科学院院士、南京大学物理学院和现代工程与应用科学学院教授)/pp　　●对核心技术不应抱着从国外引进的幻想，而应当从自身发展中寻找根本性的解决办法。“非对称”赶超战略思想的提出，为我们从“跟跑”向“并跑”“领跑”转变，为我国科技实力在激烈的国际竞争中争得一席之地指明了方向和突破口。/pp　　——丁健(中国工程院院士、中国科学院上海药物研究所学术委员会主任)/pp　　●应当注意的是，对于我国建设科技创新大国应承担的责任与义务，全社会也应当有统一而清晰的认识。全社会应当加强对这一目标的高度认同，进而形成切实有效的鼓励创新、尊重创新的社会氛围。/pp　　——欧阳自远(中国科学院院士、中国科学院地球化学研究所研究员)/pp　　●作为科技工作者，在国家提倡创新的大背景下，更应该当仁不让地承担起科技创新的责任与使命，以自身的知识为基础，利用科研平台所能提供的支持，作出更多更前沿的成果。同时，科研人员也应当切实响应国家发展对科技创新的需求，以解决行业、领域中的难点问题作为自身科学研究的主攻方向之一。在关注基础科研问题的同时，科研人员也应当关注与自己研究相关的技术难题，以科技手段推动行业进步。在世界科技竞争日趋激烈的今天，广大科技工作者需要以时不我待的紧迫感投入到国家的科技创新事业中。/pp　　——都有为(中国科学院院士、南京大学物理学院教授)/pp　　●回顾世界各国科学发展历史不难发现，基础科学研究取得的革命性突破，必将引发前沿技术的颠覆性变革。在国际竞争中，谁掌握了先进科学技术并拥有强大的科技创新能力，谁就赢得了发展先机，并掌握发展的主动权。这就要求我们在实施创新驱动发展战略时，首先要看清世界科技发展大势，发展科学技术必须具有全球视野，要把握时代脉搏。/pp　　——吴岳良(中国科学院院士、中国科学院大学副校长)/pp　　寻找科技创新突破口，抢占未来科技发展的先机，也向广大科技工作者发出了强大的号召。拥抱这一科技创新的“春天”，需要科技工作者树立勇攀高峰的信心，不畏惧科学探索的艰难险阻，勇于挑战世界科技前沿，力争在科技竞争的赛场上独领风骚、拔得头筹 需要国家不断深化科技改革，形成契合发展要求的科学管理与运行体制，为科学的蓬勃发展提供良好的“动力系统” 需要全社会形成尊重人才、爱护人才的良好氛围，培育出一支符合科学创新发展要求的高素质科学队伍，真正落实科技创新的要求，从而实现建设世界科技强国的美好愿景。/pp　　——管华诗(中国工程院院士、中国海洋大学教授)(沙森整理)/ppstrong　　政策集锦/strong/pp　　“创新驱动发展战略大力实施，创新型国家建设成果丰硕，天宫、蛟龙、天眼、悟空、墨子、大飞机等重大科技成果相继问世。”十九大报告中，习近平总书记提到了一系列依靠原始创新“上天入地”的大国重器。/pp　　从“科学技术是第一生产力”到“创新是引领发展的第一动力”，十九大报告中10余次提到科技、50余次强调创新。到2035年，我国经济实力、科技实力将大幅跃升，跻身创新型国家前列的目标将激励全社会积极投入到原始创新中。/pp　　十九大报告指出，要瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。加强应用基础研究，拓展实施国家重大科技项目，突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新，为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑。加强国家创新体系建设，强化战略科技力量。深化科技体制改革，建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系，加强对中小企业创新的支持，促进科技成果转化。倡导创新文化，强化知识产权创造、保护、运用。培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队。/pp　　2018年全国两会期间，习近平总书记也多次强调创新之重要。“发展是第一要务，人才是第一资源，创新是第一动力”“中国人民的创造精神正在前所未有地迸发出来”“只要13亿多中国人民始终发扬这种伟大创造精神，我们就一定能够创造出一个又一个人间奇迹”。/pp　　今年两会《政府工作报告》提出，要实施创新驱动发展战略，优化创新生态，形成多主体协同、全方位推进的创新局面。