本屆BCEIA2011設標準展臺766個,比上屆增長了18.4%;共有來自16個國家和地區的381家國內外分析儀器廠商參展,其中國外參展商有98家,國內參展商有283家。在本次展會上獲得的一些儀器新品信息進行匯集和梳理,讓廣大讀者能夠從整體上了解中國科學儀器市場和技術發展現狀及趨勢。
1光譜及X射線儀器
1.1各儀器廠商積極推出便攜、經濟、穩定、高通量的原子光譜儀
“十二五”規劃中關于環境水質監測中提到:重金屬污染防治規劃規劃獲批,要求重點區域重點重金屬污染物排放量比2007年減少15%,非重點區域重點重金屬污染物排放量不超過2007年水平。“十二五”規劃在一定程度上促使各個分析儀器廠家積極推出經濟、穩定、高通量的原子光譜儀來應對這一爆炸性增長的重金屬檢測市場。
從此次BCEIA2011展會我們可以看到,ICP發射光譜的主流提供商珀金埃爾默、賽默飛世爾、安捷倫、島津、斯派克等推出的儀器,其檢測器以CCD、CID等固態檢測器為主。固態檢測器作為光電轉換元件,雖然其分辨率和采樣速度目前還不如光電倍增管(PMT),但是由于成本低、體積小以及可以實現全譜等優點,使其在中低端應用領域倍受青睞。
北京豪威量、聚光科技、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譜直讀ICP光譜儀,伴隨著這些儀器商品化以及市場應用逐漸深入,勢必會導致進口儀器價格下降。
在檢測金屬元素種類并不多的情況下,原子吸收、原子熒光一直是被認為經濟可靠的首選檢測儀器。在原子吸收光譜儀方面,北分瑞利在繼上一屆BCEIA展會上推出了革命性的、采用電熱原子化和CCD檢測系統的便攜式原子吸收樣機WFX-910之后,在本屆BCEIA2011正式推出了商品化的儀器。上海光譜今年也展出了一系列專用化的小型原子吸收光譜儀;北京吉天儀器發揮原子熒光技術優勢,推出了專用化的原子熒光重金屬檢測儀;金索坤公司推出了高溫原子熒光技術,將原子熒光由原來只能檢測11種元素擴展到了現在能夠檢測20多種元素;北京海光儀器公司展出的原子熒光光譜儀采用獨特設計的多通道信號處理系統,使多通道信號之間的干擾小于千分之五,采用最新的化學反應體系,可實現四元素的同時測量。
另外,HORIBA推出了一款3D金屬光譜儀,是基于火花直讀光譜儀與傳統意義上的輝光放電光譜儀基礎上的一臺光譜儀,采用了直流放電的光源,降低了儀器成本,有利于該儀器的市場推廣;其檢測器采用了CCD,成本降低的同時也犧牲了部分分辨率。
值得提及的是,ICP發射光譜儀具有靈敏度高、多元素同時測量的優點,但是其氬氣消耗量很大,如果按照平均20L/分鐘計算,一年的運行成本也是一筆不菲的費用。因此,節能環保理念,在BCEIA2011展出的ICP發射光譜儀新品得到體現。珀金埃爾默和安捷倫均推出了這種“綠色低碳”理念的產品。
珀金埃爾默推出新一代光譜儀Optima8000,采用了平板等離子體技術,減少了三分之一的氬氣消耗量,并且不需要冷卻水,運行成本大大降低。
安捷倫展出了全球首款1000W微波等離子體原子發射光譜儀4100MP-AES,分光系統采用的是原瓦里安經典光學設計和CCD檢測器;4100MP-AES可直接使用氮氣或空氣作為工作氣體,無需使用易燃或昂貴氣體,提高了安全性,大大降低運行成本。
1.2大型XRD功能更加“全面”,便攜式、專用化XRF則“廣受歡迎”
銳影高分辨率測角儀也是BCEIA2011展會亮點之一。其利用新一代直接光學編碼系統(DOPS2),通過數字信號處理(DSP)功能進行連續的高級運動控制。PIXcel3D三維矩陣探測器的推出為XRD分析新增了一個維度。從粉末到薄膜,從納米材料到三維影像都在一個平臺上完成。
布魯克D8ADVANCEX射線衍射儀,可以輕松實現點/線光源互換,保證設備在常規衍射應用及織構、應力、微區等分析的經常性切換,用戶可以在1分鐘內完成從線光源應用(常規粉末的定性定量分析、薄膜的GID、XRR)到點光源應用(織構、應力、微區)的切換。
同時,通過BCEIA2011展會相關新品,可以看出臺式能量色散XRF儀器近年來主要發展方向:
一方面是向操作便利、整體操作流程向更加適應法規要求方向發展,使用X射線管和探測器的薄窗口,使其可以分析至輕元素氟;在新上市的儀器中,帕納科Epsilon3、RigakuXRF、島津EDX-LE、天瑞SUPERXRF2400都是具有類似特點的儀器。
另一方面是推出便攜式和專用化的儀器。賽默飛世爾、斯派克、江蘇天瑞、普析通用都展出了新上市的手持式XRF儀器。在國產XRF儀器廠商中,江蘇天瑞是國外XRF儀器廠商最有力的競爭者。另外,北京東西分析也在BCEIA2011首次展出了自主研發的臺式能量色散XRF和波長色散XRF。
