雷磁：电化学分析仪全面升级国产仪器进步人人受益

 ——上海仪电科学仪器股份有限公司副总经理金建余博士专访   

　　分析测试百科网讯 2021年6月10日，第二十五次全国分析测试中心主任及地方协会负责人会议在江苏徐州开幕。本次会议围绕“十四五”高端科学仪器创新发展、分析测试中心管理模式的探索、新冠病毒防疫检测新技术新方法等热点问题展开交流与讨论，吸引了国内高校、科研院所及各省市分析测试中心、仪器生产企业等近500位业内同仁参与。会议期间分析测试百科网采访了上海仪电科学仪器股份有限公司（上海仪电科仪，“雷磁”是其自主品牌）副总经理金建余博士，请他为我们介绍雷磁电化学产品的新进展。

上海仪电科仪副总经理金建余博士在做大会报告

“雷磁”电化学分析仪：80年技术沉淀与创新

　　八十年电化学分析仪发展历程

　　1940年，上海大同大学化学系讲师荣仁本先生在上海永嘉路229弄8号创建了“雷磁电化研究室”，从事小型电化研究工作，制造涂料电阻，试制pH计。1942年，德商利和洋行便有对其pH计进行销售。1953年，改名“雷磁电化仪器工业社”，专业从事pH电极、酸度计的研制。

　　雷磁是中国分析仪器的重要发源地，这里诞生了中国第一台pH计和第一支玻璃电极。过去的80年，雷磁在电化学仪器领域不断改进创新，在电化学行业逐步树起了民族品牌。

雷磁pH计的发展历程

　　十大系列 42个型号 电化学分析仪全面升级

　　2021年，雷磁对其最具市场影响力的电化学分析仪产品，包括pH计、电导率仪、溶解氧仪、离子计、多参数分析仪等进行了全面的升级，新的产品型号将会在今年陆续完成上市。这次产品升级是雷磁历史上规模最大的一次产品升级，是对过去八十年电化学仪器技术的总结和发展，将推动国产电化学仪器迈向新的高度。根据金建余介绍，这次产品升级有如下不凡之处：

　　首先，这是一次大规模、全系列的产品升级，升级涉及pH计、电导率仪、溶解氧仪、离子计、多参数分析仪等几个产品大类，包括实验室台式型号和便携式型号，共42个型号。从低端到高端，形成了基础系列、实用系列、功能系列、智能系列、智能网络系列五个不同的产品定位，可以满足用户对测试精度和仪器功能的不同需求。

　　其次，这次产品升级是对硬件结构、软件功能、技术性能、外观设计、配套附件的全方位升级。其中有不少是涉及全系列改进的，比如：

　　1）屏幕和按键升级。智能系列全面采用了彩色触摸屏，功能系列全面采用了高清LCD屏，在显示清晰度上得到了大幅度提升，同时全面使用升级版轻触按键，在提高按键手感的同时，耐用性提升了3-4倍。

　　2）传感器接口升级。新式标准化接口的使用，大幅提升了传感器的通用性和兼容性。

　　3） 通讯接口的升级和标准化。台式仪器采用标准USB接口，便携式仪器采用标准Micro USB接口，在硬件和通讯上进行了标准化，为便捷的数据通讯提供了基础。

　　4）电源的升级和标准化。台式仪器全面采用通用电源适配器，便携式仪器全面采用可充电锂电池，这样的设计提高了仪器在不同供电场合的适用性，也提高了使用的方便性。

　　5）功能全面提升。对于各级别的仪器在功能上进行了不同程度的提升，比如，实用系列（包括经典的PHS-3C等型号），就加入的数据存储等功能；各级别产品不同程度地提升了仪器的校准功能、测量读数功能，和传感器提示功能，等。

　　6）性能全面提升。比如，pH计的mV测量精度得到不同程度的提升；电导率仪的配套测量范围得到不同程度的拓展；溶解氧仪的配套测量范围得到不同程度的拓展等。

　　7）配套传感器的全面升级。随着新款电化学分析仪的全面上市，雷磁标配传感器也进行了同步升级，在采用新式标准化接口的同时，传感器的外观和结构（比如参比液加液口等）也有了相应改进，带温度补偿的电化学传感器，也成为了主要标配电极。

