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    2. 公司新聞

      我國科學儀器技術與國外存在哪些差距

      我國在科學儀器方面和國外有較大的差距,是涉及我們的基礎工業、材料科學、電子技術、工藝技術等方面的差距引起的。下面分類闡述:

        (一)我國科學儀器技術與國外存在哪些差距之色譜儀

        1.氣相色譜儀:

        a.電子壓力和流量控制技術。

        b.柱溫箱溫度控制范圍、精度和升降溫速率。

        c.色譜柱的使用溫度和分離能力。

        d.檢測器品種不全,微型熱導檢測器和微型電子捕獲檢測器,色譜柱和軟件功能等差距大。

        2.高效液相色譜儀:

        a.輸液泵的輸液精度與壽命。

        b.檢測器種類少。

        c.色譜柱、高性能色譜填料幾乎全靠進口,色譜柱種類較少。

        d.色譜儀器和色譜技術的發展趨勢,色譜儀器向小型化、自動化、聯用、多維化發展。

        (二)我國科學儀器技術與國外存在哪些差距之光譜儀

        1.原子吸收

        德國耶拿公司推出了****臺商品化的contrAA型連續光源火焰原子吸收光譜儀,采用了一個連續光源(高聚焦短弧氙燈)取代了傳統的空心陰極燈,輻射出從紫外線到近紅外的強烈連續光譜(190~900nm),采用了高分辨率的中階梯光柵,經色散后所得譜線寬度可達pm級。在檢測器方面,該型儀器采用了CCD線陣檢測器以增加量子效率。從可獲得的分析信息量的角度而言,該款儀器已和ICP光譜儀相近。

        2.原子熒光

        這是**中國特色的分析儀器,隨著元素形態分析領域的興起,色譜與原子熒光聯用技術也隨之發展起來。清華大學與北京吉天聯合研發的SA-10砷形態分析儀是一種基于氫化物發生—原子熒光技術的元素形態分析儀器,利用液相色譜進行分離,用氫化物發生—原子熒光對液相色譜流出物定量,檢測元素的不同形態,能夠更有效地評價樣品中元素的生物危害性,能夠有效地檢測As、Hg、Se等元素的多種形態,可在食品、衛生、**、飼料、農業等領域的檢測中應用。我國還有多個企業生產原子熒光光譜和元素形態分析儀。

        3.MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)光譜技術

        采用微型制造技術,將機械部件,傳感器,執行機構和電子系統利用顯微加工技術,集成到一個普通的基材(硅、鋁或其他)上。MEMS可以改進現有所有產品領域,并賦予產品新的特質和性能,出現新一代的過程光譜分析儀。

        4.紅外光譜

        紅外光譜是*常用的結構分析和組成分析工具,近兩年來紅外光譜技術三個方面有明顯進展:(1)紅外化學成像(紅外和近紅外);(2)紅外光譜數據處理;(3)編碼調制紅外光譜。

        (1)紅外化學成像

        化學成像是一種同時提供空間的、化學的、結構的和功能的信息,是一組三維的數據塊,化學圖像數據為海量數據,使用化學計量學方法進行處理。

        近兩年的進展主要表現在共焦平面紅外陣列檢測器與FT-IR光譜儀器的耦合研究方面,目前發展方向傾向于使用線陣檢測器,可避免面陣中壞象素的影響,值得關注的是如SPECTRALDIMENSIONS公司研制開發的專用和在線化學成像分析儀,用于制藥,高分子,食品,法醫,反恐等領域。

        (2)紅外光譜數據處理技術

        多維紅外光譜數據的處理在近兩年內得到了特別的關注。研究*多的是二維光譜。

        (3)編碼光度紅外光譜測定法

        這是一種新技術,一個編碼轉盤部件產生干涉圖,經過傅立葉變換得到紅外光譜圖,可以用于檢測化學反應動力學和產物的信息,非常適合在線檢測,適用于散射光譜,透射光譜和吸收光譜技術的應用。它具有速度快和抗環境干擾能力強,體積小,結構緊湊,更簡單,成本低等的優點。美國ASPECTRICS公司擁有這項新技術,目前產品已經投放市場。2006年度獲得《研究與開發雜志》頒發的百名市場影響力*強新技術產品獎。

        5.近紅外光譜

        當前,近紅外分析已廣泛應用于農業、食品、醫藥、石油、化工等領域,近紅外儀器已經形成獨立的產業,國際上近紅外技術市場主要被美國熱電尼高力公司、丹麥FOSS公司、德國布魯克公司、瑞典Perten公司等分析儀器企業占據。我國的近紅外技術產業經過20余年的發展也具有了一定的規模,北京英賢公司和上海棱光公司是其中的代表。

        目前國際上主要從事近紅外儀器研發、生產的公司也在把主要精力投向模型和方法的研究與開發上,因此共享模型和方法標準的研究將是近紅外技術今后幾年發展的主要方向??上驳氖?,我國的部分科研院所,如石化院、中國農大、湖南大學,中南大學,**軍醫大學等目前已在化學計量學方面進行了非常出色的工作。目前我國近紅外光譜技術正處頂盛時期的前夜,有許多方面走向世界前列。

