2024年11月16日上午，分析儀器重大研發(fā)成果進展交流及展望論壇（以下簡稱本論壇）于廣東省深圳市登喜路國際大酒店成功召開。作為第九屆中國分析儀器學(xué)術(shù)大會（ACAIC 2024）的分論壇之一，本論壇由中國21世紀議程管理中心、中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會聯(lián)合主辦；中國21世紀議程管理中心處長裴志永擔任論壇主席；中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會秘書長吳愛華擔任論壇召集人。
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研究員闞瑞峰主持會議
中國21世紀議程管理中心處長裴志永致辭
“十四五”期間，國家重點研發(fā)計劃啟動實施“基礎(chǔ)科研條件與重大科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)”重點專項（如下簡稱“條件儀器專項”），截止目前，各項目普遍取得較大進展。本論壇的召開，主要為總結(jié)“條件儀器專項”項目亮點、征集未來布局建議，以及集中宣傳分析儀器及其關(guān)鍵部件高水平研發(fā)成果，帶動分析儀器產(chǎn)品技術(shù)朝更高水平發(fā)展，提升用戶對國產(chǎn)儀器和國產(chǎn)關(guān)鍵部件的信心。本論壇特別組織9個優(yōu)秀項目，詳細介紹各項目，在關(guān)鍵核心部件國產(chǎn)化、工程化研制與應(yīng)用開發(fā)等方面的最新進展。
西安交通大學(xué)教授李志明
作《高分辨輝光放電質(zhì)譜儀器研制與應(yīng)用進展》報告
輝光放電質(zhì)譜儀對中國實施嚴格的出口管制。西北核技術(shù)研究院自上世紀60年代七從事磁質(zhì)譜技術(shù)研究工作；自上世紀90年代開始磁質(zhì)譜的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、系列關(guān)鍵部件研發(fā)；曾在國家專項項目支持下，相繼研發(fā)出多種型號的磁質(zhì)譜儀器。目前，已經(jīng)成功研制國內(nèi)首臺高分辨輝光放電質(zhì)譜儀，進入產(chǎn)業(yè)化推廣環(huán)節(jié)。該儀器取得五大關(guān)鍵技術(shù)的突破：（1）非理性邊界下離子光學(xué)高階像差計算及優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，（2）高穩(wěn)定度磁質(zhì)量分析器計算及控制技術(shù)，（3）多模式自動切換的低本底大動態(tài)范圍離子探測技術(shù)，（4）磁質(zhì)譜儀關(guān)鍵部件“設(shè)計-加工-裝配-調(diào)試”體系，（5）建立高溫合金、絕緣體、半導(dǎo)體、高純稀土等材料基體匹配的相對靈敏度因子數(shù)據(jù)庫。整機關(guān)鍵儀器技術(shù)指標達到國際先進水平，如靈敏度大于10^10cps，豐度靈敏度小于30ppb，分辨率LR大于等于400、MR大于等于4000、HR大于等于10000，暗噪聲小于0.2 cps。為更好地促進該儀器的應(yīng)用推廣，項目團隊牽頭起草發(fā)布了多項輝光放電質(zhì)譜儀分析標準和儀器計量校準規(guī)范。李志明透露，該儀器已經(jīng)賣了好幾臺（含出口）；儀器運輸?shù)娇蛻魧嶒炇?，只需一天的時間進行拆箱、安裝，第二天就可以抽真空開機、測試。
寧波永新光學(xué)股份有限公司董事長兼總經(jīng)理毛磊
作《超高分辨活細胞成像顯微鏡研究及產(chǎn)業(yè)化》報告
