李刚强：走在质谱界国际前沿的中国人
【导语】作为我国第一代出国留学学习前沿质谱理论和技术的研究人员，李刚强先生在国外从事质谱仪器研发近30年，并参与完成了多个质谱仪的研发历程，包括德国Spectro公司早期的ICP-MS、美国Leco第一代等离子体飞行时间质谱产品、安捷伦公司高灵敏度LC-TOF产品及Ion Funnel技术在Q-TOF上的应用等。不久前，李刚强入选国家千人计划，加盟国内上市仪器公司聚光科技，担任科学仪器首席科学家。在2013年全国无机及同位素质谱学学术会议期间，分析测试百科网编辑有幸采访到李刚强先生，希望李先生自己的质谱经历和加入聚光后新的使命，能对关注中国质谱研发的同仁们有启发……
聚光科技首席科学家 李刚强先生
情系质谱三十年
“我从事质谱最早受到季欧教授的启蒙，也希望大家都能记住中国质谱界的前辈季欧教授。”据李刚强先生介绍，季欧教授最早在北京分析仪器厂，上世纪50-60年代就开始做质谱，是中国第一代研发质谱仪器的先驱。80年代季欧教授表示：在实验分析中，分析仪器起到了至关重要的作用，因此不能仅仅依靠外力提供，需要我们自己生产的分析手段，但我国在仪器研发方面的人才非常少。所以，季教授80年代到厦门大学化学系筹建科学仪器工程系。
出生于厦门的李刚强1982年从合肥工业大学精密仪器专业毕业，受到季欧教授感召，就到厦门大学化学系帮助其建立分析仪器专业系，1年多后建立了科仪系，83年该系便开始对外招生。
我国第一代出国留学人员的TOF研发之路
1984年，李刚强先生考取了教育部世界银行贷款留学资格，被送到联邦德国吉森大学学习。在吉森大学，李刚强从师于Wollnik教授攻读硕士，博士，学习质谱相关技术。Wollnik教授的实验室有着60年的质谱研究传承，尤其对现代TOF理论和应用有杰出贡献。
早在上世纪40年代就有人提出了TOF的基本原理，到50年代中期，美国的Bendix公司在进行军工喷气式飞机发动机尾气检测项目中，研制出了第一台采用正交90度技术的商用TOF质谱，开创了TOF质谱应用的先河。随后美国2位科学家又研发出一种离子源，该离子源修正离子的初始速度和位置发散，大大提高了TOF的分辨率（Wiley-Mclaren聚焦，美国，1955年）；一位俄国专家研发了反射镜，增加飞行距离，补偿能量发散，给TOF质谱的发展再次带来了质的飞跃（Mamyrin，俄国，1973年）。当时李刚强在Wollnik教授实验室围绕上述研究成果研发TOF样机，把反射镜前的栅极去掉，提高了离子的传输效率。
李先生的吉森大学毕业（Diplom）论文就围绕TOF飞行时间质谱研究，当时便开始从事一些开创性的研究工作，研发了无栅极反射器、分辨率高于500 FWHM的飞行时间质谱，这在当时属于性能很不错的质谱仪器。李刚强先生笑着回顾自己的这段科研经历，“那时我第一次做科研，只想着发表论文，还没想过将这款仪器商品化。因为只知道TOF的原理，不清楚TOF质谱在现实应用中能够用来分析什么，与四极杆和离子阱相比，TOF的优势是什么？当时TOF的应用还是比较窄”。60年代德国的Bennninghoven教授用SIMS-TOF做表面分析；70年代明斯特大学个教授和他的学生（Hillenkamp 和 Karas），用激光做表面电离，设计了离子探针飞行时间质谱，并将其商品化（型号为LAMMA），生产了十几到几十台。但当时市场上对于TOF的需求总是不大。TOF质谱技术真正得以“翻身”，是80年代末90年代初。MALDI和ESI的出现使大分子的“软电离”成为可能。TOF以其能够检测高质量数的生物大分子（可以检测几万甚至百万的质量数）的优势得到研究人员的关注，也使得TOF技术成为当时质谱技术的研究热点。“所以80年代末90年代初到任何一个质谱会议，最响亮的词就是TOF！”
在Wollnik教授实验室攻读博士期间，除了研究TOF，李刚强先生也研究磁质谱和分子碎裂技术。虽然大多数分子裂解是用气体碰撞的CID，但普渡大学的Cooks教授发现也可以在固体表面裂解离子，即SID技术。1991年，李刚强先生在Wollnik教授和 H. Matsuda教授(日本Osaka University，以设计各种离子光学系统闻名)的指导下，完成了一台以Wien滤质器为主体的、用于研究分子在固体表面裂解(SID)的磁式双聚焦质谱仪，并以优秀的成绩获得博士学位。
