拥有高端质谱核心技术的机会近在眼前我们该如何运营

　　【导语】质谱技术在我国的最早应用应用与地质领域。半个世纪前的质谱以磁式质谱为主，其体积庞大，结构复杂，对仪器操作人员的要求极高；仪器使用者一定要熟知原理，甚至要自己会维修，这样才能“玩”转应用。“玩”了半个世纪质谱的刘敦一教授正是其中一位，而他不仅“玩”转了超难的磁式质谱，还“玩”出了一个超高效率运转的全球共享质谱实验室。

　　最近，82岁的刘敦一又有了个新头衔——敦仪（北京）科技发展有限公司（以下简称“敦仪科技”）董事长兼总经理。

刘敦一教授

　　自2001年开始，他担任国家科技基础条件平台北京离子探针中心主任多年，建设了以两台进口高灵敏度、高分辨率二次离子探针质谱（SHRIMP）为主体的大型科学仪器共享平台，同时极大推动了我国地球科学的发展。为了提高仪器的使用率，刘敦一联合中国计量科学研究院、吉林大学合作开发了离子探针远程共享控制系统(SROS，SHRIMP Remote Operation System)，陆续建立了仪器共享实验中心和7个国内外远程工作站。

北京离子探针中心目前在运行的SHRIMP仪器

　　这一次，从科研院所到公司，从研究人员到总经理，刘敦一在耄耋之年的转型是为了研发制造出我国自主知识产权的二次离子探针质谱仪。

　　让刘敦一欣喜的是，这一项目在圈内的被重视程度超出预期。近日召开的中国制造高分辨率二次离子质谱发布会暨首台国产HR—SIMS研制项目启动会，竟吸引了11位两院院士，其中包括90岁的光学和仪器专家、中国工程院院士金国藩、89岁的地质学家、中国科学院院士李廷栋。到会的还有地球科学、核科学、生命科学等领域的著名专家20余名。他们都在关注，这一从澳大利亚落地到中国的大型仪器制造项目，能否成为推动中国高端质谱产业的契机。

　　但让刘敦一发愁的是，即便备受关注，敦仪公司怎么解决场地、人员等实际困难，怎样扛起院士们的重托？

　　澳方主动提出由中国团队接受

　　据与会专家介绍，SHRIMP由澳大利亚国立大学的科学家于1980年研发成功，开创了微区原位精确同位素分析的新时代。近40年来，该仪器为地球科学的发展做出重大贡献，在核安全、环境科学和考古学方面也有重要应用。目前，全球SHRIMP保有量为19台，据不完全统计，科研人员运用SHRIMP取得的实验数据在国际学术期刊发表论文4472篇。

　　“截至2018年底，我国两台SHRIMP完成了近34000件矿物微区原位年代学样品和1132件稳定同位素样品的分析测试，建立了锆石以外的含U矿物定年方法，开展了氧、碳、硫、硅、钛等同位素分析，开辟了许多新应用领域。 ”刘敦一说。

北京离子探针中心目前在运行的SHRIMP仪器

　　由于该仪器的制造集中了离子光学系统、离子产出和收集、智能电控、电真空等方面最顶尖技术，难度大，成本高，至今全球只有澳大利亚ASI和法国CAMECA两家公司生产。

　　“ASI是校办企业，由于体制等原因运行艰难，但为避免形成垄断局面，他们拒绝了CAMECA公司的收购。在澳大利亚一些科学家的促进下，澳大利亚国立大学和ASI公司提出，希望由运行SHRIMP最成功的中国团队接手。”刘敦一说，于是，他牵头成立了敦仪科技。

　　场地、人员、资金 关关难过

　　“澳大利亚公司同意将SHRIMP技术和销售权无偿转让给中国，确实是个难得机会。” 金国藩说，他参加过很多国产仪器鉴定会，但绝大部分仪器鉴定后就束之高阁，“SHRIMP项目无疑将带动我国高端质谱仪器研发和制造事业的发展，加快国产科学仪器进入国际市场的脚步，意义重大。”

　　庆幸的是，敦仪科技成立之初就与中国科学院海洋研究所孙卫东研究员达成合作，参与其负责的山东省重大科技创新工程“深海资源保藏与开发平台”下设的“高精度大型二次离子质谱仪研制”项目的技术开发。

　　“我们的预算有限，买不起CAMECA公司的仪器，敦仪科技的出现恰逢其时。”孙卫东说，该项目涉及新型磁分析器、一次离子源、新型多接收器等多个关键部件的研制，“其中不少零部件是买不来的，只能靠自己攻关。”

　　即使刚成立就接到大单，但作为一个刚组建的从事大型科学仪器生产研发的企业，敦仪科技除了技术一无所有，“公司没有场地和基础设施，缺乏起码的流动资金，人员方面，除了我这个老头，主要依靠外国雇员，国内人员都是兼职。”刘敦一说。

　　“高端二次离子质谱仪器的制造在我国仍为空白，不是我们做不了，而是缺少扶持。”中国科学院地质与地球物理研究所研究员、中国科学院院士朱日祥说，“像敦仪这样的企业，能不能有一些税收上的优惠，该怎么支持，我们要提出一些建议。”

　　会上，院士和专家们提出要给有关部门递交一份书面建议书。到底需要哪些具体支持措施，建议书该提交哪些部门，怎样才能保证建议提交上去不会石沉大海……尽管比原定会议结束时间已晚很多，他们还在热烈讨论着。

北京离子探针中心新址

　　关于二次离子质谱（SIMS）

　　SIMS采用质谱技术分析材料表面原子层以确定表面元素组成和分子结构。其工作原理是样品表面被高能聚焦的一次离子轰击时，一次离子注入被分析样品，把动能传递给固体原子，通过层叠碰撞，引起中性粒子和带正负电荷的二次离子发生溅射，再通过测量不同二次离子的飞行时间测量它们的质量/荷质比，对被轰击的样品的表面和内部元素分布特征进行分析。

　　通过质谱图可以用来获取样品表面的分子、元素及同位素的信息，也可以探测化学元素或化合物在样品表面和内部的分布。若配合样品表面扫描和剥离，还可以得到样品表层或内部化学成分的三维图像。二次离子质谱具有ppm或ppb级灵敏度，同时可以进行微区成分成像和深度剖面分析。

　　二次离子质谱技术的应用领域非常广泛： 如金属、半导体、微电子，航空航天，汽车，化学化工，生物医药，单细胞，环境等领域，尤其是传统半导体工业，集成电路、太阳能光伏电池等行业。