高校学者如何破解仪器产业化难题——访“朱良漪奖”获得者四川大学段忆翔

朱良漪，原机械部国家仪表总局副局长、中国仪器仪表学会分析仪器分会名誉理事长，是仪器仪表和自动化控制领域最早的开拓者，影响中国仪器仪表和自动化控制行业发展的奠基人。为纪念朱良漪先生矢志不渝推动我国分析仪器事业发展的精神，以及激发企业及广大科技工作者积极投身于分析仪器的创新工作中，由中国仪器仪表学会设置、中国仪器仪表学会分析仪器分会承办执行“朱良漪分析仪器创新奖”，共分为“创新成果奖”和“青年创新奖”两个奖项。

　　“朱良漪分析仪器创新奖”的设立不只是对朱老的怀念与敬意，更是对分析仪器创新精神的坚守与传承。自2017年举办至今，“朱良漪分析仪器创新奖”已成功颁发四届，先后有12项分析仪器创新成果、14位青年创新科学家获奖。

　　2021年度朱良漪分析仪器创新奖已经完成评审，最终获奖结果即将揭晓公布。在此之前，中国仪器仪表学会分析仪器分会联合媒体走访了“朱良漪分析仪器创新奖”往届获得者，倾听了解他们在获奖之后的新成就与新感受。

四川大学 段忆翔教授

　　2019年，四川大学/成都艾立本科技有限公司联合研发的“激光诱导击穿光谱(LIBS)系列仪器的研发与应用”获得“朱良漪分析仪器创新奖”之“创新成果奖”。获奖的产品系列分别是手持LIBS-Mobile分析仪、便携台式LIBS-Tracer分析仪和激光诱导击穿拉曼光谱联用仪LIBS-Raman，技术基础均来自由段忆翔教授牵头的国家重大科学仪器设备开发专项(《创新型多功能激光光谱仪分析仪器的研发与应用》)。媒体近期特别采访了成果负责人、同时也是艾立本公司的“掌门人”段忆翔教授，请他介绍项目与艾立本的最新进展。

　　技术应为解决问题而生，服务需按市场需求而制

　　激光诱导击穿光谱(LIBS)分析技术产业化近十年，市面上陆续有商品化仪器推出，但大部分台式的LIBS仪器采用水冷系统，体积较大，获奖的便携台式LIBS-Tracer分析仪采用了风冷系统，大大减小了仪器的重量和体积，具有较好的便携性，具有检测速度快、无需复杂前处理、操作方便等优点。

LIBS-Tracer分析仪

　　手持LIBS-Mobile分析仪与市场上同类产品相比，具有能量高达100毫焦的数量级优势，能够对岩石、土壤等复杂基质样品进行分析。LIBS-Raman系统则通过将LIBS和拉曼两种光谱分析技术结合，可以实现对待测样品同一点位的元素和分子官能团同时进行分析，能够很好地应用于食品快检、矿石分析、环境监测、地质勘探等领域样品的快速分析。

手持LIBS-Mobile分析仪

　　获奖后，艾立本团队又对相关技术进行了自动化、智能化层面的改进。段忆翔教授表示：“实际上LIBS技术推广这么多年，真正能解决的问题非常少。我的观点是，技术就是为了解决实际问题而开发的，具体能应用到哪个地方、被哪些单位所接受才是我们看重的。所以获得朱良漪创新奖后，我们把工作更多放在市场开发和推广上。”

　　这几年，艾立本的LIBS仪器在一些大型单位逐渐得到应用。段忆翔教授举例说：“首先是中石油、中石化等单位的勘探部门，这类单位在钻井过程中常需要对取上来的岩石泥浆进行分析，以获取关键信息，判断地下是否可能有油汽储藏。我们针对这一应用进行了专门的开发，部分钻井队已经开始使用我们的产品，进展还不错。”此外，针对海关进出口矿石的现场快速筛选需求，艾立本与国内知名安检装备企业开展了合作。公司还临危受命，加班加点，在一周时间内帮助成飞集团解决了飞机无损检测的关键问题，以诚恳的态度赢得用户的认可。

　　“定制产品是出于客户对我们的信任，我们也愿意并且乐于提供这样的服务，但通用性、市场性的需求才是我们追逐的目标，我们的服务对象要从特殊定制转向普通用户，做大众能够接受的产品和服务。”被问及企业端的市场如何开发，段忆翔教授如是说道。“我们现阶段不会去做原子吸收、ICP-MS、LC-MS、GC-MS这些市场明确、生产厂家众多、竞争激烈的产品。”艾立本的策略是通过“迂回”战术：目前专注于主流厂商尚未涉及或者尚不能解决的问题，推出创新性的解决方案;在研发过程中发展各项关联技术，最终服务于市场共性需求。

　　仪器研制：“不看别人如何，按照自身的设想和进程来做”

