啟動會現場
我國是原子熒光光譜(AFS)技術、生產、應用的強國大國,如今,儀器生產商10多家、不同型號和用途的原子熒光光譜儀器上百種,其年銷量在2500臺以上,頒布的相關國家或行業標準有百余項。原子熒光光譜方法廣泛應用于食品、環境等領域。
不過,目前商品化的原子熒光光譜儀器主要是非色散型的,具有結構簡單、操作方便等優點。當然,非色散型原子熒光光譜儀也存在著光譜干擾和散射干擾等問題。過去通常認為元素燈發出的光就是該元素的單色光,而實際上多數的元素燈是包含了雜質的,使得測量結果出現偏高等現象。有鑒于此,此次專項的目標是研制一種新型的原子熒光光譜儀,克服現有儀器存在的光譜干擾和散射干擾等問題,同時提高儀器長期穩定性、在食品農產品等領域開展應用示范。產業化方面,計劃達到三年內實現3200萬銷售額的目標。
據介紹,“新型原子熒光光譜儀器開發及產業化”專項選取了由凹面光柵+數字微鏡 (DMD)+光電倍增管組成分光系統的技術路線,以克服光譜干擾等問題。這種結合的分光系統是首次提出。
其中,凹面光柵起到分光的作用,當然,這里的凹面光柵并不是簡單的凹面光柵,而是具有高紫外衍射效率。數字微鏡起到選擇待測光的作用。數字微鏡是用數字電壓信號控制微鏡片執行機械運動來實現光學功能的器件,是微米/納米技術和微型機電系統理論在投影設備領域的具體應用,是DMD投影設備的主要部件,之前并沒有在分析儀器中應用的先例。本項目采用的是高紫外反射效率的數字微鏡,是基于德州儀器公司(TI)的數字微鏡器件所研制的。
關于原子熒光光譜存在的散射干擾問題,項目組研制了一種散射干擾扣除方法——根據所采集的熒光譜圖和非熒光譜圖的強度變化關系,在樣品測量過程中直接扣除散射干擾。
當然,“新型原子熒光光譜儀器開發及產業化”專項的研制工作不止于此。由于采取了分光系統,原來使用的元素燈——空心陰極燈的光強等不能滿足要求,所以,項目組開展了長壽命-高強度的無極放電燈及其漂移校正部件的研制工作。在國內原子熒光光譜發展早期,無極放電燈曾經應用過,不過當時的無極放電燈壽命短、穩定性較差,逐漸被空心陰極燈取代,但是無極放電燈也具有光強高等優勢。如今,長壽命、安全性好、可靠的無極放電燈的研制再次被提出。
另外,高穩定性的化學蒸汽發生器、數字微鏡的控制系統、分析測試軟件等也是該項目的研制內容。除了儀器設備的開發,還有針對應用的開發工作。“新型原子熒光光譜儀器開發及產業化”專項的應用開發主要聚焦在食品、農產品領域,建立基于新型原子熒光光譜儀的檢測方法,形成標準操作規程、開展應用示范。
“新型原子熒光光譜儀器開發及產業化”專項預期的經濟效益是,在項目驗收后三年內銷售可達到80臺左右,年銷量成逐年遞增趨勢,三年內預期銷售額為3200萬元。專項以為食品和農產品等領域有毒有害重金屬污染監控、普查提供測試準確和運營成本低的設備和方法支撐。
“新型原子熒光光譜儀器開發及產業化”項目由國家質量檢驗檢疫總局推薦,參與單位包括了負責“新型原子熒光光譜儀測控系統及軟件開發”的吉林大學儀器科學與電氣工程學院,負責“新型原子熒光光譜儀光學系統開發”的中科院長春光機所,以及承擔應用開發的兩家單位——中國檢驗檢疫科學院食品安全研究所和中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所。項目牽頭單位——北京博暉創新光電技術股份有限公司負責“新型原子熒光光譜儀總體設計、系統集成及工程化”和“新型原子熒光光譜儀系統穩定性技術開發”。項目總負責人是北京博暉創新光電技術股份有限公司首席科學家周志恒先生。
項目總負責人 博暉創新首席科學家周志恒
今天召開的“新型原子熒光光譜儀器開發及產業化”項目啟動會上成立了總體組和技術專家組,以及用戶委員會。項目總負責人周志恒先生對項目進行總體匯報,各任務組負責人也分別匯報了各任務情況。
國家質檢總局科技司徐成華副處長、北京市科委條財處李建玲副處長,中科院生態環境研究中心江桂斌院士、清華大學張新榮教授、中國農業科學院質標所王靜研究員、機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所歐陽勁松教授級高工、北京市理化分析測試中心張經華研究員、北京市食品安全監控和風險評估中心黃華高工、中國計量院楊智君研究員、中國疾控中心閆慧芳研究員、中國農業科學院農產品加工研究所王鋒研究員等專家,以及項目牽頭單位、各任務承擔單位的相關人員出席了啟動會。專家們對項目各方面提出了許多建設性意見。