《計(jì)量(liàng)資訊速遞》消(xiāo)息 原子光譜分析是檢測無機(jī)元素的最佳方法。原子光譜分析是將樣品蒸發、原(yuán)子化/離子化、激發(fā),然後將(jiāng)其產生的輻射引進光譜儀進(jìn)行檢(jiǎn)測的(de)過程,對於隻要測定元素成分和含量的分析,如工業生產過程中的(de)冶煉爐(lú)前分析(xī)、地質勘探測元素測定、食品、環境重金(jīn)屬檢測,以及近期生命科(kē)學等領域,原子光譜都是不可替代的分析檢(jiǎn)測手段。
現代(dài)高新技術的發展和先進元器件的引入,原子光譜儀器不斷進(jìn)步,儀器性能和測量精密度(dù)得到極(jí)大的(de)提高,分析(xī)功能得到不斷擴展。在節能減排的(de)大環境下,近年原子光譜分析儀器也朝著節省能源及(jí)微(wēi)型化的方向發展,例如微等離子體及微芯片等離子(zǐ)體的應用等,此外,聯用技(jì)術(shù)發展也很快,例如激光、色譜和(hé)原子光譜的(de)聯用技(jì)術被用來(lái)做元(yuán)素的形(xíng)態分析等。
現在大家目光(guāng)集中於質譜等大型儀器,對於原子光譜的(de)地位與用武之地產生了懷疑,對此,國家地質實驗測試中心楊嘯濤說到,“原子光譜檢測的對象就是(shì)元素(sù)周期表上那(nà)些元(yuán)素,看著(zhe)好像少了些。但是對於元素測定,原子光譜是強項,而環境安全、食品安全中有(yǒu)毒(dú)有害(hài)元素檢(jiǎn)測的需求(qiú)是(shì)長期存在的。”
上半年上市的原子光譜新產(chǎn)品主要有:TSI的台式激光誘導擊穿光譜儀(yí)ChemReveal、Bruker的電感耦(ǒu)合等離子體質譜儀aurora Elite、聚光科技的(de)ICP-5000電感耦(ǒu)合等離子體發射光譜儀、賽默飛的iCAP 7000係列電感耦合等離子體發射(shè)光譜儀、日立(lì)的ZA3000原子吸收分光光度計等。
2013年以來上市的原(yuán)子光譜新產品在分析速度和(hé)檢測靈敏度方麵都(dōu)有提高。例如,Bruker的電感耦合等離子(zǐ)體質譜儀aurora Elite提供了超高的靈敏度和穩(wěn)定性(xìng)。TSI 的ChemReveal、聚光科技的ICP-5000、賽默飛的iCAP 7000的軟件使得定(dìng)量和校準更加準確、簡(jiǎn)單。
曾擔任2012年(nián)匹茲堡會議原子光譜顧(gù)問的美國佛羅裏達大學B. W. Smith認為,LIBS(激光(guāng)誘導(dǎo)擊穿光譜(pǔ))和電感耦合等離子體(ICP)儀器是當前(qián)最突出的光譜分析技術。並指出小型化是一項長期的(de)趨勢(shì)。
一(yī)、LIBS
激光(guāng)誘導(dǎo)擊穿光(guāng)譜(LIBS)是原子光譜分析領域非常活躍的(de)一個分支。自1963年推出後,近年來(lái)發展迅速,美國一位光譜化學分(fèn)析“大牛”曾說到,LIBS是元素分析領域最耀眼(yǎn)的一顆新星。
LIBS是利(lì)用激光功率密度非常高的特(tè)點,與物質(氣體、固體、液體)直接相互作用,從而產生高溫等離子體,待測元素在高溫等離子體中(zhōng)激發(fā)或(huò)電離,根據特征譜線進(jìn)行定性(xìng)分析(xī),根據特征譜線(xiàn)的強度進行定量分析,具有簡便、快(kuài)速、無須煩瑣的樣品預處理、可實現多元素同時檢測和耐惡劣(liè)環境(可(kě)遙測)等優(yōu)點。它的缺點是:相對來說,元素檢出限差一點;定量分析中的基體效應問題(tí)還待進一步解決。
從(cóng)某種意義上來說,LIBS發展是伴隨著LASER的發展而發展的,LASER的性能(néng)直接(jiē)影(yǐng)響著LIBS的分析性能(精密度、準確(què)度及檢出限等)。目前的研究趨勢是用納秒、飛(fēi)秒或皮秒激光(guāng)器來提高檢測靈敏(mǐn)度;雙激光脈衝與單激光脈衝相比,能將光譜強度提(tí)高兩個數量(liàng)級。