扩大科研机构和高校科研自主权，改进科研项目和经费管理，深化科技成果权益管理改革。支持北京、上海建设科技创新中心，新设14个国家自主创新示范区，带动形成一批区域创新高地。/pp　　在国家创新体系建设方面，《政府工作报告》指出要强化基础研究和应用基础研究，启动一批科技创新重大项目，高标准建设国家实验室。鼓励企业牵头实施重大科技项目，支持科研院所、高校与企业融通创新，加快创新成果转化应用。国家科技投入要向民生领域倾斜，加强雾霾治理、癌症等重大疾病防治攻关，使科技更好造福人民。/pp　　在创新激励政策方面，《政府工作报告》表示要改革科技管理制度，绩效评价要加快从重过程向重结果转变。赋予创新团队和领军人才更大的人财物支配权和技术路线决策权。对承担重大科技攻关任务的科研人员，采取灵活的薪酬制度和奖励措施。探索赋予科研人员科技成果所有权和长期使用权。有悖于激励创新的陈规旧章，要抓紧修改废止 有碍于释放创新活力的繁文缛节，要下决心砍掉。/pp　　今年1月，《国务院关于全面加强基础科学研究的若干意见》出台 3月，国务院印发《积极牵头组织国际大科学计划和大科学工程方案》，明确了我国牵头组织国际大科学计划和大科学工程的“三步走”发展目标。/pp　　在科技创新“加速度”的道路上，中国正在奋勇向前，汇聚各方力量，大步迈进世界前列。/p

很多分析仪器的研发制造者和使用者，没有完全搞清楚或根本没有搞清楚分析仪器中核心技术指标的概念，特别是指标的物理意义、分析误差的影响、表述方法、国际接轨等方面，至今还有人在使用早已过期或被淘汰的仪器学名词。本文针对这些问题，结合作者长期实践、参考仪器学理论和国际接轨的有关论述，对这些问题进行了讨论。希望对广大从事分析仪器研发制造和分析仪器应用的科技工作者有重要参考意义。吸光度和光密度吸光度（Absorbance）指物质对光的吸收。Beer[1] 的研究结果是吸光度与物质的透光率（Transmittance）的对数成正比，又称之为比尔定律。其表达式为：A=-LogT；式中A为吸光度；T为透光率（透光率与物质的浓度成正比）。光密度（Optical density）是指物质的光学密度（过去人们用它表示物质对光的吸收，并且用O.D表示）。因为O.D，不能准确表达物质对光的吸收，所以在1982年，国际物理学会年会就废除了光密度这个名词。但至今仍有人使用这个被淘汰了很久的名词，应该予以纠正。基线平直度和噪声[2]-[3]基线平直度是指在每台光吸收类仪器的波长范围内，每个波长上噪声的最大值就是仪器的基线平直度（Baseline straightness）。测试方法是：在整个波长范围内进行扫描，哪个地方的峰-峰值最大，它就是该仪器的基线平直度。但是因为有的仪器在整个波长范围内扫描后，有些波长上的噪声很大，仪器的基线平直度不达标，所以，提出在波长范围内两端各缩短20 nm来测基线平直度，仪器就达标了。事实上这是不正确的，因为基线平直度的定义就是在整个波长范围内进行扫描，所以这种方法测试得到的是虚指标。人们应该对基线平直度正确理解，对错误的测试方法予以纠正。噪声（Noise），是指仪器在500nm处随机输出的信号，以此来粗略比较仪器噪声的指标（500nm处的噪声大或小，其他波段的噪声可能就会大或小）。其测试方法：仪器固定在500 nm处，时间扫描在60 min内（国际接轨的方法），任取10 min，或在30 min内（我国的国家标准），任取10 min，这10 min内的最大值与最小值之差就是噪声。目前我国相关企业对基线平直度和500 nm的噪声指标的理解和测试方法还存在不少缺陷，应该引起高度重视，采取正确的、国际接轨的方法。准确度和重复性准确度（Accuracy）是指测量值与真值（或理论值）之差。它是分析仪器研发制造者和分析测试工作者最关心的核心指标之一，也是衡量仪器好坏的关键之一。准确度一般用标准片或标准液测试，测试点一般是546.1nm、435.8nm、365.0nm、313.0nm、253.7nm等等。但是313.0nm因为信号弱，比较难测准。准确度可以是正值也可以是负值，所以前面应该加±符号。重复性是多次测量中的最大值与最小值之差，所以它的数字前面不能加±符号。但是很多人忽略了这一点，将准确度与重复性的数字写成一样，都不加±符号。