儀器信息網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2023年全國12億多的共聚焦顯微鏡中標儀器中，國產(chǎn)品牌在數(shù)量上僅占3.76%，中標金額占1.79%。國家政府高度重視我國科研儀器的自主安全可控。永新光學(xué)是國家級制造業(yè)單項冠軍示范企業(yè)，是上交所上市企業(yè)，也是顯微鏡國際標準牽頭制定單位。自1997年成立以來，曾獲國家技術(shù)發(fā)明獎。永新光學(xué)擔任了十三五《高分辨熒光顯微鏡成像儀》重大儀器專項牽頭單位，改項目被評為優(yōu)秀項目。永新光學(xué)承擔了十四五重大儀器專項《超高分辨活細胞成像顯微鏡研究及應(yīng)用》。毛磊介紹到，該項目指標全部完成，已經(jīng)通過中期檢查和監(jiān)督司現(xiàn)場檢查，實現(xiàn)85nmSIM超分辨系統(tǒng)的集成和上市，推出NSR1000型號產(chǎn)品。NSR1000綜合性能達到國際同類產(chǎn)品水平，橫向分辨率小于等于85nm、共焦視場大于等于25mm；2023年12月，NSR1000在北京醫(yī)科大學(xué)實現(xiàn)首臺套銷售。未來，永新光學(xué)將完成180nm、85nm、亞2nm高分辨產(chǎn)品全系列覆蓋，實現(xiàn)國產(chǎn)高端替代。
中國科學(xué)院精密測量研究院研究員劉朝陽
作《核磁共振儀器系統(tǒng)研制與工程化開發(fā)》報告
高場NMR波譜儀長期被Bruker公司壟斷。該儀器價格高、維護成本高。葉朝輝院士團隊持續(xù)開展磁共振科學(xué)和裝備研制工作，2007年，取得300MHz-500MHz核磁共振波譜儀的研制成功。2011年，中科院精測院承擔500MHz超導(dǎo)核磁共振波譜儀的“十二五”重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項；2018年，中科牛津（中科院精測院孵化）和中科院電工所承擔大口徑高場超導(dǎo)磁體關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用（18T）“十三五”重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項；中科牛津牽頭承擔“十四五”國家重大科學(xué)儀器專項“核磁共振波譜儀的研制及工程化開發(fā)”。據(jù)劉朝陽介紹，該項目完成高分辨核磁共振探頭的關(guān)鍵材料制備與設(shè)計研制工作，當前已經(jīng)完成國產(chǎn)首臺600MHz磁體的用戶交付，關(guān)鍵參數(shù)指標達到科技部考核要求：磁場強度為14.086T，磁體孔徑為51.46mm，磁場漂移4.2H/小時，磁場均勻度0.0007ppm@5mm DSV。 此外，在分布式可任意擴展系統(tǒng)架構(gòu)、多核多通道精準同步脈沖序列編輯器、自動數(shù)據(jù)處理、工程化開發(fā)、質(zhì)量管理體系和生產(chǎn)線建立等關(guān)鍵技術(shù)的突破下，推出了商品化產(chǎn)品，該NMR波譜儀市場銷售3臺，實現(xiàn)國產(chǎn)替代和國際市場的突破。
中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所研究員馬玉婷
作《高性能流式細胞分選儀》報告
我國流式細胞儀市場領(lǐng)導(dǎo)者BD 和 Beckman Coulter公司合計占有市場份額的70%以上。特別是高端流式細胞儀設(shè)備，市場完全由跨國企業(yè)占據(jù)。醫(yī)工所承擔了“十四五”重大科學(xué)儀器專項“高性能流失細胞分選儀”。本項目攻克了高通量單細胞微弱熒光檢測、微液滴自適應(yīng)延遲校準、多重門高純度實時分選判定三大技術(shù)，研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能流式細胞分選儀，填補了國產(chǎn)高端流式細胞分選儀的市場空白，打破了外國的技術(shù)壟斷，分析通量達到80000細胞/秒，分選純度大于等于98%。在生物物理所的性能對比實驗表明，儀器指標達國際一流水平。高性能流式細胞分選儀已經(jīng)完成高低溫環(huán)境實驗、運輸實驗、振動實驗、電磁兼容測試。