長期以(yǐ)來,LIBS儀器更多用作定性分析,並且很難與(yǔ)目前市場(chǎng)上(shàng)成熟的光譜儀器相競爭,其市場空間較窄。與ICP-AES比較,LIBS的優勢在於“效率(lǜ)”,可在幾秒鍾內快速檢測樣品。而ICP-AES的樣品前處理(lǐ)、測量時間稍(shāo)長一些,使用成本方麵也比LIBS高。另外,LIBS對於樣品種類,或是成份、含量(liàng)不是特別清楚的樣品的適用性(xìng)更好。當然,LIBS的檢出精度略弱於ICP-AES。與SPARK-AES比較,LIBS的主要優點(diǎn)是(shì)適合的基體種類多(duō)。SPARK-AES隻適用於導電的固體樣品,不導電或粉(fěn)末樣品不適(shì)用。而LIBS可以完全勝任。
目前全球市場上“做”LIBS產品的廠家都是比較小的、半商業化(huà)的公司,一般是基於科研人員對這項技術的興趣開發的產品。目前LIBS還處於市場初期、培養期,很(hěn)多人對LIBS技術認可(kě)度(dù)不高(gāo),需要一個認識、了解、接受的過程。但未(wèi)來如果將(jiāng)該技術用於過程控製、在(zài)線監測,LIBS具有其(qí)他技術不可比擬的優勢。
TSI公司的台式激光誘(yòu)導擊穿光譜儀(yí)ChemReveal
TSI公司於2012年5月收購了擁(yōng)有LIBS技術的Photon Machines公司,並於(yú)2013年(nián)5月推出了新一代的台式激光誘導擊穿光譜儀(yí)ChemReveal。TSI光譜業務國際市場營銷部經理Ashok Agarwala說到,“新產品具有巨大的市場潛力,未來幾年裏,它的銷售額會呈幾何級數(shù)爆炸式增長。其中,中國市場潛力更大,主要基於兩點,一是新品硬件軟件的高端配置(zhì)允許(xǔ)客戶據此開發自(zì)己的研究平台。中國LIBS研究特別活躍,相信許多科研(yán)院所、大專院校會對這款新品感興趣(qù)。另一個原因是,中國是製造大國,尤其在(zài)材料方麵,作為製造大(dà)國,更加關(guān)注“效益”,其中也包括與生產相匹配的檢(jiǎn)測技術的效益。LIBS技術很(hěn)好的(de)把另外幾(jǐ)種技術融合了在一(yī)起,是生產中提高檢測效率的最好手段之一。”
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二、ICP-MS
無機質譜近年發展很快,用於無機物及生(shēng)物樣(yàng)品中的元素成分分析,或做金屬組學和蛋白質組學分析。最主要的無機(jī)質譜——電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)在當前被認為是(shì)最強大的多元素分析技(jì)術,自1983年第一台電感耦合等離子(zǐ)體質譜ICP-MS商品儀器問世以來,銷往全(quán)球的ICP-MS儀器數量已經超過5000多台。
ICP-MS以獨特的接口技(jì)術將ICP的高溫(8000K)電離特性與質譜儀的優點相結合,形成了一種(zhǒng)新型的(de)元素(sù)分析、同位素分析和形態分(fèn)析技術。可分析幾乎地球上所有元(yuán)素(Li-U)。該技術提供了極(jí)低的檢出限、極寬的動態(tài)線性範圍、譜(pǔ)線簡單、幹(gàn)擾少、分析(xī)精密度高、分析速度快以及(jí)可提供同位素信息等分析特性。ICP-MS技術發展相當迅速,從最初在地質領域(yù)的應用迅速發展到廣泛應用於環境、材料(liào)、生物、醫藥、食品、農業的領域。各種聯用技術(shù),如激光燒(shāo)蝕、液相色譜、氣相色譜以(yǐ)及毛細管電泳等形態分析技術也是研究熱點。
