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细数我国原子光谱仪器的“前世今生”

发布日期:2017-07-10 10:55:39 【关闭】
摘要:2017年6月29日,由中国仪器仪表学会主办,中国仪器仪表行业协会为支持单位,《现代科学仪器》编辑部承办的2017中国光谱仪器前沿技术学术研讨会在京召开,近200位专家学者出席会议。   本次研讨会特别设置了原子光谱专场,其中,郑国经教授等四位专家的报告详细回顾了我国原子光谱技术及仪器的发展历史,各位专家结合多年的经验积累,对未来的仪器发展方向和趋势给出了详细的阐述,令各位与会代表受益匪浅。

  2017年6月29日,由中国仪器仪表学会主办,中国仪器仪表行业协会为支持单位,《现代科学仪器》编辑部承办的2017中国光谱仪器前沿技术学术研讨会在京召开,近200位专家学者出席会议。

  本次研讨会特别设置了原子光谱专场,其中,郑国经教授等四位专家的报告详细回顾了我国原子光谱技术及仪器的发展历史,各位专家结合多年的经验积累,对未来的仪器发展方向和趋势给出了详细的阐述,令各位与会代表受益匪浅。

  部分内容如下:

报告题目:原子发射光谱仪器的发展、现状及其前沿技术

报告人:北京理化分析测试技术学会光谱分会 郑国经教授

  据介绍,我国的原子光谱分析真正发展始于20世纪50年代,摄谱仪的大量引入,使原子发射光谱分析在各领域中得到应用。我国最早广泛使用原子发射光谱分析的是地质部门,20世纪50年代初地矿部开始建立光谱实验室;50年代中期,建立了第一批光谱定量分析方法;50年代后期研制出具有自动控制功能的粉末撒样专用装置;60年代末发展了吹样光谱分析法;70年代开始引进国外AES直读仪器。

  从商品仪器发展的角度看,我国从上世纪60年代开始组织研制AES商品仪器,在北京成立了第二光学仪器厂;1969年试制成功了我国第一台WPG-100型1米平面光栅摄谱仪;1972年又研制了WPG-200型真空光量计;1974年国产平面光栅摄谱仪WP-1开始量产;1982年推出7501-A和7503-A型火花光电直读光谱仪;1992年推出测控系统小型化和计算机化的7501-B和7503-B型直读仪器......

  20世纪70年代,我国开始对等离子体激发光源进行研发;80年代国内对ICP-AES的研究多限于实验室组装仪器;1984年北京二光仪器厂研制了7502-B型ICP多道光电直读光谱仪;90年代以后,国内ICP-AES发展迅速......1985年,金钦汉等率先提出了微波等离子体炬新型等离子体光源;2000年,长春吉大-小天鹅生产了一批510、520和1010等型号的MPT光谱仪器。

  随着国家改革开放经济发展,通过引进吸收国内外先进技术,AES仪器的国产化得以全面打开,国内也涌现了一批AES直读仪器的厂家,特别是21世纪以来,在国家科技部的支持下,国内各种AES分析仪器的研发及商品化进程得到全面发展。不过,郑国经教授也谈到,虽然当前原子发射光谱虽然已经处于高端制造水平,但现代发射光谱分析仪器在宽光谱高分辨、高速获取光谱等方面的技术追求仍需向更高性能发展,其指出有几点新技术的出现值得关注:平场全息凹面光栅的设计与应用,以提高小型光谱仪定量精度;采用多光栅技术以实现真正的全谱记录;采用新型固体检测器提高光谱检测性能;微激发源的研究为新型等离子体光谱仪的研发创造条件;仪器不断向自动化、智能化和快速高通量分析发展;节能低耗、高通量分析,是新型AES商品仪器发展的又一趋势。

报告题目:原子荧光技术的历史与发展

报告人:清华大学 张新荣教授

  张新荣教授在报告中从原子荧光理论发现、仪器发展等角度回顾了原子荧光技术的历史,并介绍了其做原子荧光相关研究的经历和成果。

  张新荣教授说,在原子荧光的发展历史中有不少时间点值得大家关注。据介绍,原子荧光的现象和理论19世纪获得研究;20世纪初深入研究了碱金属的原子荧光;20世纪30年代澄清了汞的原子-分子荧光;特别值得一提的是,1964年发表了原子荧光光谱用作化学分析手段的第一篇论文(色散型火焰原子荧光)。

