分论坛一：科学仪器零部件发展和应用

　　2014年8月7日，2014丹东科学仪器论坛暨中国仪器仪表学会分析仪器分会（以下简称：分析仪器分会）成立35周年纪念活动在 丹东盛大开幕。

　　8月7日进行了精彩的大会报告及颁奖活动，在大会第二天，举办了四个分论坛，分别是：分论坛一、科学仪器零部件发展和应用，分论坛二、仪器用户需求与建议，分论坛三、青年工作者论坛，分论坛四、国家重大科学仪器设备开发专项项目经验分享，从各个方面对科学仪器进行探讨，寻找国产仪器发展的方向。

分析仪器分会信息部 罗亚衡部长

　　科学仪器零部件发展和应用分论坛由分析仪器分会信息部部长罗亚衡主持。

分析仪器分会 关亚风理事长

　　分析仪器分会关亚风理事长也在现场进行了发言。

北京堀场汇博隆精密仪器有限公司董事长兼总经理 吴英先生

　　来自北京堀场汇博隆精密仪器有限公司董事长兼总经理吴英先生做了题为《分析仪器中气体流量控制应用》的报告。

　　吴总首先对北京堀场汇博隆精密仪器有限公司进行了介绍，北京堀场汇博隆精密仪器有限公司是世界著名分析仪器制造商HORIBA的全球唯一合资公司，与全球最大的MFC制造商HORIBASTEC技术共享，拥有10余年研发经验的HORIBA METRON本地化研发团队。技术引进可以感知中国市场需求、用户体验，自主创新，组建国际化团队研发，特别针对分析仪器行业需求推出产品；全套技术引进，产品再设计如S48系列流量计；另外还可以进行整机引进，逐步零件国产化如汽车行业。

　　流量计根据气体流量控制方式可以分为质量流量计、容积式流量计和速度式流量计。热式气体质量流量控制器的优点是可以实现低成本、电路设计简单、对气压变化不敏感、对温度变化不敏感、可以实现小型化；缺点是对气体洁净度有一定要求、超小流量受限、超大流量受限。因电磁调节阀的特性所决定，如果单纯使用电磁调节阀控制，会出现流量偏移现象；气体受温度压力的影响很大。解决方法是利用PID控制电路，形成闭环，进行流量控制。而电磁阀的100万次耐久性试验为SEMI的行业标准。将这一标准引入分析仪器行业，提高耐久性！

　　分析仪器的核心是精度，气体流量要想保证精度，可以通过多段线性补偿技术，在流量范围内的5或10点，或者特定点上，实现流量的精确控制，并保持整体流量的良好线性精度。电子产品的零点漂移无法避免，可以通过保持0.06%F.S.（年漂移量）和自动调零技术的使用使零点在可控范围内，保证精度。运用温度补偿技术，增加温度标定工序来避免温度的影响，实现各种环境温度下的精度保证。

　　HMT的工作是为分析仪器研发产品和解决方案，所做的专业性工作有：市场需要低成本的流量计；对特定分析仪器提供特定的流量计；提高流量计的整体技术规格；与分析仪器厂商密切配合进行DEMO，在实践中发现问题，解决问题；新产品开发，打破国外ZL壁垒。HMT的新产品“2*流量控制器+1*压力控制器组合方案”打破了国外ZL壁垒，是分析仪器行业的专属设计。

宜兴市晶科光学仪器有限公司 欧仕明总经理

　　宜兴市晶科光学仪器有限公司总经理欧仕明先生带来了关于《紫外波段高反射率高稳定性光学反射镜片和高精密度比色皿的技术创新》的报告。

　　欧仕明先生介绍了宜兴市晶科光学仪器有限公司的概况：宜兴市晶科光学仪器有限公司作为科学仪器用光学镜片和比色皿的产业基地，形成了具有创新能力的管理、研发、生产、市场开拓团队。40余年来，致力于专业领域的发展，提升工艺技术水平和产品的更新，服务于分析仪器行业。公司获得高新技术企业、无锡市精密光学工程技术研发中心、宜兴市光电技术研发中心、《玻璃比色皿》国家标准主要起草单位等多项荣誉，获得ZL证书4项。

