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拉曼光谱国产研究发展历程,真空观察窗,光学气室
发布时间:2017年11月14日    点击次数:    作者:石英仪器
  拉曼光谱仪是一项高端复杂的仪器,在公共安全、食品安全等领域都有非常广泛的应用,我国在拉曼光谱仪领域的研究一直在积极探索,目前已经有丰硕的成果。

  1. 国产拉曼光谱仪发展现状

  拉曼光谱仪,看起来很小、很简单,却是一个比较复杂的应用系统,从其应用流程来说,分为仪器硬件、软件与谱图识别算法、SERS纳米增强粒子、谱图库(含SERS谱图库),目前,各部分都有非常专业的公司,在兢兢业业地从事相关的工作。

  (1) 仪器硬件方面,仪器硬件是拉曼光谱仪的最基础平台,主要由光学、机械、电子、嵌入式软件等方面组成,主要性能体现为灵敏度、信噪比、波数范围、分辨率、重复性、稳定性等指标。坚持在拉曼光谱硬件研发创新的公司主要有奥谱天成、同方威视、华泰诺安、上海屹谱等,其中奥谱天成在低噪声CCD信号处理电路、高可靠性光路、光谱制冷技术等都有着独特的研究,奥谱天成的高灵敏度拉曼光谱平台:ATR3010、ATR3100、ATR8100、ATR8200、ATR8300等,其内部采用具有独立知识产品的超低噪声相关双采样技术,并采用高速18bit模数转换器件,采样噪声达到3counts,达到世界一流水平。奥谱天成还推出了超薄型高性能手持式拉曼仪ATR6200,在极其狭小的空间里,实现了对CCD的低温制冷,经军事医学科学院、中科院、厦门大学等多个单位测试,在信号灵敏度、噪声控制方面,达到国际领先水平,仪器尺寸仅仅16X10X4.3 cm。

  (2)纳米增强粒子方面,从事纳米增强粒子研制的,有多个高校的研究团队,例如厦门大学田中群院士团队、中国科学院、华中科技大学朱丽华教授团队、吉林大学、北京大学、中国质检院等20多家高校、研究所团队,都取得了非常明显的效果。厦门大学田中群院士团队在2009年发明的SHINERS粒子,创造性地在金、银纳米粒子外围包括了一层高稳定性的SiO2薄层,从而解决了纳米增强粒子容易结团、氧化等问题,使纳米增强试剂的保质期可以达到6个月以上。公司有厦门普识纳米、苏州欧普图斯等公司,在纳米增强粒子的开发与应用方面,都有着长期的耕耘和实践;

  (3) 软件与谱图识别算法,每个拉曼应用公司,基本上都有自己的软件与谱图识别算法,具体识别与比对算法的准确度,则各不相同。相对来说,Thermo Fisher的谱图识别算法,应该是目前最好的。

  (4)拉曼谱图库,国际有多家公司出售谱图库,但是国内似乎还没有谱图库的出售,基本上都是拉曼应用公司自建谱图库,例如同方威视、华泰诺安等在毒品、爆炸物的谱图库建设,欧普图斯、普识纳米、厦门藤蔓生物等,在农药残留的SERS谱图库,都比较全面。

  2. 国内拉曼产业发展

  拉曼技术已经得到大量的应用,在公安、海关、出入境、食品药品等领域,得到了相关部门的普遍认可。近5年来,尤其如此,从每年的不到千台,到现在的每年上万台的量,尤其是海关2016年300台、2017年425台的集中采购,更是极大地催熟了拉曼技术快速走向普及。由于台式拉曼,主要应用于科研市场,主要被进口产品占领,单价非常高,总体台数不算太多,每年300-500台的量,但是耗费的采购金额非常巨大。数量上,便携式拉曼、手持式拉曼,有一批国产仪器厂商聚焦于拉曼技术的开发,使得国内外能够同步发展,国产仪器今年来,产品性能、质量、外观等方面,均得到了全面提升,比进口产品差距不大,性价比很高,目前市场采购主流,也都偏向于采购国产仪器。

  相对分光光度计、原子荧光、红外光谱等光谱技术的成功来说,拉曼光谱刚刚脱离嗷嗷待哺的阶段,还只是个“宝宝”,远未成熟,这个阶段更加需要拉曼人不忘初心、方得始终,一起维护好、培育好这个产业技术。

  国产拉曼光谱仪器,目前最主要的问题,还是共同培育好拉曼市场,坚决抵制一些损害行业的行为,国内有些企业,通过价格战、扣黑帽、诋毁同行、虚假广告、把不成熟的产品推向市场等不良行为,造成了检测不准确、不稳定、难用的现象,让社会对拉曼技术不放心、有心理阴影,对拉曼市场造成的伤害不可估量。拉曼光谱行业的健康发展,需要全行业从事人员,共同努力、坚持初心、维持创新、方得始终。

  为了维护好拉曼光谱技术的健康发展,在行业专家的大力推动下,拉曼光谱仪的相关标准正在快速推动中,《拉曼光谱仪国家标准》经过了4轮的审定会议后,终审会议在2017年10月在西安召开,意味着拉曼光谱仪的国家标准将进入最后冲刺阶段,我们国家很快将有自己的拉曼光谱仪标准;福建省《便携式拉曼光谱仪》标准在福建计量院、厦门大学、厦门市普识纳米为起草单位、奥谱天成等单位为专家评审单位,已于2016年3月份正式发布。这些标准的逐步实施,非常有利于维护好拉曼光谱仪技术的健康发展。奥谱天成有幸受邀参与《拉曼光谱仪国家标准》、《福建省便携式拉曼光谱仪》的起草和审定工作,为拉曼光谱技术的推广贡献一臂之力。
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