精密度和精度 精密度（Precision）是指多次测试数据的离散性，也称之为重复性（Repeatability）；而精度是包含精密度和准确度的名词，因此精度与精密度是绝然不同的两个概念。但是，目前国内外很多科研工作者将精密度和精度两个概念混为一谈，随意乱用。精密度和精度这两个名词虽说只相差一个字，但其物理意义完全不同，值得大家重视。分析仪器检测数据的光度准确度、精密度（重复性）、精度三者的物理概念区别很大！分析仪器研发制造者、使用者搞清楚这三者的物理概念、相互的关联非常重要，应该高度重视。为了说明上述指标的物理意义和区别，wensted[4]和Owen[5]教授做了很多研究，下图是他们提出的比较示图，可以清晰的说明上述问题。下图中：(a)精密度和准确度都较差；(b)精密度好，准确度差；(c)精密度差，准确度好；(d)精密度和准确度都好，这就是精度好！所以精度包括精密度和准确度。目前，国内外很多公司，都混淆这三者的概念，经常有人泛用，可谓眉毛胡子一把抓！分光光度计和光度计顾名思义，分光光度计（Spectrophotometer），是分光的光度计，而光度计（photometer）是不分光的。但是很多科研工作者随意定义，例如：原子荧光光度计是能量分散型的仪器，目前还没有分光型的原子荧光分光光度计仪器，只有原子荧光光度计；但是很多科研工作者经常把原子荧光光度计说成原子荧光分光光度计。线性和线性动态范围一般来讲，线性（Line）是指同一浓度上，取2、4、6、8、10的量（浓度或各种量纲的量）作出的直线，例如：光谱、色谱分析中的工作（标准）曲线。而线性动态范围（LDR）是指取以数量级递增或递减的量（浓度或各种量纲），例如:2×10-8、2×10-7、2×10-6、2×10-5、2×10-4等作出的直线，它代表仪器所应用的样品最小和最大的范围。LDR在光谱、色谱分析工作中非常重要[3]，值得广大科研工作者重视。Line和LDR是完全不同的概念。建议大家不要混淆。PPM和浓度PPM指的是百万分之一（10-6），是无量纲的；而浓度是指单位体积溶剂中所含物质的含量，是有量纲的，例如：µg/L、mg/L、g/L等等。但是，在日常的分析检测工作中，经常看到有人说“浓度是多少PPM”。经常有人把PPM说成µg/L,这也是在混淆概念，值得重视的问题。吸光度误差和透过率误差如前所述，吸光度是物质对光的吸收，表达式为： A=-LogT（A为吸光度，T为透过率）。所以，吸光度误差就是物质对光吸收的误差，即ΔA。透过率是指物质对光吸收了一部分，透过了一部分，二者的比值就是透过率。其数学表达式为：T=I/I0，式中T为透过率，I0为入射光，I为透射光。所以，透过率误差就是ΔT。但是ΔA和ΔT二者的概念是绝对不同的。这方面国内外很多科技工作者也没有搞清楚，或者没有完全高清楚。作者对此作了很多研究。请读者参阅：《李昌厚著，紫外可见分光光度计，北京：化学工业出版社，2003》和《李昌厚著，仪器学理论与实践，北京：学出版社，2008》。稳定性、漂移和重复性[3]稳定性是分析仪器的重要指标之一、是分析仪器可靠性的基础。目前国内外科研工作者经常混淆概念，他们说“漂移小就是稳定性好”，这是不完全的说法。当然，仪器的漂移大，肯定不是受使用者欢迎的好仪器。如果仪器的漂移很小，但是重复性差：即同一台仪器，对同一个样品，在同一时间，同一个操作者，多次操作，所得数据不同；或同一台仪器，对同一个样品，在同一时间，不同的操作者，多次操作，所得数据不同；或同一台仪器，对同一个样品，在不同时间，同一个操作者，多次操作，所得数据不同；或同一台仪器，对同一个样品，在不同的实验室，同一个操作者，多次操作，所得数据不同，这也肯定不是使用者所欢迎的好仪器。所以，我们说分析仪器的稳定性应该包括漂移和重复性。浴盆效应和故障率[3]一台仪器的故障率多与少很重要，人们总是希望自己的仪器故障率越小越好。但是很多人因不了解仪器学理论，也对仪器的故障率含义不清楚。经常会听到有些仪器销售商介绍他们的仪器是“0” 故障率、30年不会出故障。如果一台分析仪器的故障率很高，经常出故障，它的可靠性肯定不好，一定不是台好仪器。但是，我们绝对不能说一台分析仪器的故障率为“0”，或者说仪器是“0”故障率、30年不会出故障。作者多次见到过日本某医疗仪器公司推销高电位治疗仪，他们说：“我们的仪器永久保修，保证30年不出故障”。