　　获得“朱良漪创新奖”后，艾立本的研发脚步并未停止，后续还推出了等离子体固样分析发射光谱仪-PJ10，仪器无需对固体样品进行湿法消解等复杂的化学前处理，即可快速对固体样品中的元素进行定性和定量分析，为固体样品的直接快速分析提供了新的检测技术和方法。段忆翔教授指出：“现在溶液样品分析的技术非常多，但都需要经过酸碱消解或溶剂萃取等步骤，过程中会产生大量废物，无法避免化学试剂对环境的污染，更不能达到绿色分析化学的状态。我们就想能否通过简单的固体样品直接分析方法把原先复杂的过程简单化，做一个样品仅需要3-5分钟，节约了样品消解等处理的时间，填补了目前市面上该类仪器还较少的空白。”

　　同时艾立本也非常重视质谱技术，未来几年质谱将是公司发展的主要方向之一。BCEIA2021期间，艾立本推出了LITE与PLUS两款质谱产品，均各有特点。段忆翔教授补充说：“很多人对于我们推出质谱都很诧异，问我们的质谱是谁的技术，其实这谁的技术也不是，是我们自己的，是靠我们自己创新完成的，并已形成了多项专利。”

UVS-TOFMS 2000M LITE

UVP-TOFMS 2000 PLUS

　　其实早在2015年课题组就已经研制出质子转移反应质谱(PTR-Q-MS)，能够用于室内空气中VOC的实时检测。但受限于该仪器的分辨率，团队没有在四极杆方面继续研发，从而转向TOF技术。而如今艾立本采用飞行时间(TOF)质谱研发路径已经能够将分辨率提高到2000至3000这一范围，未来甚至能达到5000，能够充分满足大气走航等实际应用需求。因此段忆翔教授表示：“质谱未来会是我们发展的一个重点方向，还会与离子迁移谱等其他技术进行嫁接，做一些交叉性的仪器，这是我们公司正在布局的东西。”

　　当前国内质谱市场十分火热，很多公司投入大量人员精力“上”质谱，相比之下艾立本的优势是什么?段忆翔教授表示：“质谱技术不是一两天就能形成，我们的第一台飞行时间质谱可以追溯到1999年，当时用TOF来做元素分析，回国之后我们在这方面也有所积累有所铺垫，我们的质谱团队也是从当年第一批学生里传承延续下来的，可以说在这个领域十年磨一剑，有长期的技术沉淀。其次我们质谱仪器的多个关键部件是自己做的，这一点一般厂商难以做到，所以仪器相对而言能个性化设计，做的比较紧凑。第三点是目前国内很多质谱研发团队的人员是大学精密仪器系出身，仪器研制是他们的特长，而我们的优势是精于分析仪器包括质谱的应用需求，更善于针对用户需求设计仪器用于分析检测，如果能把仪器做好，那么在分析检测这部分就更能如鱼得水。”

　　此前接受采访时，段忆翔教授曾表示艾立本公司的产品开发策略是：侧重于现场、在线、便携、高通量的相关分析检测仪器的研制，为食品安全、医药卫生、环保、地质、冶金、石油、机械和煤炭等领域的用户提供产品和解决方案，以解决实际的问题。而此次，段忆翔教授补充到：“艾立本未来重点发展是质谱技术、光谱技术、非侵入式医学诊断技术三个方向。我们从来不看别人怎么样，而是按照自身的设想和进程来做。”

　　“创新型仪器企业更需要政策支持”

　　2021年是“十四五”开局之年，高端仪器的研发被高度重视。对此，段忆翔教授深有感触：“科学仪器虽然是个小众行业，但对各行各业的发展却至关重要。高端仪器发展面临跟芯片同样棘手的问题，高端仪器如果真不能进口了，无论科研单位或是医院，这些需要高端仪器的地方马上就会面临严峻的考验。” “十四五”规划中提及建立重大科研基础设置及大型科研仪器共享机制，这些能够促进科技资源的高效综合利用，对企业而言也是重大利好。但对于企业如何享受政策红利，段忆翔教授却相对“冷静”。

　　“伟人说的一句话我非常赞同，我们希望有外援，但是不能依赖外援，还是要有自力更生的能力。企业必须要有自己的造血功能，不断提升企业的创新水平和成果转化能力，这是我们要做的。我们要向市场要钱，希望国家能够扶持，但是不能依赖国家的扶持。”

　　段忆翔教授补充说：“‘十四五’我倒是希望国家能给一些创新性的政策，这是作为企业最需要的。比如说新技术在推广过程中遇到的最大问题是标准，一项国标从申请到实施至少要2~3年的时间，这对于企业而言是一个漫长的过程。很多标准还是非常经典的方法，而新技术问世后如何能够快速形成产业或行业标准，哪怕是临时性的，这也是企业所急需的。针对创新性技术，如何给予一个对社会经济发展有利的普惠性政策，怎样认可这些新技术，是否应该有单独的评价机制，这是企业所需要的，我一直认为给政策比给资金更重要。”

　　最后，作为朱良漪创新奖获得者，段忆翔教授也表达了对中国仪器仪表学会及分析仪器分会的感谢，希望同行能够重视这个奖项，能够积极参与奖项的申报与评审工作。科学仪器行业青年人才辈出，他也鼓励年轻人积极申报“朱良漪创新奖”之“青年创新奖”。