　　8）配套防护的全面升级。对于便携式仪表，我们增加了硅胶保护套、硅胶腕带等配件，对于台式仪器，增加了新款防尘罩等配件，为仪器提供更好的安全防护。

　　9）配套试剂的全面升级。对于功能系列及以上的型号，pH标准缓冲溶液和电导率校准溶液，也升级成瓶装溶液或一次性袋装溶液，使用起来相应会方便很多。

　　这次产品升级涉及到的型号非常多，每个型号会有各自不同的优化和提升，很难一一罗列，这里也只是举例说明了一些通用性的改进，但管中窥豹，雷磁电化学仪器的整体升级是全方位的。有兴趣的朋友，可以关注雷磁官网或微信公众号，了解更详细的信息。

　　最后，也谈一下这次产品升级过程中的技术创新，雷磁一直坚持核心技术的创新。雷磁在高端产品上，应用了一些新技术。比如，在便携式智能网络系列中，为仪器增加了无线通讯功能，使得仪器可以连接手机APP，实现仪器的控制和数据读取，并与网络平台进行数据通讯；在台式智能系列中，创新性地使用了强制校准、强制标液核查等功能，结合仪器的方法管理功能，可以更好地对测量过程进行控制；在台式智能系列中，加入了对自动进样器控制功能，可以进行批量样品的自动化测量等。这些新功能对测量过程的控制、测量结果的溯源、批量样品的自动测量等，都是很有帮助的。

电化学分析仪十大系列全面升级

　　雷磁电化学仪器在国内市场占有率长期处于领先位置，这次电化学分析仪的全面升级，在推动雷磁产品发展的同时，也将国产电化学分析仪提升到了一个新的高度。

　　国产电化学分析仪处于国际先进水平

　　金建余认为，国产仪器好不好，不能搞一刀切，需要根据产品本身的特点、技术难度、发展阶段进行分析。对于中小型分析仪器仪器、实验室通用设备等，国产产品并不比国外差，技术指标和产品质量没有显著差异，谈起实用性和性价比更是远胜进口。这是部分国产产品不仅在国内占据主要的市场份额，同时大量出口海外的原因。事实上，一旦国产品牌突破了关键技术壁垒，中国制造就会发挥出巨大的优势。

　　电化学分析仪器是一个国产化程度比较高的领域，国产和进口产品在该领域并不存在显著差异，甚至在某些方面，国产品牌更有优势。以雷磁为例，早在上世纪四十年代，雷磁就开始了pH计和玻璃电极的研制和生产，并在八十年时间里，产品技术和工艺水平不断提高，积累了宝贵的技术经验。产品的测量精度、测量范围、软件功能、稳定性、可靠性、便捷性等方面，长期居于国际一流、国内领先的位置。

　　雷磁是相关电化学分析仪器各类标准的主要起草或第一起草单位，包括pH计、离子计、电导率仪、溶解氧仪、工业pH计、工业电导率仪、pH传感器、电导电极、参比电极、离子选择性电极、pH标准缓冲溶液、电导率校准溶液、相关仪器性能测试方法、相关行业测试方法等数十项国家标准和行业标准，体现了雷磁产品在国内的领先地位。

　　雷磁在国内有近百万的用户，相关产品业已成为各大专院校的教学设备，并被很多教科书收录；一些产品陆续成为各行业的认证测试设备，一些企业以雷磁仪器的操作方法为基础，编制自己的分析测试作业指导书。

　　雷磁产品的优秀性能和品质，在八十年的漫长岁月里，逐步获得广大用户的认可。作为一个有社会责任感的国产品牌，雷磁与众多国产仪器公司一起，不断致力于推动国产科学仪器产品的进步，服务于国家和各行业的发展。

电化学传感器 传承经典 继往开来

　　电化学传感器是电化学分析仪的关键。对目前国产电化学传感器的发展情况，金建余通过摆事实讲道理，向笔者介绍了雷磁电化学传感器的技术底蕴、产品性能和质量，以及近年来发展的专业电化学传感器情况。侧面反映了国产电化学传感器的进步，以及占据国内市场优势地位的客观事实。

　　雷磁常规电化学传感器占据市场优势地位

　　国产电化学仪器仪表的质量已经得到用户的普遍认可，但对于传感器，也会出现一些疑问，认为国产电化学传感器不如国外产品，这种说法有失偏颇。电化学传感器种类很多，根据测量原理不同，常见的有pH传感器、电导传感器、离子传感器、溶解氧传感器等；根据应用场景不同，分为实验室传感器、在线传感器、原位传感器等；根据适用样品的不同，又分为通用传感器和专业传感器等。在这样一个品类繁多的传感器领域，如果一刀切地去作一个笼统的评价，是不科学，不合理，也是不合适的。事实上，在很多重要类别上，国产电化学传感器不仅具有很好的技术性能，在市场上也占据着优势地位。