任何现代分析仪器的组成，都是有电子学部分的，其电子学元器件都有电子元器件失效的浴盆效应问题。即：电子元器件不可能使用30年却不出现故障。一般电子元器件使用到一定时间后，它自然会失效，会出现频繁的故障。这就是众所周知的电子元器件失效的浴盆效应理论（电子元器件的失效期一般为10年）。电子元器件失效的浴盆效应理论，是仪器学中电子学理论的一部分，是不能违背的。电子学元器件失效的浴盆效应如图所示。电子学元器件失效的浴盆效应理论原理图在上图电子元件失效的浴盆效应的前沿时期，仪器的故障率较频繁。其前沿期大约需要1年左右的时间；有些制造商在厂里对仪器进行较长时间的老化，可以将前沿期在工厂车间里面提前解决（或大部分在工厂车间里面解决），仪器到了用户手里，很快就可进入稳定期（盆底），此时仪器的故障率小，使用者对其非常满意。具体来说，仪器到达电子元器件失效的浴盆效应的盆底时仪器将非常稳定，这段时间大约是8年左右。等到仪器使用时间到达浴盆效应的后沿期，仪器的故障率又会开始上升，并且，随着时间的推移仪器故障会非常频繁；这段时间大约是一年左右。前沿期、稳定期、后沿期三者之和约为10年左右。所以，国外发达国家的分析仪器使用10年就更新，这是有理论根据的。国外因其富有，科研工作者的仪器使用了10年就更新（仪器到达了电子元器件失效的浴盆效应终点），不采取维修办法；而我国或一些发展中国家，因为经济原因，电子元件失效的浴盆效应十年到期了，就采取对仪器维修（调换新的电子元器件）后继续使用的办法，这也是正常的，并且是符合仪器学理论的。综上所述，仪器的“0故障率”、30年不会出故障是不存在的。讲医疗电子仪器“30年不出故障”是违反仪器学理论的。只有说仪器的故障率低，其故障率符合仪器学中电子元件失效的浴盆效应才是正确的。因此，我们在设计、使用、评价仪器时，特别是挑选分析仪器时，一定要重视浴盆效应和故障率的问题。主要参考文献[1]A.Beer, Ann.der Physik.Chemie,(3),26,78(1852).133.[2]李昌厚著, 紫外可见分光光度计，北京：化学工业出版社，2005.[3]李昌厚著, 仪器学理论与实践, 北京: 科学出版社, 2008.[4]Wensted，lnstrument Check Systems,Published in Great Britain by Hencry Kimpton PublishersLondon,1971.[5]Tony Owen, Fundamentals of UV-Visible Spectroscopy, 1996, Germany Hewkett-Packard publication number 12-5965-123-E.作者简介李昌厚，男，中国科学院上海营养与健康研究所（原中国科学院上海生物工程研究中心）研究员、教授、博士生导师；国务院政府津贴终身享受者；原仪器分析室主任、生命科学仪器及其应用研究室主任；先后任天津大学、华东理工大学等兼职教授、上海化工研究院院士专家工作站专家委员会成员、中国仪器仪表学会理事、中国仪器仪表学会分析仪器分会第五届和第六届副理事长、全国光谱仪器专业委员会副主任、全国物理光学仪器专业委员会副主任、全国高速分析专业委员会副主任、国家认证认可《实验室资质认定评审员》（原国家认监委实验室计量认证/审查认可国家级常任评审员）；《生命科学仪器》副主编、《光学仪器》副主编、《光谱仪器与分析》副主编、国家科技部 “十五”、“十一五”、“十二五”、“十三五”多项重大仪器及其应用专项的专家组组长等职。主要研究方向：主要从事光谱仪器及其应用研究、色谱仪器及其应用研究；在仪器学理论、分析仪器性能指标的测试方法、光电技术等方面有精深研究；以第一完成者身份，完成了15项科研成果，其中5项获得省部级以上科技奖励（含国家发明奖1项）；以第一作者身份，发表论文280篇（退休前发表183篇、退休后发表97篇）；以个人身份出版了：仪器学理论与实践、光谱仪器及其应用、色谱仪器及其应用等的专著5本。曾先后任北京普析、美国ISCO等国内外十多家高科技公司的专家顾问组组长、《仪器信息网》等多个高科技学术团体的技术专家顾问或专家委员会成员。先后在全国各省市、自治区、大专院校、科研院所作学术报告、讲课、技术培训等600次上。为中国的民族分析仪器及其应用做出了应有的贡献！