我國從20世紀80年代(dài)中期開始引進ICP-MS儀(yí)器並開始應用研究。從最初的兩(liǎng)三台四極杆ICP-MS儀器和有限(xiàn)的(de)應用範圍,發展到目前的眾多領域的各種類型的ICP-MS儀器,包括四級杆ICP-QMS、高分辨雙(shuāng)聚焦HR-ICP-MS、多接收高分辨雙聚(jù)焦MC-ICP-MS、飛行時間ICP-TOFMS。ICP-MS在地質、環境等各學科領域發揮了重要的作用,取得了一大批重(chóng)要研究成果(guǒ)。
目前ICP-QMS主流生產廠商及(jí)主流產品分別有:Agilent的7700和8800 (ICP-MS/MS),PerkinElmer NexION 300,Thermo Fisher的(de)iCAP Q ,Bruker的aurora M90 (來自於varian)等。中國ICP-QMS市場,Agilent、PerkinElmer、Thermo Fisher三家幾乎占據了整個市場。在2012年(nián),天瑞儀器也推(tuī)出了中國第一台ICP-MS商品化儀器ICP-MS 2000。
Bruker公司的電感耦合(hé)等離子體質譜儀(ICP-MS)aurora Elite
2月,在2013歐洲冬季等離子體光譜化學會議(EWCPS)召開期間,Bruker公司推出了一(yī)款超靈敏的全新電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)aurora Elite。據(jù)Bruker公司官方(fāng)網站消息(xī),作為對當前主(zhǔ)要進行常(cháng)規實驗室分析(xī)的aurora M90 ICP-MS的補充與升級,全新的(de)aurora Elite在儀器靈敏(mǐn)度與穩定性,甚至在多個(gè)方麵的性能超越了昂貴的扇形(xíng)磁質譜。
aurora Elite采用了一個全新的真空泵,使得儀(yí)器(qì)的真空度大(dà)幅提高(gāo),進而靈敏度提高(9Be > 60 M cps/mg/L,115In>1500 M cps/mg/L,232Th>900 M cps/mg/L)。該款儀器主要應用領域是對靈敏度要求非常高的行業,如電子半導體,地質行(háng)業或用激光燒蝕附件的用戶,並且為了配合(hé)激光燒蝕進樣,該款儀(yí)器在(zài)軟件方麵也做了很大改進。
三、ICP-AES
電(diàn)感耦合等離子體原子發射光譜(pǔ)(ICP-AES)分析技術自20世紀60年代問世以來,經過近(jìn)半個世紀來的發展,ICP-AES在儀器結(jié)構、控製和軟件功能等方麵進行了(le)優化,高集成固體(tǐ)檢測(cè)器的普(pǔ)遍使用、高配置計算機的引入(rù),使儀器在(zài)結構上更加緊湊、功(gōng)能更加(jiā)完善,並在(zài)控製的可靠性、數據通用性上都(dōu)有了質的飛躍。使ICP-AES分析技術向更高靈敏度、更高穩定性、更廣分析應用領域(yù)的方向發展。
目前,ICP-AES儀器的發展正處在相(xiàng)對穩(wěn)定時期,但在樣品(pǐn)分析的實(shí)用性方麵也(yě)出現了許多(duō)改進,其新進展主要體現在:(1)分析能力不斷擴展;(2)固態(tài)檢測器和固態發生器(qì)的應用趨於普遍;(3)水平、垂直或雙向觀測(cè)技術不斷提高;(4)儀器控製與數據處理向數字化、網絡化發展(zhǎn)。
隨著這(zhè)些年國家(jiā)相關檢測要求(qiú)的提高以及各行業自身的發展(zhǎn),ICP-AES儀器(qì)的需求量每年都有很大的增長。粗略估計,從2000年到現在,國內在使用的ICP-AES儀器總量應(yīng)該大於(yú)4000台(tái),而其中很多儀器是最近(jìn)8年采購的。就行業來說,環境檢測、食品安全、鋼鐵冶金,地(dì)質采礦、半導(dǎo)體行業以及綜合的(de)專業檢測(cè)機構等各係統在(zài)近(jìn)幾年都(dōu)添置了(le)很多ICP-AES。