　　实验室通用电化学传感器是市场需求量最大的产品类别。如实验室通用型pH电极，这类电极占到实验室pH电极总需求的95%以上，代表了实验室传感器的主体。在这一市场主体领域，以雷磁为代表的国产电化学传感器占据着明显的市场优势地位。如果打开淘宝、京东等网购平台，大家就可以发现，雷磁pH电极的销售网店占到了80%以上，销售的成交量更是其他品牌的10倍到100倍，好评数以万计。这客观上体现了雷磁pH传感器的市场影响力。

　　再比如，离子选择性电极。雷磁的离子选择性电极发展于上世纪70年代，基本上与国外离子选择性电极的发展处于同一时期。当时，雷磁与湖南大学的俞汝勤院士课题组在离子选择性电极方面进行技术合作，率先推出了国内第一批商品化的离子选择性电极。经过四十余年发展，雷磁在离子电极种类、离子选择性敏感膜性能、电极结构设计、工艺控制等方面，形成了多方面优势，达到了国际一流水平。结合成本优势和服务优势，成为了国内该领域最有影响力的品牌。

　　上面只是两个案例，在很多其他传感器类别上，其实也有类似情况发生。总体上，国产传感器并未处于市场劣势，恰恰相反，无论是销售量上，还是市场影响力上，占据着市场优势地位。

　　雷磁电化学传感器 引领标准 性能卓越

　　雷磁是传感器国家标准的主草单位，对于如何科学、准确地评价传感器的性能，雷磁是很有经验的。传感器性能评价是一个专业性非常强的领域，对于大多数用户，可能不一定掌握这样的专业知识。

　　就pH电极而言，经常用到的技术评价指标，如PTS（百分比斜率）、响应时间、测量重复性、膜内阻等。这些技术指标的好坏，直接影响着pH电极的测量性能。雷磁的电化学传感器，在上述技术指标中，往往是大幅优于行业标准的。比如，PTS指标，国家标准一般是97%，雷磁基础款pH电极，PTS指标达到98.5%。同样，另一个指标是膜内阻，国家标准一般是500MΩ，而雷磁低阻pH敏感膜，其膜内阻达到30-50 MΩ。实用响应时间也是非常关键的一个指标，国家标准是2min，而雷磁的常规pH电极，实用响应时间是1min。当然，考虑到批量生产时的一些正态分布，雷磁在制定这些技术指标时候还是比较保守的，大多数pH电极，其出厂性能还会显著优于要求。

　　雷磁传感器企业标准，一直都高于国家标准和行业标准，再考虑到性价比、服务优势、响应速度等因素，优势就更加凸显，而这是雷磁在国内电化学传感器市场占据优势地位的重要原因。

　　发展专用型传感器 抢占高端市场

　　与通用性传感器相对应，还有一类是专用型传感器。这类传感器针对特殊的样品或应用场景进行性能优化。以实验室pH电极为例，有适合纯水的纯水pH电极，适合粘稠样品的耐污染pH电极，适合含氢氟酸样品的耐氢氟酸pH电极，适合强碱性样品的耐碱性pH电极等。这些传感器，占pH传感器的市场份额不大，按数量估计不足5%，但这类传感器涉及较多的传感器技术，市场附加值较高，也是非常重要的一类传感器产品。很长一段时间里，国产传感器忽略了这类专用型传感器的发展，以至于市场长期为国外品牌所占据，造成相关产品价格居高不下。

　　雷磁从2011年起，开始了这类电化学传感器的自主研发，特别是实验室专业pH电极、高端离子选择性电极的研制，并于2014年成系列地上市了特殊应用的专业型电化学传感器，包括纯水pH电极、耐污染pH电极、耐碱性pH电极、耐氢氟酸pH电极等，经过这几年的发展，技术日趋进步，产品日益完善。雷磁也成为国内唯一一家成体系自主研制高端专用型电化学传感器的企业，改变了进口品牌一家独大的局面。