中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員龍濤
作《高分辨率二次離子質(zhì)譜儀研制進展》報告
高分辨率二次離子質(zhì)譜儀（HR-SIMS）是靈敏度最高的樣品表面成分分析儀器，也是微區(qū)原位分析的“金標準”。但是，HR-SIMS整機與核心部件被美國壟斷。國家重大科學(xué)儀器專項項目HR-SIMS，以SHRIMP的總體設(shè)計為基礎(chǔ)，突破新型離子源技術(shù)瓶頸，攻克高穩(wěn)定、快速切換和高分辨率的雙聚焦質(zhì)量分析器技術(shù)、基于超低噪聲電流和電容放大器的極弱信號檢測及新型多接收器技術(shù)，成功研制建成HR-SIMS裝置，該儀器離子源能散為RF 7.6eV/ECR 2.9eV;離子流強度@樣品表面大于150nA；實現(xiàn)了一次離子束濺射樣品、二次離子高效提取、高精度檢測；在鋯石定年檢測中，結(jié)果與SHRIMP V相當，達到國際先進水平。
中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所研究員何益
作《高精度哈特曼-夏克波前傳感器研制與推廣》報告
作為最廣泛應(yīng)用的波前測量技術(shù)，高精度哈特曼-夏克波前傳感器的研制具有重要意義?！笆奈濉眹抑卮罂茖W(xué)儀器專項“高精度哈特曼-夏克波前傳感器研制與推廣”，由成都科奧達光電技術(shù)有限公司作為牽頭單位，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所等3家單位為承擔單位。項目負責人何益全面介紹了在傳感器整機、關(guān)鍵技術(shù)-超高精度球面波標定、整機性能測試與可靠性驗證、應(yīng)用示范、產(chǎn)業(yè)化推廣方面的工作進展。據(jù)介紹，針對哈特曼-夏克波前傳感器精度受限因素，項目組結(jié)合自主研制的高質(zhì)量微透鏡陣列，首次采用微米針孔衍射產(chǎn)生超高精度球面基準波前，實現(xiàn)對傳感器耦合誤差精確標定，哈特曼-夏克波前傳感器測量精度優(yōu)于RMS≤λ/1000，測量重復(fù)性精度優(yōu)于λ/10000。研制出系列化的高精度哈特曼-夏克波前傳感器，整機通過可靠性測試。廣州、異地、第三方完成可靠性測試實驗，7臺儀器等效運行12041.4小時無故障，儀器平均故障間隔時間（MTBF）超過10000小時。開展了在工業(yè)領(lǐng)域（光學(xué)元件）、科研領(lǐng)域（大口徑望遠鏡圓頂視寧度與環(huán)控）的應(yīng)用示范，即將完成5家客戶的銷售和交付。牽頭制定了光學(xué)系統(tǒng)波前像差測量的哈特曼-夏克波前測量方法國家標準1項。“哈特曼-夏克波前傳感器”項目榮獲2023年第7屆中國（國際）傳感器創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽決賽一等獎。
西北工業(yè)大學(xué)深圳研究院教授查鋼強
作《半導(dǎo)體核輻射探測材料與器件》報告
輻射探測與成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于深空探測、核安全監(jiān)控、高端醫(yī)療裝備等國家重點發(fā)展領(lǐng)域，而高性能核輻射探測材料與器件是其核心關(guān)鍵，半導(dǎo)體核輻射探測材料與器件是當前發(fā)展的重點方向。查鋼強全面介紹了“高性能半導(dǎo)體伽馬射線成像探測器設(shè)計與開發(fā)”重大科學(xué)儀器專項所取得的項目成果和技術(shù)進步情況。報告中可以看到，項目攻克了CdZnTe像素探測器的優(yōu)化設(shè)計與制備，CdZnTe像素探測能譜算法和專用讀出芯片，伽馬射線編碼、準直、康普頓成像算法三大關(guān)鍵技術(shù)；實現(xiàn)了高性能半導(dǎo)體伽馬射線成像探測器完全國產(chǎn)化、工程化和產(chǎn)業(yè)化，在射線天文望遠鏡和伽馬相機等儀器中得到應(yīng)用。中期狀態(tài)評估顯示，技術(shù)就緒度達到TRL6。已經(jīng)銷售伽馬成像器件4套。
