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聚光壽淼鈞:直讀光譜儀的行業發展動態
發布時間：2015-05-27
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光譜技術是一門歷史久遠的傳統技術，從1666年牛頓第一個色散實驗開始，就注定了它的不朽。隨著光電技術的發展，光電直讀光譜儀成為光譜技術重要發展領域，成功造就了一個偉大的產業，為近現代的材料科學及其他科學領域的發展做出了重要貢獻。世界上第一臺商品化光電直讀光譜儀于1946年問世，到目前已經將近70年，光電直讀光譜分析已成為一項成熟的分析技術，幾乎所有的鋼鐵企業、有色金屬企業、鑄造及機械加工企業，以及其他采用金屬及其合金進行加工的行業都利用光電直讀光譜儀進行生產過程及產品質量控制。
近5年來的直讀光譜儀行業的形態，有點像汽車產業的發展勢態：國外產品及技術已經非常成熟，新技術的研究和整合活動處于低谷，迫于國內產品的競爭壓力，部分廠商推出一些低成本低性能的產品，在一些傳統的高端產品上，受制于成熟的技術平臺和產品構架，會做一些小的改進和模塊整合，以獲得少量的差異化，沒有革命性技術平臺和產品結構的改進;而國內的產品和技術雖然涉足行業也有幾十年的時間，但真正有所發展的，也就十年時間左右，而獲得較大發展的，恰恰是最近5年的時間里。國內產品技術仍處于追隨階段，品牌影響力還不夠，要想獲得發展，必要提升技術和性能等級，達到國際同等的層次，為客戶提供高性價比的產品，才能使國內外達到合理的平衡競爭狀態，最終惠及客戶以及行業發展。何等相似的產業格局，促使我們思考直讀光譜的發展變化及國產直讀光譜該何去何從?國產直讀光譜儀想要崛起，光靠產品供應商的努力還不夠，還需要產業上下游提供相應的環境支持以及用戶意識形態的支持。
在技術方面，近年來CCD技術得到較好的發展，幾乎所有進口品牌推出了CCD產品，我司于5年前推出國內第一款CCD全譜直讀光譜儀產品M5000，目前已經得到市場驗證認可，累計銷售額已超億元。CCD和PMT是業界爭論的一個焦點，本人認為這兩個技術不能簡單評判哪種更好,而是各有各的優勢和局限性。PMT有著噪聲低、動態范圍大等特點，應用比CCD要久遠的多，但既然CCD能夠進入光譜分析領域，一定程度上代替PMT，一定有其特有的優勢，而這種優勢就在于全譜測量上，它為光譜分析技術的發展提供了更多的可能性。例如譜線選擇更靈活，背景和干擾的評判更準確等。CCD已經成為光譜分析儀器的重要發展方向，這一點已經得到絕大多數人的認可，但任何一種新技術取代舊技術都需要一個過程。CCD面臨的主要問題是噪聲和讀出速度，如果這兩點能夠得到很好的解決，PMT很可能會退出直讀光譜市場。目前，ICP儀器上CCD通過制冷很好的解決了噪聲的問題，基本取代了PMT，在直讀光譜領域，CCD一定會獲得相同的成績。
在光源技術上，國外數字火花光源已經發展的較為成熟，國內還有不少光譜儀采用傳統的LC輸出，或用簡單的LC組合切換來組成類似的有限數字化邏輯控制光源，但這些都不能避免電容精度差，溫漂大而導致光源穩定性差的問題。我司的M5000所使用的數字光源是采用N組高頻電源組成的全數字邏輯控制光源，可形成任意激發波形。這是當前主流的數字化激發光源。這項技術對于直讀光譜分析意義重大，它可以針對不同的分析對象提供最佳的激發條件，從而獲得最好的分析結果。遺憾的是國內在這方面的研究相對較少，許多技術資料還停留在70年代，我司在光源應用方面已經開展了近5年的研究，雖然取得了一些成果，但還有很多的工作可做，后續國產同行們也需要加強這方面的研究，針對不同的激發對象，研究合適的激發條件，使光譜儀分析性能獲得進一步提高。