近年來,中國市場ICP-AES絕大部分份(fèn)額為進口產品(pǐn)所占據。而進口ICP-AES中,珀金埃爾(ěr)默、賽默飛世爾、安捷(jié)倫以絕對優勢位居前三位,市場份額皆超過20%,三家之和接(jiē)近80%。其他ICP-AES進口生產商島津、利曼、HORIBA JY、斯派克(kè)、精工電子納米(mǐ)、澳大利亞(yà)GBC等在中國也有一定量的產品銷售。
國內已經有不少儀器廠家生產ICP-AES,其中北京納克(kè)、北京豪威量等公(gōng)司有少量ICP-AES生產和銷售。其他廠商,如北京海光、北京瑞利、北京華科易(yì)通、天瑞儀器(qì)等每年也有(yǒu)小批量銷售。目前國產ICP-AES主要還(hái)是集中在順(shùn)序掃描型。在2011年(nián)BCEIA上,北京豪威量、聚(jù)光(guāng)科(kē)技、納克公司、天瑞儀器等國產廠商都紛紛推出了固態檢測器全(quán)譜直讀ICP-AES樣機,對於國產儀器發展來說是一個很好的開端。
聚(jù)光科技的電感耦合等離子體(tǐ)光譜儀ICP-5000
5月14日(rì),聚光科技舉行(háng)了新品ICP-5000電感耦(ǒu)合等離子體光譜(pǔ)儀專家鑒定會(huì),專(zhuān)家組給出如下鑒定結論:“ICP-5000型電感耦合等離(lí)子體發射光譜儀具有操作簡便、自動化程度高、分析(xī)結果穩定(dìng)可靠等特點。儀器具有光譜自動校準功能,可端視和側(cè)視雙(shuāng)模式(shì)工作;軟件具有定(dìng)性、半定量(liàng)、定量(liàng)分(fèn)析等功能;具有(yǒu)多種幹(gàn)擾校正方法和背景(jǐng)自動扣除功能(néng)。該儀器主要性能指標已達到國際同類產品先進水平,填(tián)補了國內台式全譜直讀ICP-AES的空白,具有良好的市場前景。”
聚光科技研發部產品經理壽淼鈞談到,“我們的儀器主要麵向縣市(shì)級檢測機構或(huò)企業用戶,這個市(shì)場的需求非常(cháng)大,這些用戶對成本更敏感,傾向於‘傻瓜化’操作,我們走的是‘農村(cūn)包圍城市’的戰略。我們對市場(chǎng)前景(jǐng)很有信心,並且(qiě)通過我(wǒ)們的努力,我們相信一定會改變市場格局,獲得更大的市場份(fèn)額,讓客戶和聚光科技實現雙贏。我(wǒ)們將持(chí)續加大應用研究(jiū),這是我們堅持要做下去(qù)的事情,對更對領域的分析目標進(jìn)行最(zuì)佳分析方法研究(jiū)的同時(shí),進行前處理方(fāng)法和設備的研究,如通過離子(zǐ)交換技術更好的解決ICP-AES分析(xī)AS、Hg、Cd、Pb、Cr等重金屬元素的應用等;通(tōng)過應用,推(tuī)動儀器的局部(bù)優化和改進,或衍生出部分(fèn)專用型號以(yǐ)適應某一(yī)特定應用的需求。”
賽默飛的iCAP 7000係列ICP-AES
3月18日,賽默飛推出了微量元素(sù)分析光譜儀新品,即Qtegra軟件控製的iCAP 7000係列ICP-AES。iCAP 7000係列的設計旨(zhǐ)在簡化工作流程、降低每個樣品分析的成本。iCAP7000係列在高靈敏度工作狀態下也可以分析多種類型的樣品,所采用的循環進樣(yàng)技術(shù)提(tí)高了工作效率。全新設計的光學係統提高(gāo)了儀器的靈敏度,射頻(pín)發生(shēng)器(RF)的(de)設計增加了(le)儀器的耐(nài)用性。
Qtegra軟件易學易(yì)用,並且能夠將各種外(wài)圍(wéi)設備集成到元素分析工作流中(zhōng)。該(gāi)軟件還可用於ICP-MS(電感耦合等離子發射質譜儀(yí)),並(bìng)對ICP-AES可(kě)以升級(jí)。從進樣到出具報告、進行數據分析,Qtegra軟件可以將整個工作流定製為簡單的三(sān)個步驟。預優化簡化了方(fāng)法開發任務,強大的方法開(kāi)發工具指導用(yòng)戶完成整個過程(chéng),即使更高級的工(gōng)作流程(chéng)也很(hěn)方便(biàn)。