  此外,张新荣教授还回顾了原子光谱在我国的发展历史:1975年,西北大学杜文虎等研制成功原子荧光测汞仪,由西安无线电八厂商品化;1977年科学院上海冶金研究所与上海市机械制造工艺研究所合成研制成功了双道非色散原子荧光光度计,由温州天平仪器厂商品化;1979年,郭小伟等研制成功单道氢化物发生原子荧光光谱仪,次年由江苏宝应无线电厂商品化;1983年,西北冶金地质所郭小伟等与地矿部物探所张锦茂等合作研制成功WYD-2型双道氢化物无色散原子荧光光谱仪样机,首先由江苏宝应无线电厂商品化;1985年北京地质仪器厂以XDY-1型双道氢化物无色散原子荧光光谱仪实现规模化生产,从此实现了我国原子荧光光谱仪器产业化的进程......

  温故知新,报告结束时,张新荣教授总结了两点值得各位深思:(1)非色散氢化物原子荧光测砷、锑的论文由国外学者分别在1974和1975年发表,我国学者西北有色地质研究所郭小伟等1979年研制成功单道氢化物发生原子荧光光谱仪,我国在转化基础研究成果到产品的进度方面快得惊人;(2)杜文虎是一个分析化学教授,西安无线电八厂是一个西安市碑林区办的一个小厂,那个年代的产学研结合得如此紧密,企业创新意识如此强烈。

报告题目:原子吸收光谱仪技术发展探讨

报告人:北京瑞利公司前总工程师 章诒学

  原子吸收光谱仪是高灵敏度的无机元素光谱分析仪器,起步于上世纪60年代初。近五十年随着光、机、电、算各专业领域技术的进步,原子吸收光谱仪已经成为一种应用领域广泛、分析性能优良、自动化程度高的仪器品种。据章怡学介绍,在原子吸收仪器成长历程中,光源、原子化系统、光学系统、检测器系统、电学系统、数据处理系统、背景校正系统等核心部件的不断变化和发展是仪器性能与功能提升的主因。

  报告中,章怡学指出,现阶段我国研制的各类分析仪器,整体处于国际上世纪九十年代中期水平,而原子吸收光谱仪是少数几个技术水平接近或者达到目前国际先进水平的品种之一。作为量大面广的通用元素分析设备,国产原子吸收仪器可以满足国内化学分析的一般需求,但在仪器功能和稳定性、可靠性方面,与国际先进水平尚存差距。目前用户对原子吸收光谱法的期许还有“多元素快速同时检测”和“不需要标准样品的绝对分析”,其中后一种期望还有很长的路需要探索,期待着理想原子化方式的出现。

  此外,章怡学在报告中还与各位探讨了一些仪器新技术的发展,如塞曼背景校正技术、便携式原子吸收仪器、多元素宽谱光源系统的探索等。其特别指出,仪器的技术研发应该走在生产和市场的前面,良性的新仪器技术研发应该是生产一代、改进一代、研制一代、预研一代、瞄准一代。

报告题目:原子光谱仪器行业概览

中国仪器仪表行业协会分析仪器分会秘书长 曾伟

  在报告中,曾伟以详实的数据介绍了相关背景知识、产业历史沿革、原子光谱仪器行业概览等多方面的内容。

  在产业历史沿革方面,曾伟介绍了我国仪器仪表工业的四个时期,体系建立期(1950-1977)、成长壮大期(1978-2000)、高速发展期(2001-2010)、新常态期(2011-2016),特别详细介绍了2011-2016年之间主要分行业产值变化表、以及主要分行业产值占比变化情况。据介绍,2016年分析仪器占1万亿产业规模的3.42%,约340亿,其中原子光谱仪器产业规模约占分析仪器的1/6左右,原子光谱整个产业规模约55亿左右。

  在原子光谱仪器行业概览部分,曾伟介绍了我国原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱等的发展历史,并汇总了历届获BCEIA金奖的仪器和厂家。曾伟表示,原子光谱是少数几个技术水准接近国际先进水平的仪器种类,但由于我国基础工业水平与发达国家相距甚大,这一小步的迈进却会相当困难。与国际先进水平相比,我们的产品在仪器的性能、指标上几乎没有差距,距离主要表现在仪器的稳定性和可靠性上,尤其表现在仪器的长期稳定性上。