除了火花/電弧光源數字化之外，激光誘導激發源(LIBS)也是近年來比較熱門的一項激發技術。LIBS不僅可以直接分析火花/電弧光源所擅長的金屬導電固體樣品，還可以分析其他固體、液體甚至氣體樣品，制樣方便，分析速度快，同時還能夠實現微區分析和在線檢測，是應用前景很廣的一項光源技術。目前該技術還有一些技術難點需要攻克，但不久的將來，LIBS一定會獲得更廣闊的應用空間。
在光譜儀整體功能和軟件上，國外儀器近幾年發展不大，僅在一些細節上進行了優化，如界面整體風格的美化、操作模式的改變和中文操作軟件發布等。相比較國產儀器在這方面取得了更大的進步。我司推出的M5000在這幾年一直致力于改善客戶體驗，例如硬件上的易維護設計，軟件上增加的曲線現場擴展、質控、牌號識別、智能分析、維護提醒等一系列有助于提高客戶使用便捷性的功能。我個人認為能否踏踏實實做好一款軟件恰恰是一個儀器廠商能否用心做產品，做好產品的一個重要標志，廣大儀器廠商應該更多的從用戶使用便利性方面好好打造。
當前中國大大小小有十來家直讀光譜儀生產廠家，但在國內接近3000臺直讀光譜儀的市場容量，國產產品儀器僅僅只占三分之一左右，而且客戶都集中在中低端。一方面，部分廠商，用低價獲得銷路，但低價使得企業的正常利潤受到損害，無法實現良性發展，導致產品品質不能得到有效保障，用戶對國產設備的信任進一步降低，使得用心做產品，有優秀產品的一些廠商面臨很大的阻力去讓用戶信任國產產品，這是這個急功近利時代的悲哀。另一個悲哀是：部分優秀的國產直讀光譜儀雖然已經完全滿足當前冶金等高端用戶的實際分析需求，但由于品牌影響力不夠，客戶長期使用進口直讀光譜儀的習慣等原因，這些高端客戶還是太過迷信進口產品;與此同時，一些進口二三線品牌也推出了一些與國產優秀產品價格差不多的低端型號，來參與競爭。盡管這些進口低端產品的性能品質遠不如國產同價位產品，但由于打著進口品牌的旗號，還是獲得相當部分迷信進口產品的用戶。改變需要過程，實現光譜儀器的中國夢還任重道遠，如果直讀光譜儀各廠家之間能改變思維，在競爭中合作，讓一部分廠商精心打造產品，而一部分廠商好好經營渠道，是否能獲得廠商與廠商之間、廠商與用戶之間的共贏?是否比隨便低價丟給用戶一個粗制濫造的產品更加對客戶負責，對社會負責?希望大家共同托起國產光電直讀光譜儀的明天。
近5年來的直讀光譜儀行業的形態，有點像汽車產業的發展勢態：國外產品及技術已經非常成熟，新技術的研究和整合活動處于低谷，迫于國內產品的競爭壓力，部分廠商推出一些低成本低性能的產品，在一些傳統的高端產品上，受制于成熟的技術平臺和產品構架，會做一些小的改進和模塊整合，以獲得少量的差異化，沒有革命性技術平臺和產品結構的改進;而國內的產品和技術雖然涉足行業也有幾十年的時間，但真正有所發展的，也就十年時間左右，而獲得較大發展的，恰恰是最近5年的時間里。國內產品技術仍處于追隨階段，品牌影響力還不夠，要想獲得發展，必要提升技術和性能等級，達到國際同等的層次，為客戶提供高性價比的產品，才能使國內外達到合理的平衡競爭狀態，最終惠及客戶以及行業發展。何等相似的產業格局，促使我們思考直讀光譜的發展變化及國產直讀光譜該何去何從?國產直讀光譜儀想要崛起，光靠產品供應商的努力還不夠，還需要產業上下游提供相應的環境支持以及用戶意識形態的支持。