賽默飛微量元素分析市場(chǎng)總監Adrian Holley說,“最適合硬件和(hé)強大軟件的(de)結合旨(zhǐ)在(zài)幫助用戶,甚(shèn)至是新用戶,快速獲得他們需要(yào)的結果。”
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四、AAS
目前,原(yuán)子吸收光譜(AAS)商(shāng)品儀器處於高水平技術發展平台階段,各AAS儀器公司的主要技術指(zhǐ)標已互相接(jiē)近。盡管原子吸收光(guāng)譜儀和原子吸收分析技術已經十分(fèn)成熟,各儀(yí)器(qì)廠商(shāng)仍不斷努力提高(gāo)儀器的(de)性能、增加儀器的功能、擴大儀器的應用範圍,在儀器結抅、軟件、配件等方麵不斷改進(jìn),包括外觀設計及色調搭配的完美等。
據分析,目前中(zhōng)國原子吸收(shōu)光(guāng)譜(pǔ)儀市場(chǎng)年需求量已經超過了5億元。食品安全、水質監測以及日用化工等行業成為原子吸收最(zuì)大的需求領域。目前中國至少有30000台原子吸收光譜儀在運轉,而2012年爆發的毒(dú)膠囊事(shì)件,對此國家藥監局出台了《加強藥用輔料監督管理的有關規定》,對藥用輔(fǔ)料生產企業將實行許可管理,要求製藥企業(yè)對藥用輔料的質量嚴格把關。業內人士(shì)認為,膠囊事(shì)件帶來的(de)AAS的增長在1500台左右,以致於製藥行業一躍成為AAS的主要應用領域之一(yī)。
目前中國市場有原子吸收生產廠商約25家,其中(zhōng)國外廠商7家,國(guó)內廠商19家;原子吸收光譜儀經銷商超過30家。國產廠商在銷售(shòu)的(de)儀器台數方(fāng)麵超過了國外廠商,但(dàn)是在銷售金(jīn)額方麵國外廠商占(zhàn)有絕對優勢。另(lìng)外,從兩年一屆的BCEIA展會以及儀器信息網參展廠商(shāng)可以看出,原子吸收廠商近幾年呈增加趨勢。
日立ZA3000原子吸收分光光度計(jì)
3月(yuè),日立ZA3000原子(zǐ)吸收分光光度計新品在中國(guó)正式推出。ZA3000采用兩個(gè)進樣口等量進樣的石墨管,原子化效率提高;直流偏振塞曼結(jié)合雙檢測器的設計真正實現了在相同波長相同時刻進行背景校正,火焰、石墨爐兩種(zhǒng)原子化方式均采用(yòng)直流偏(piān)振塞曼法進行背景校正(160~930nm波長範圍內);引入了暴沸(fèi)自動檢測、石墨管(guǎn)自動除殘、自動進樣器(qì)的連續注入等新技(jì)術,進一步(bù)實(shí)現了儀器的高精(jīng)度和高可靠性。
五、其他
牛津儀器(qì)直讀(dú)光譜儀FOUNDRY-MASTER Xline
4月25日,牛(niú)津儀器推出了一款專(zhuān)為(wéi)中國鑄造企業(yè)量身定製的實驗室用直讀光譜儀FOUNDRY-MASTER Xline,作為一款德國原裝進口的桌上型儀器,不僅提供了(le)極其平價的價格,還擁有中高端儀器的傑出性能和實用(yòng)性。推廣期內以人民幣22.8萬的價格投放中國市場。
牛津儀器(qì)的移(yí)動式直(zhí)讀光(guāng)譜儀PMI-MASTER Compact
2月22日,牛津儀器推出的移動式直讀光譜儀PMI-MASTER Compact,是金屬(shǔ)檢測、質量控製與安全過(guò)程檢驗的理想工具。PMI-MASTER Compact 是一款堅固耐用、性價比非常高的移動式直讀光譜儀。PMI-MASTER Compact 提供快速牌(pái)號(hào)鑒定、材料可靠性鑒定以及最簡單的常(cháng)用合金、鋼、鋁、銅、鎳的分類。檢測工作隻需使(shǐ)用一個便攜式的激發(fā)槍對準樣品扣動扳機就可以得到分析結(jié)果。
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