　　2020年11月，生态环境部颁布了《HJ 1147-2020水质 pH值的测定 电极法》，并于今年6月起实施，其中就涉及到一些特殊性质的水样，推荐或要求使用专业型pH电极，特别是低电导样品、高盐样品、强酸样品、强碱性样品、含氢氟酸样品等。得益于雷磁专业电化学传感器的成功研制，在标准实施之际，雷磁大量地向市场供应这些专业型pH电极，很好地满足了市场需求。

　　雷磁开发的专业电化学传感器，拥有完全的自主知识产权，立足技术和生产过程的自主可控。不仅如此，在产品技术上也充分体现了领先性，以目前市场需求量最大的纯水pH电极为例，降水（雨水）是一个典型的低电导水样，很多地区的降水电导率不足10 us/cm，差不多接近实验室三级纯水的标准。而降水样品的pH测量也一直是一个难点。雷磁与中国气象局，开展了长期的技术合作，雷磁的纯水pH电极送到中国气象局进行了全方位的性能测试，同时还送到多个地方气象站，进行了长期严格的适用性评估。整个过程历经约6个月，并通过了适用性考察。雷磁pH计及专业型纯水pH电极，因此成为目前唯一一家通过国家气象局权威认证，适用于降水样品pH测量的产品，获得了“气象专用技术装备使用许可证“。

TCPI型实验室pH计和气象专用技术装备使用许可证

　　作为国产电化学传感器的代表性品牌，雷磁开发专业型电化学传感器的过程是非常严谨的。并且，雷磁致力于通过技术创新推动国产电化学传感器技术的发展。雷磁在研制专业pH电极的过程中进行了大量的应用测试，以及一些严格的破坏性测试：以碱性pH电极为例，除保证基本技术参数及性能外，需要在研制过程中进行长期浸泡在浓NaOH溶液中的破坏性测试，以确定此类电极长期使用过程中性能不会衰减。耐氢氟酸pH电极，同样需要长期浸泡在不同浓度的氢氟酸样品中，进行耐氢氟酸破坏性测试。除耐氢氟酸玻璃电极外，雷磁还有一款基于PVC敏感膜的可应用于浓氢氟酸pH测量的电极，它整支电极不含任何玻璃成分，即便在强酸性、高浓度氢氟酸溶液中依然能准确测量溶液pH值，这款产品在研制过程中曾长期浸泡在10%浓度的氢氟酸溶液中进行了耐用性测试。

各类专用型pH电极

普通民众皆是国产仪器进步的受益者

　　北京大学博士毕业后，金建余就投身国产仪器公司，他分享了自己对于国产仪器发展的一些体会：

　　首先，科技还是有国界的。从近几年的国际贸易争端中，大家都对此有了更深的体会。我国每个行业都应该大力发展自主可控的产品和技术。

　　其次，我们每个人都是国产仪器进步的受益者。举个例子，以前环保水质监测设备依赖进口，一台价格几十万，而现在国产环保水质监测设备性能越来越好，价格也下降到了几万每台。成本的大幅下降（50~70%的下降），带来更多的布点，实现对环境水质更有效的监测。同样，电化学分析仪是科学仪器里很小的一个细分领域，电化学传感器更是电化学分析仪领域中一个更小的分支，但即便这样一个小领域，以雷磁为代表的国产品牌，通过为用户提供了物美价廉的产品，直接或间接地为社会带来巨大价值。保守估计，如果没有国产品牌的发展和参与，国内电化学传感器的平均价格会上升5-10倍，光实验室电化学传感器的采购，全国每年的支出会增加3-5亿。

　　对于国产仪器，金建余通过分析测试百科网表达了一些愿望和心声：“作为科学仪器行业内部的人，我们要把科学仪器当作一个事业，把研制高品质国产仪器当作一种责任，来维护国产品牌，发展国产品牌。对于广大用户，希望对科学仪器行业有更多的理解和支持。对于技术发展相对成熟的产品，推荐使用国产，可以选择一些细分产品类别上的头部国产品牌，这些产品很多时候完全够用，也很好用。在推动国产仪器进步方面，我国环保监测行业做了一个很好的榜样，在过去十多年里使用了大量国产仪器，推动国产仪器进步的同时，反过来降低了环境监测成本，推动了环保监测事业的发展，这是一个良性循环，相互受益，共同进步，这值得我们思考和借鉴。”

　　 金建余博士和陈洪渊院士在上海仪电科仪展台前留念