在技術方面，近年來CCD技術得到較好的發展，幾乎所有進口品牌推出了CCD產品，我司于5年前推出國內第一款CCD全譜直讀光譜儀產品M5000，目前已經得到市場驗證認可，累計銷售額已超億元。CCD和PMT是業界爭論的一個焦點，本人認為這兩個技術不能簡單評判哪種更好,而是各有各的優勢和局限性。PMT有著噪聲低、動態范圍大等特點，應用比CCD要久遠的多，但既然CCD能夠進入光譜分析領域，一定程度上代替PMT，一定有其特有的優勢，而這種優勢就在于全譜測量上，它為光譜分析技術的發展提供了更多的可能性。例如譜線選擇更靈活，背景和干擾的評判更準確等。CCD已經成為光譜分析儀器的重要發展方向，這一點已經得到絕大多數人的認可，但任何一種新技術取代舊技術都需要一個過程。CCD面臨的主要問題是噪聲和讀出速度，如果這兩點能夠得到很好的解決，PMT很可能會退出直讀光譜市場。目前，ICP儀器上CCD通過制冷很好的解決了噪聲的問題，基本取代了PMT，在直讀光譜領域，CCD一定會獲得相同的成績。
在光源技術上，國外數字火花光源已經發展的較為成熟，國內還有不少光譜儀采用傳統的LC輸出，或用簡單的LC組合切換來組成類似的有限數字化邏輯控制光源，但這些都不能避免電容精度差，溫漂大而導致光源穩定性差的問題。我司的M5000所使用的數字光源是采用N組高頻電源組成的全數字邏輯控制光源，可形成任意激發波形。這是當前主流的數字化激發光源。這項技術對于直讀光譜分析意義重大，它可以針對不同的分析對象提供最佳的激發條件，從而獲得最好的分析結果。遺憾的是國內在這方面的研究相對較少，許多技術資料還停留在70年代，我司在光源應用方面已經開展了近5年的研究，雖然取得了一些成果，但還有很多的工作可做，后續國產同行們也需要加強這方面的研究，針對不同的激發對象，研究合適的激發條件，使光譜儀分析性能獲得進一步提高。
除了火花/電弧光源數字化之外，激光誘導激發源(LIBS)也是近年來比較熱門的一項激發技術。LIBS不僅可以直接分析火花/電弧光源所擅長的金屬導電固體樣品，還可以分析其他固體、液體甚至氣體樣品，制樣方便，分析速度快，同時還能夠實現微區分析和在線檢測，是應用前景很廣的一項光源技術。目前該技術還有一些技術難點需要攻克，但不久的將來，LIBS一定會獲得更廣闊的應用空間。
在光譜儀整體功能和軟件上，國外儀器近幾年發展不大，僅在一些細節上進行了優化，如界面整體風格的美化、操作模式的改變和中文操作軟件發布等。相比較國產儀器在這方面取得了更大的進步。我司推出的M5000在這幾年一直致力于改善客戶體驗，例如硬件上的易維護設計，軟件上增加的曲線現場擴展、質控、牌號識別、智能分析、維護提醒等一系列有助于提高客戶使用便捷性的功能。我個人認為能否踏踏實實做好一款軟件恰恰是一個儀器廠商能否用心做產品，做好產品的一個重要標志，廣大儀器廠商應該更多的從用戶使用便利性方面好好打造。
當前中國大大小小有十來家直讀光譜儀生產廠家，但在國內接近3000臺直讀光譜儀的市場容量，國產產品儀器僅僅只占三分之一左右，而且客戶都集中在中低端。一方面，部分廠商，用低價獲得銷路，但低價使得企業的正常利潤受到損害，無法實現良性發展，導致產品品質不能得到有效保障，用戶對國產設備的信任進一步降低，使得用心做產品，有優秀產品的一些廠商面臨很大的阻力去讓用戶信任國產產品，這是這個急功近利時代的悲哀。另一個悲哀是：部分優秀的國產直讀光譜儀雖然已經完全滿足當前冶金等高端用戶的實際分析需求，但由于品牌影響力不夠，客戶長期使用進口直讀光譜儀的習慣等原因，這些高端客戶還是太過迷信進口產品;與此同時，一些進口二三線品牌也推出了一些與國產優秀產品價格差不多的低端型號，來參與競爭。盡管這些進口低端產品的性能品質遠不如國產同價位產品，但由于打著進口品牌的旗號，還是獲得相當部分迷信進口產品的用戶。改變需要過程，實現光譜儀器的中國夢還任重道遠，如果直讀光譜儀各廠家之間能改變思維，在競爭中合作，讓一部分廠商精心打造產品，而一部分廠商好好經營渠道，是否能獲得廠商與廠商之間、廠商與用戶之間的共贏?是否比隨便低價丟給用戶一個粗制濫造的產品更加對客戶負責，對社會負責?希望大家共同托起國產光電直讀光譜儀的明天。
(作者：聚光科技原子光譜研發總監 壽淼鈞)