博士毕业后，李刚强被Wollnik教授引荐到德国Spectro公司主持ICP-MS的项目开发，经过一年多的时间，在1992年制造出第一台ICP-MS样机。1993年初，在一届国际质谱大会上，美国印第安纳大学Gary Hieftje教授看到了李刚强先生会议论文非常感兴趣，邀请李刚强先生到美国，继续从事ICP质谱的研发。除ICP质谱外，李光强在印第安纳大学期间还接触了交流辉光放电、直流辉光放电、固体表面等TOF质谱的研发工作，两年内共发表十多篇关于TOF的文章；首次成功地将飞行时间质谱用于ICP电离技术。此技术获得美国ZL后，技术转让给了LECO公司，生产出 Renaissance ICP-MS商品仪器。
LECO，Renaissance ICP-MS
加盟惠普实验室工作 研发第一代LC-TOF
1995年，李刚强先生加入美国加州惠普实验室工作，当时惠普公司（现安捷伦科技）同日本Yokogawa电气的合资公司已推出ICP-MS，凭借在ICP、磁质谱和飞行时间质谱方面的经验，李刚强在惠普实验室便着手研发ICP-TOF质谱，该项目花费了4年的时间，推出了各种样机和中间产品，但最终由于种种原因，安捷伦没有推出商品化的ICP-TOF MS。但李刚强的加盟，使安捷伦团队从无到有学习和建立了TOF研制技术，队伍得到了锻炼。以前，安捷伦的液质联用产品只有单四极杆式的，到2000年公司决定研发自己的新型液质联用产品，并定为TOF。李刚强作为主力的研究人员，2002年完成了LC-TOF的项目；2003年ASMS会议，安捷伦推出第一代6200型LC-TOF（现在型号为6220）。据小编揣测，近年来安捷伦成功的6500系列Q-TOF液质联用，7200系列GC-QTOF气质联用，与1995年开始李刚强先生在TOF上的一系列研究有着千丝万缕的联系。而国际厂商在推出产品之前的10年前就招募人才、潜心研发的举动，更是值得我们深思。
李刚强先生还简要介绍了国际大公司的R&D，使我们了解到为什么“研究”和“开发”都需要，为什么他们是分开的，他们之间如何协作。比如，安捷伦R和D是分开的两个部门，李刚强先生主要在R（研究）部门工作。开始D部门会派1-2人到R部门熟悉工作方法，并对研发项目进行评估，评估具备转化成熟条件后，就真正转入到仪器开发过程。这时R部门会再派研究人员（比如当年LC-TOF项目中的李刚强先生）将产品技术传递给D部门，这时该研究人员全职在D部门工作。李刚强先生参与了LC-TOF产品的整个研发过程（从R到D），从仪器研制，可行性论证，仪器离子光学设计，建立真空腔，直到做到灵敏度，各项指标达到生产要求；直到D部门完全掌握，李刚强先生才回到了R部门，从事下一个项目的研究。“我认为这是个好的模式，值得国内借鉴。”李刚强表示。
安捷伦6220 LC-TOF
李刚强先生在安捷伦科技工作了18年，除研发ICP-TOF，LC-TOF产品外，还参与从事QTOF、Linear Ion Trap TOF (LIT-TOF) 产品的研发，主持并成功地把离子漏斗（ion funnel）技术应用到安捷伦的高端Q-TOF产品仪器上。后来的做的几个项目，由于涉及到商业机密，李先生不便再谈。
不能仅仅依靠模仿 要熟知技术原理
2013年6月，李刚强先生辞去安捷伦实验室质谱技术研发工作，加盟国内上市仪器公司聚光科技，任科学仪器首席科学家。为什么李刚强先生选择了回国，并投入我国质谱仪器的研发工作？李刚强先生表示：“虽然总体来说，目前国内质谱仪器的发展水平要落后国外20-30年；但只要下决心开始追赶，实际上要想追赶上国外技术并不一定要花费那么久的时间，因为我们是站在他人的肩膀上工作的，借助他人的力量我们可以提高我们的研发进度，缩短技术上的时间差。”
李刚强先生注意到，国内的仪器研发人员多是模仿借鉴国外技术，对此他表示：模仿借鉴也是学习的一个重要手段；但希望技术人员不仅仅模仿，更要把原理吃透，深入思考别人为什么要这么设计，然后形成自己的知识储备。国外公司的机械工程师、电路以及软件工程师有很多年在质谱仪器上设计上的经验，公司里的工具材料等储备也非常齐全。这些都是国内外目前的差距。
所以中国的技术研发人员，除了要吃透原理，不断积累；还一定要有认真的态度，设计的任何一个零部件、产品，都不仅要能用，而且要真正做到稳定可靠，要用户真正喜欢。
而中国的仪器制造企业家，目前欠缺的是财务储备、技术储备，但更重要的是要有更长远的眼光，不能太急功近利。相信有长远眼光的企业家，也会得到国家和社会各界的支持。
关注研发人才的培养、鼓励创新
