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聚光科技寿淼钧:直读光谱仪的兴盛与悲哀

行业聚焦点中国仪表网2014年05月27日 11:41人气:5386


 
  光谱技术是一门历史久远的传统技术,从1666年牛顿第一个色散实验开始,就注定了它的不朽。随着光电技术的发展,光电直读光谱仪成为光谱技术重要发展领域,成功造就了一个伟大的产业,为近现代的材料科学及其他科学领域的发展做出了重要贡献。
  
  世界上第一台商品化光电直读光谱仪于1946年问世,到目前已经将近70年,光电直读光谱分析已成为一项成熟的分析技术,几乎所有的钢铁企业、有色金属企业、铸造及机械加工企业,以及其他采用金属及其合金进行加工的行业都利用光电直读光谱仪进行生产过程及产品质量控制。
  
  近5年来的直读光谱仪行业的形态,有点像汽车产业的发展势态:国外产品及技术已经非常成熟,新技术的研究和整合活动处于低谷,迫于国内产品的竞争压力,部分厂商推出一些低成本低性能的产品,在一些传统的高端产品上,受制于成熟的技术平台和产品构架,会做一些小的改进和模块整合,以获得少量的差异化,没有革命性技术平台和产品结构的改进;而国内的产品和技术虽然涉足行业也有几十年的时间,但真正有所发展的,也就十年时间左右,而获得较大发展的,恰恰是最近5年的时间里。国内产品技术仍处于追随阶段,品牌影响力还不够,要想获得发展,必要提升技术和性能等级,达到国际同等的层次,为客户提供高性价比的产品,才能使国内外达到合理的平衡竞争状态,最终惠及客户以及行业发展。何等相似的产业格局,促使我们思考直读光谱的发展变化及国产直读光谱该何去何从?国产直读光谱仪想要崛起,光靠产品供应商的努力还不够,还需要产业上下游提供相应的环境支持以及用户意识形态的支持。
  
  在技术方面,近年来CCD技术得到较好的发展,几乎所有进口品牌推出了CCD产品,聚光科技于5年前推出国内第一款CCD全谱直读光谱仪产品M5000,目前已经得到市场验证认可,累计销售额已超亿元。CCD和PMT是业界争论的一个焦点,本人认为这两个技术不能简单评判哪种更好,而是各有各的优势和局限性。PMT有着噪声低、动态范围大等特点,应用比CCD要久远的多。但既然CCD能够进入光谱分析领域,一定程度上代替PMT,一定有其特有的优势,而这种优势就在于全谱测量上,它为光谱分析技术的发展提供了更多的可能性。例如谱线选择更灵活,背景和干扰的评判更准确等。CCD已经成为光谱分析仪器的重要发展方向,这一点已经得到绝大多数人的认可,但任何一种新技术取代旧技术都需要一个过程。CCD面临的主要问题是噪声和读出速度,如果这两点能够得到很好的解决,PMT很可能会退出直读光谱市场。目前,ICP仪器上CCD通过制冷很好的解决了噪声的问题,基本取代了PMT,在直读光谱领域,CCD一定会获得相同的成绩。
  
  在光源技术上,国外数字火花光源已经发展的较为成熟,国内还有不少光谱仪采用传统的LC输出,或用简单的LC组合切换来组成类似的有限数字化逻辑控制光源,但这些都不能避免电容精度差,温漂大而导致光源稳定性差的问题。聚光科技的M5000所使用的数字光源是采用N组高频电源组成的全数字逻辑控制光源,可形成任意激发波形。这是当前主流的数字化激发光源。这项技术对于直读光谱分析意义重大,它可以针对不同的分析对象提供最佳的激发条件,从而获得最好的分析结果。遗憾的是国内在这方面的研究相对较少,许多技术资料还停留在70年代,聚光科技在光源应用方面已经开展了近5年的研究,虽然取得了一些成果,但还有很多的工作可做,后续国产同行们也需要加强这方面的研究,针对不同的激发对象,研究合适的激发条件,使光谱仪分析性能获得进一步提高。
  
  除了火花/电弧光源数字化之外,激光诱导激发源(LIBS)也是近年来比较热门的一项激发技术。LIBS不仅可以直接分析火花/电弧光源所擅长的金属导电固体样品,还可以分析其他固体、液体甚至气体样品,制样方便,分析速度快,同时还能够实现微区分析和在线检测,是应用前景很广的一项光源技术。目前该技术还有一些技术难点需要攻克,但不久的将来,LIBS一定会获得更广阔的应用空间。
  
  在光谱仪整体功能和软件上,国外仪器近几年发展不大,仅在一些细节上进行了优化,如界面整体风格的美化、操作模式的改变和中文操作软件发布等。相比较国产仪器在这方面取得了更大的进步。我个人认为能否踏踏实实做好一款软件恰恰是一个仪器厂商能否用心做产品,做好产品的一个重要标志,广大仪器厂商应该更多的从用户使用便利性方面好好打造。
  
  当前中国大大小小有十来家直读光谱仪生产厂家,但在国内接近3000台直读光谱仪的市场容量,国产产品仪器仅仅只占三分之一左右,而且客户都集中在中低端。一方面,部分厂商,用低价获得销路,但低价使得企业的正常利润受到损害,无法实现良性发展,导致产品品质不能得到有效保障,用户对国产设备的信任进一步降低,使得用心做产品,有优秀产品的一些厂商面临很大的阻力去让用户信任国产产品,这是这个急功近利时代的悲哀。
  
  另一个悲哀是部分优秀的国产直读光谱仪虽然已经完全满足当前冶金等高端用户的实际分析需求,但由于品牌影响力不够,客户长期使用进口直读光谱仪的习惯等原因,这些高端客户还是太过迷信进口产品。与此同时,一些进口二三线品牌也推出了一些与国产优秀产品价格差不多的低端型号,来参与竞争。尽管这些进口低端产品的性能品质远不如国产同价位产品,但由于打着进口品牌的旗号,还是获得相当部分迷信进口产品的用户。改变需要过程,实现光谱仪器的中国梦还任重道远,如果直读光谱仪各厂家之间能改变思维,在竞争中合作,让一部分厂商精心打造产品,而一部分厂商好好经营渠道,是否能获得厂商与厂商之间、厂商与用户之间的共赢?是否比随便低价丢给用户一个粗制滥造的产品更加对客户负责,对社会负责?希望大家共同托起国产光电直读光谱仪的明天。
  
  (作者:聚光科技原子光谱研发总监 寿淼钧)
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