　　本次欧仕明总经理主要对公司的紫外波段高反射率高稳定性光学镜片和高精度比色皿的产品特点、创新点、应用范围以及一些技术指标进行了介绍。

　　分析仪器的发展对光学反射镜片在紫外波段的反射率和稳定性提出了更高的要求，我们通过对光学冷加工和真空镀膜生产工艺的创新，应用先进的光学加工理论，进口国外先进设备，突破原有加工模式，使用金刚石固体磨料和聚氨酯抛光皮等新型辅料，先进的设计理念与创新工艺结合，成功研发紫外波段高反射率高稳定性光学镜片，该产品获2012年江苏高新技术产品，2014年1月获国家发明ZL。

　　我们通过对比色皿制造方法的技术创新，突破原有加工理念和模式，改革比色皿生产技术和生产工艺，克服现有比色皿制造技术的不足，较大幅度地提高比色皿的主要技术指标和应用范围，填补国内空白，达到国际先进水平。其主要制造技术获国家发明ZL，产品获江苏省高新技术产品，获无锡市科技进步二等奖。

堀场(中国)贸易有限公司科学仪器事业部光学光谱部门主管 毛峥乐先生

　　来自堀场(中国)贸易有限公司科学仪器事业部光学光谱部门主管毛峥乐先生带来的报告题目是《论光栅在光谱分析仪器的重要性及其选择技巧》。

　　毛峥乐先生首先介绍了光栅的应用，光谱分析仪器的核心是光谱仪，光栅按制造工艺可以分为刻划光栅、全息光栅和离子刻蚀光栅，按成像方式可分为平面光栅、Type I球面光栅、Type IV平像场光栅、Type IV单色仪光栅等。

　　像差包括多色像差和单色像差。光谱仪如果只有镜子和光栅，只有单色像差。像差的存在导致光通量下降，光谱在像平面上的高度不同，灵敏度降低，光通量、分辨率偏离理论设计！变差！一般光栅具有高刻线密度，配合反射镜和高质量探测器，多用于制造高精度光学仪器；消像差光栅具有中低刻线密度，节省反射镜和性价比高探测器，多用于制造紧凑型光学仪器。相比一般光栅，消像差光栅设计制造难度大，强烈依赖设计和制造工艺。

　　科研工作者对用于高能激光、天文观测、同步辐射、航天、真空紫外的光栅会极致追求性能，对价格不十分敏感，一般不存在重复性要求。所以，仪器制造商光栅选择指导思想是：追求达标，够用即可；有强烈的一致性要求；有使用寿命的要求；价格敏感，越低越好。成本控制和光栅选择：总成本不仅仅是采购成本；决定采购对象理论上应该是“投入产出比”。各品牌光栅价格差相对恒定，但由于量产光栅单价随数量增加而减小，“绝对价格差”随采购量增加而减少。因此国内大公司往往是采购高品质光栅的先行者。定制化光栅是国外大公司屏蔽竞争对手的有效手段，但仅适合高量产产品。

　　毛峥乐先生总结到，光栅是光谱仪器的核心部件，决定光谱仪器的“硬”素质！消像差光栅可以能大大一些低分辨应用的性能；光栅作为光谱分析核心零件需要谨慎选择，应该根据自身的生产水平、产量、品牌定位、公司中长期战略谨慎选择；高量产可考虑高品质光栅；超高量产可考虑定制化光栅。最后毛峥乐先生回顾了从1968年第一块全息光栅至今HJY光栅技术的发展史，并感叹创新无止尽……

北京鼎信优威光子科技有限公司 王秋菊总经理

　　北京鼎信优威光子科技有限公司王秋菊总经理带来了关于《滤光片、CCD的技术发展对仪器性能的提升作用》的报告。

　　目前，我们的分析仪器品种丰富，包括光谱系统、分光光度计、色谱仪、环保分析仪生化分析仪、在线分析、生命科学、科研等各个方面的仪器，分析仪器发展的趋势是小型化、在线/在体、易操作、功能细分、集成化、价格便宜。光学探测系统的基本构成包括光源、样品、探测器。

　　王秋菊总经理从国外光电产品的技术发展和对仪器性能的提升两方面两方面对滤光片、CCD、光源进行了介绍。

　　滤光片出现在国际互联网泡沫时期，之后用到到光纤通讯产业，到昂贵的离子束溅射镀膜机，再发展到滤光片镀膜。滤光片的高透过率可以使仪器具有更精准的光谱范围，波长可变滤光片，批次间几乎没有差异，光学稳定性极佳。可以使仪器具有个性化的光谱设计，适合于LED光源、光纤的特殊入射角，和光学系统设计的软件模拟。滤光片可以对仪器灵敏度/信噪比/检出限提高，使仪器拥有可用于激光光源的高损伤阈值，可用于LED光源的大入射角，拉曼的低波数检测，紫外波段可以做到很高的透过率。