中國工程物理研究院機械制造工藝研究所高級工程師李建
作《抗振動分子泵關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用》報告
分子泵是分析儀器提供高真空運行環(huán)境的核心部件，是關(guān)系國產(chǎn)高端質(zhì)譜儀等分析儀器實現(xiàn)國產(chǎn)替代的關(guān)鍵零部件?！笆奈濉眹抑卮罂茖W(xué)儀器專項“抗振動分子泵關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”，針對便攜式儀器的真空需求和應(yīng)用環(huán)境要求，開發(fā)具有較強抽氣能力和環(huán)境適應(yīng)性的抗振動分子泵。中國工程物理研究院機械制造工藝研究所作為項目的牽頭單位，針對“抗振動”的三大挑戰(zhàn)：高性能設(shè)計、超精密制造、抗擾動控制，突破了復(fù)雜零件精密/超精密加工、葉輪的低速動平衡校準、超高速軸承微量潤滑、無刷直流電機無傳感反饋控制等多項關(guān)鍵技術(shù)，分子泵整體性能達到國外同類產(chǎn)品水平。在規(guī)定的尺寸下，抽速達到12.3L/s，壓縮比為6.5×10^6，極限真空度為5×10^-5Pa，同時額度轉(zhuǎn)速噪音低于45dB。在環(huán)境適應(yīng)性指標上（抗沖擊振動強度超過20g、工作溫度范圍-20~60攝氏度）超過國外同類產(chǎn)品指標，進一步擴展了抗振動分子泵的使用范圍。該產(chǎn)品實現(xiàn)小批次穩(wěn)定生產(chǎn)，在小型質(zhì)譜分析儀、微3型掃描電子顯微鏡、微型鍍膜機等多種產(chǎn)品和領(lǐng)域均實現(xiàn)了應(yīng)用良好應(yīng)用，推廣應(yīng)用超300臺。
北京航空航天大學(xué)北航智能流體裝備與制造實驗室王一軒
作《氣動關(guān)鍵基礎(chǔ)件在分析儀器設(shè)備中的應(yīng)用》報告
應(yīng)用于氣相色譜儀用的微型比例閥長期被國外壟斷，進口占比占95%以上；微型比例閥也是氣動關(guān)鍵基礎(chǔ)件之一，在更多的分析儀器中也有廣泛的應(yīng)用；我國僅能生產(chǎn)一些中低端產(chǎn)品，已經(jīng)成為我國開發(fā)高端科學(xué)儀器的“卡脖子”問題?！笆奈濉眹抑卮罂茖W(xué)儀器專項“氣動關(guān)鍵基礎(chǔ)件在分析儀器設(shè)備中的應(yīng)用”針氣相色譜儀等分析儀器、呼吸機等高端醫(yī)療設(shè)備等對氣動關(guān)鍵基礎(chǔ)件的特殊應(yīng)用需求，進行微型比例閥等氣動關(guān)鍵基礎(chǔ)件的性能與壽命機制分析，并開展氣動基礎(chǔ)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、關(guān)鍵部件優(yōu)化加工、精密生產(chǎn)裝配和高效精準性能檢測等關(guān)鍵技術(shù)研究；針對高端儀器設(shè)備應(yīng)用需求，提出了面向復(fù)雜工況的氣動系統(tǒng)自適應(yīng)控制控制方法。所開發(fā)的微型比例閥壓力范圍達到0~500psi，泄漏量小于3 kPa /30min/300kPa,功耗僅為1.03W，全開閉生命周期超過3億次，在低遲滯方面有良好表現(xiàn)，熱補償功能實現(xiàn)不同溫度下的流量變化小于10mL/min。改設(shè)備成功應(yīng)用于氣相色譜儀EPC，智能呼吸機等高端儀器設(shè)備。
分析儀器重大研發(fā)成果進展交流及展望論壇會議現(xiàn)場