        華東理工大學的杜一平教授獲2006年BUCHI近紅外光譜學國際獎,該獎項是瑞士BUCHI公司為表彰本年度近紅外光譜學領域的突出貢獻而設立的,獲獎原因是提出和應用化學計量學算法regionorthogonalsignalcorrection(ROSC),解決了近紅外光譜**存組分的光譜干擾問題。

        6.在光譜技術領域值得關注的三項新技術取得重大突破

        (1)太赫茲輻射技術及其相關儀器的新進展

        近二年來,太赫茲輻射技術取得了不斷的進步,特別是這些技術的應用得到了迅速的發展,相關儀器開發和國防、安全檢查、材料識別與診斷、生產監測、生物醫學等領域應用都取得了許多進步。

        太赫茲輻射(T-射線波長為3,000~30微米范圍內的電磁波)可以像X-射線那樣穿過某些材料,“看”到其背后的物質。

        T-射線光子能量極低,不會對人體和其他材料造成電離,大多數包裝材料如紙張、碳素板、塑料等對T-射線都是透明的,而金屬和含有水分的材料不能透過T-射線,可以利用T-射線進行成像,透視出包裝物品內部物體的T-射線圖像來,從而可以應用于機場行李箱的安全檢查和醫生對人體內有損傷或破裂器官的檢查。該技術的*大困難在于難探測到比較微弱的太赫茲輻射信號。

        太赫茲技術的應用領域主要包括太赫茲光譜、太赫茲成像和太赫茲通訊幾個方面。美國PicoMatrix公司和ZomegaTechnology公司、英國TeraVIEW公司、日本Nikon公司、布魯克光譜公司都相繼開發出了太赫茲光譜儀和成像系統。

        太赫茲時域光譜技術,目前仍然是太赫茲光譜技術的核心研發領域。

        太赫茲成像技術,目前主要向著實時成像、全息成像和三維立體成像技術方向發展。利用太赫茲電場相位信息的相位成像技術,是當前國際上積極發展的太赫茲成像技術之一。

        為了發展小型化太赫茲系統,基于飛秒光纖激光器的太赫茲產生與探測系統,已經有實驗室原型樣機出現。太赫茲光子器件的研發,如太赫茲透鏡、太赫茲濾波片、太赫茲波帶片等光子學器件,已經吸引了國際科技界的廣泛關注。

        美國、日本和歐洲相繼將太赫茲技術列為未來幾年發展的關鍵技術。

        我國于2003年啟動了“太赫茲物理器件及應用研究重大項目”?!拔覈着_基于電子激光的太赫輻射源”被評為我國2005年基礎研究十大新聞的第三項。

        (2)光學分子成像系統

        分子影像學是一門新興的、交叉的科學,具有傳統成像所不具有的特點:無創傷、實時、活體、特異、精細(分子水平)的顯像等獨特性質。

        國外光學分子成像系統

        A.精諾真活體內可見光成像系統——Xenogen-200

        200系列體內可見光成像系統,可以做激發熒光和自發熒光斷層成像,可實現三維熒光光源的重建。它的探測深度為:顱內可達3~4cm,分辨率為1~3mm。

        B.KODAK高性能數碼成像系統——KODAK

        它能進行二維成像,分辨率為厘米級。不能進行三維成像。

        C.小動物光學分子成像系統——GE

        GEHealthcare通用電氣醫療集團的eXploreOptix小動物光學分子成像系統,是激發熒光成像設備,探測深度:靈敏度高的時候,為1.5~2cm;靈敏度低的時候,為3~4cm。分辨率為0.5~3mm。雖然國外已經做出了光學分子成像系統,不同程度上還是有一定的缺陷。

        國內光學分子成像系統

        國內,清華大學、天津大學等少數的科研單位正在研制激發熒光斷層成像(FMT)原型系統。

        截止到目前為止,國內還沒有擁有自主知識產權的光學分子成像設備。在綜合上述3種國外光學分子成像設備的優點并對缺陷進行了改進之后,我國構建了BLT/FMT原型系統。該系統包括熒光信號采集裝置、圖像信號預處理模塊以及計算機系統,可以完成自發熒光斷層成像(BLT)和激發熒光斷層成像(FMT)。BLT軟件已獲得我國科技進步二等獎,BLT/FMT的研究已列入國家973計劃。

        (3)表面增強拉曼光譜技術

        表面增強拉曼散射(SERS)技術具有靈敏度高、干擾小的特點,適合于研究界面效應,可以解決生物化學、生物物理和分子生物學中的許多難題。以往由于重現性不好等問題,SERS在分析測試中還沒有發揮應有的作用。

        近年來,SERS的*新成果有望解決超高靈敏度分析問題,甚至進行生物單細胞和單分子以及納米結構的分析。針尖增強拉曼顯微技術(Tip-enhancedRamanmicroscopy)利用金屬涂層的懸臂在針尖區域產生增強信號,使得在與針尖相接觸的被研究物表面有可能測定SERS信號。生物芯片與SERS技術的結合也是一個令人感興趣的方法。在芯片表面通過固定生物病原體以及對SERS有活性的金屬,來測定出SERS信號。這些方法還有一些技術難題需要解決,但超高的SERS信號為建立高靈敏度的分析方法提供了可能,其前景是很誘人。

      豫公網安備 41142502000013號

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