　　国外CCD产品主要技术发展有芯片的特殊镀膜技术、背照明工艺CCD芯片、制冷技术、ICCD、EMCCD。CCD对仪器性能进行的提升包括波段范围可扩展至紫外波段，降低检出限，提高光谱分辨率，动态范围。

　　光源的主要技术发展是小型化、超宽或超窄波段、超稳定、使用及维护简便。单频、稳频激光器具有完美的光斑质量和稳定性。

　　王秋菊总经理最后总结到，公司的产品光谱范围的突出特点是在紫外方面，灵敏度与信噪比比较强，所有这些产品都是有很好的稳定性与一致性，研发上可扩展到激光、LED、光纤等方面。而产品之外可提升技术实力，研发人员水平可以积累与提高，进行异于竞争对手的产品设计，有更多新产品的开发思路；具有更广阔的市场，更多设计空间，市场细分，异化于竞争对手，避免单纯低价竞争；在价格和成本方面，，稳定的仪器性能可以节省维护成本，低故障率，回节省维修费用，人员成本降低，整体成本下降会提高整体效率，好的口碑及用户体验又会提高市场份额。

中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 刘兴宝工程师

　　中国工程物理研究院机械制造工艺研究所刘兴宝工程师进行报告的题目是《分析仪器精密部件制造在中物院六所的实践》。

　　刘兴宝工程师介绍到，中国工程物理研究院是以国防尖端科学技术为主，集“理论、设计、生产、试验”为一体的国家综合性研究院。机械制造工艺研究所是中物院“武器加工装配及新材料、新工艺、新装备研发”基地之一，简称中物院六所。制造能力体系涵盖“胚料成形、精密加工、表面处理、分析检测、装配集成”等各个工艺环节；具有较强的精密仪器部组件研制及成套专用装备。

　　四极杆质量分析器是四极质谱仪的核心部件。具有高精度、高表面质量、高稳定性、高洁净度及符合相关电磁性能要求的特点。四极杆精度直接影响四级质谱分辨率。四极杆制造主要工艺过程包括：1结构工艺性设计；2关键零件制造工艺方法；3组件装配与洁净；4精度测量方法与性能测试评估；5可靠性测试方法；6用户试用与反馈。刘工介绍了金属圆柱极杆、陶瓷基圆柱镀金极杆、金属双曲极杆四极质量分析器、陶瓷支撑座（极座）、以及装配方面等的工艺。测量是机械制造的眼睛与判据，制造工艺应包含测量方法与规程。可靠性测试方面，机械零部件根据使用条件、要求等因素确定可靠性测试内容。产品在国内仪器上和国外仪器上进行用户测试，在天瑞GC-MS6800、聚光三重四极平台、中科院化学所Q-TOF科学实验装置上进行质谱测试，在国外质谱仪器上与原装分析器进行的对比测试，根据用户反馈的实际情况对各种极杆进行了改进。

　　目前六所的系列四极杆质量分析器产品有：普通不锈钢极杆四极质量分析器、普通钼极杆四极质量分析器、钼镀金极杆四极质量分析器、陶瓷镀金极杆四极质量分析器、双曲面四极质量分析器、传输引导与离子碰撞杆等。在衍生产品及分析仪器精密零部件制造方面，对射频传输杆、六极杆、残气分析杆、纯镍采样/截取锥、线性离子阱、TOF用进样离子透镜筒、高效液相色谱用超高压泵/流通电池等精密零部件进行了研发。中物院六所研制的进气口通径DN63复合分子泵原型机，主要性能测试（南光机器厂）达到德国莱宝公司TURBO VAC50的指标。

　　刘兴宝工程师最后总结说，“天下难事，必作于易；天下人事，必作于细”，祝愿国产科学仪器无论整机还是部件，更进一步做细、做深、做强，占领更大市场份额，为国计民生做出更大贡献！

　　《科学仪器零部件发展和应用分论坛》，各厂商代表都对科学仪器零部件的发展进行了详尽的讲解，引发了与会者的思考。分析仪器是人们获取物质的成分、结构和形态信息，认识和探索自然规律的不可缺少的有力工具。国产仪器要想做大做强，需要清零负资产，凝聚正能量，让正能量始终陪伴着中国分析仪器制造业的发展！