关于自己的作用，李刚强先生说：“我思考过这个问题。如果每天我到实验室里，亲自去调制每台仪器，我想总的效益不是很大。企业要培养一些人才，有足够的人才储备。对研发人员的培养培训是我要做的事情，在聚光也是我已经开始做、并将一直坚持做的事情。通过几次培训，已经有了一些效果；我还希望提高。比如，每个学员都拿个题目来讲，事前要把这课题理论弄清楚，把调研做好，把自己学到的和别的同事分享。；另外中国的学员们不要怕提问题，因为没有任何一个真正的问题是愚蠢的。
另外，鼓励创新也很重要。在学习了一段时间后，我会进一步鼓励创新。比如，质谱每三年一定会有新产品出来，很多不一定是革命性的变化，但量变多了就会发生质变，仪器的性能就会更上一台阶。，传新是完全可能的。 达到同样的性能，有5个人做了不同的方法，就一定还有第6种方法。”
除了在聚光内部，李刚强先生还表示，希望能和国内更多的高校、研究机构一起来做培养人才和鼓励创新的工作。“中国质谱界目前没有形成真正的质谱市场机制，我希望通过努力和合作，能够把人才集中起来共同研究、创新。”
“当然，我到聚光还要做一些具体的项目，比如国家的两个重大项目。”
对于质谱的发展前景，李刚强先生无比看好：“在过去的20年里，质谱发展得很好，可以说现代分析化学如果不提到质谱就不算是完整的分析化学；我相信，接下来的十年，质谱研究和应用将得到更好的发展。我希望能够同国内更多的高校、企业建立合作关系，共同为中国质谱研发做一些贡献。”
附录1：李刚强简历
出生在厦门。
文革时因为家庭问题被剥夺过一年进中学的机会。1974年高中毕业，做过电工、钳工、也当过锅炉工。
1977年作为文革后第一批大学生考进合肥工业大学精密仪器专业。
1982年毕业后到厦门大学协助季欧教授创建厦大科学仪器系。
1984年获教育部世界银行贷款，到联邦德国留学，在吉森大学(Justus Liebig University Giessen)第二物理研究所师从 Hermann Wollnik教授1987年获得物理学的Diplom学位。Diplom期间研制的无栅极离子反射透镜的飞行时间质谱(TOFMS)为最早这类型的仪器之一，获得两项美国ZL。
1991年，在Wollnik教授和 H. Matsuda教授(日本Osaka University)的指导下完成了一台以Wien滤质器为主体的，用于研究分子在固体表面裂解(SID)的磁式双聚焦质谱仪，并以优秀的成绩(magna cum laude)获得博士学位。
博士毕业后，加入德国Spectro公司。主持当时刚刚起步的等离子质谱(ICP-MS)仪器的研发。1993年初，加入了美国印第安纳大学(Indiana University)Gary Hieftje 的研究室。在那里，首次成功地将飞行时间质谱用于ICP电离技术。此技术获得美国ZL后，技术转让给了Leco公司，生产出 Renaissance ICP-MS商品仪器。
1995年加入了惠普实验室(Hewlett Packard Laboratories)，后来又转到安捷伦实验室(Agilent Laboatories)。在HP和 Agilent期间，主要做质谱技术的前沿研究，也参与了许多产品项目的开发。
在Agilent 工作期间，亦有几年参加过微流技术(microfludics)， 原子力显微镜(atomic force microscope)的研发。
至今为止，作为发明人获得35项美国国家授权ZL以及几项欧洲与日本ZL。
附录2：关于聚光科技
聚光科技总部位于中国杭州，是世界领先的环境与安全检测分析仪器和服务供应商，拥有国际一流的研发、营销、应用服务和供应链团队，致力于业界最前沿的各种分析检测技术研究与应用开发，提供满足全球市场需求的高端分析测量仪器、完善的行业应用解决方案和售后服务。公司于2011年4月15日在深交所创业板成功上市，股票代码：300203。
聚光科技经过在实验室仪器市场的多年战略布局，目前已成功推出系列近红外分析仪、便携式GC-MS、通用型气相色谱仪、通用型气质联用仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等在内的通用分析仪器；通过并购北京吉天公司，产品丰富了原子荧光和前处理设备，成为包括色谱、质谱、光谱、应急检测以及前处理设备等在内的全方位解决方案供应商；另外，通过与国内外多家知名供应商的战略合作，在重金属能力建设、县级/地市级环境监测站能力建设、应急监测车等重大专项中，提供完整的整体打包解决方案，充分满足用户需求。
实验室仪器市场，成为聚光科技未来十年的主战场之一。
聚光科技在不断努力，立志成为国内最好、国际主流的实验室仪器供应商。