1.3分子光譜儀器,“小型化、穩定性好”依然是各家廠商努力的方向
在此次BCEIA2011展會上,布魯克展出了基于RockSolid技術的、重量只有7kg的傅立葉紅外光譜儀ALPHA,儀器可以隨意移動而不受振動的影響,可以放置在任何地方,需要時立即進行測量而無需對儀器做任何校準。
安捷倫推出了尺寸僅為16×22×13厘米傅立葉變換紅外光譜儀Cary630,據稱其是目前市場上體積最小、重量最輕的傅立葉變換紅外光譜儀,主要用在化學和制藥行業QA/QC;該儀器可根據客戶的應用需求而設計,創新的采樣附件在幾秒之內就能完成安裝,并無需對齊。直觀的軟件讓初學者在幾秒鐘內也能準確地分析樣品。
珀金埃爾默展出的小型化紅外光譜儀SpectrumTwo,采用Wifi連接網絡,可以通過多個終端控制,獨立進行數據收集和處理;另外該款儀器采用了獨特的防濕設計,可在更惡劣的環境中使用,確保光學系統免受溫度起伏造成的水蒸氣冷凝對于儀器的影響。
島津公司推出新款高性能UV-VIS分光光度計UV-2600/2700,可配合測定樣品自由地擴展,標準配備有效性軟件,可輕松確認裝置狀態。單單色器的UV-2600,其測定波長范圍延伸至1400nm,雙單色器的UV-2700可實現8Abs以上測光范圍。
另外,光纖光譜儀可以作為一個模塊內嵌在其他的儀器中,在化學反應過程中適時監控反應進行情況,比如,在制藥行業,用微型光纖光譜儀模塊監控藥物有效成分是否已經達到期望的濃度等。海洋光學、必達泰克等都推出了類似的產品,海洋光學還推出了一系列超微型光纖光譜儀,比“手掌”形狀還要小。
從某種視角看,對于分子光譜這樣技術非常成熟的儀器,目前主要的技術發展趨勢儀器的小型化并增加其穩定性,從實驗室分析走向現場檢測。
在低場核磁共振方面,上海紐邁PQ001PQ001核磁共振纖維上油率測定儀彌補了傳統檢測方法的眾多缺陷,無需制備樣品和稱重,直接將3克左右的纖維樣品放入試管,即可準確測出含油率,測試一個試樣耗時僅半分鐘。
2色譜類儀器
2.1氣相色譜儀,主要向通用型、專用型、微型方向發展
安捷倫7890AGC增加了加熱控制單元,可以同時安裝三個檢測器(第三檢測器為熱導檢測器);可實現分流/不分流、程序升溫和大體積進樣,實現30秒鐘內更換襯管,且不需要工具,壓力精度達到0.001psi。
珀金埃爾默Clarus680GC采用全新空氣動力學概念、雙層面設計的新型柱溫箱,傳熱更均勻,具有更快的升降溫速度,在2分鐘內從450℃降到50℃,與同類產品比,減少了至少30%的時間,縮短了分析周期,提高了工作效率。
另外,安捷倫AgilentLTM-II系統采用第二代低熱容專利技術,色譜柱被加熱元件和溫度傳感器包裹,程序升溫速率與降溫速度都將顯著加快,從而實現更快速的色譜運行周期。
賽默飛世爾微型氣相色譜儀C2V-200擁有一個只有信用卡大小的獨特的分離柱,它包括一個注射系統、柱子和檢測器,C2V-200可應用于天然氣的快速分析。
美國FALCONCALIDUS型超快速多功能微型氣相色譜儀(北京中海豐聯代理)采用模塊式設計,專有的即插即用式程序升溫氣相色譜柱分離模塊,升溫速率達到1500℃/min,最高溫度400℃,寬樣品范圍可達n-c50,檢測時間通常只需120秒以下,特別適合在突發有機污染事件。
同時,值得關注的是,在此次BCEIA2011展會上,展出的部分國產中檔氣相色譜儀的性能已基本達到了國際上普通型和專用型的水平,能夠滿足常規分析的要求。
浙江福立分析儀器有限公司和上海精密科學儀器有限公司研發出裝備了國產EFC(電子壓力控制器)和EPC(電子流量控制器)的氣相色譜儀,其技術水平達到或超過了安捷倫公司的第二代EPC。太極公司推出的模塊式微型氣相色譜儀,設計新穎,具有良好的市場前景。
2.2HPLC/UHPLC,納升級UHPLC被看好
生命科學研究、藥物研發及食品安全檢測使液相色譜儀(LC)市場有了較大的發展。各個主要的色譜廠商爭相推出UHPLC,與傳統HPLC的5mm或3mm顆粒填料相比,各方面性能包括流動相流速和耐壓范圍(高達1200bar)都有顯著的提高,但是昂貴的耗材也讓一些用戶望而卻步。因此一些主流的液相廠商比如沃特世、安捷倫、島津等同時發展HPLC和UHPLC。
在通用HPLC方面,日立高新今年重磅推出全新打造的新一代液相Chromaster,輸液泵采用新型低壓梯度系統高頻模式HFM,從而使得系統延遲體積降低至原來的一半,縮短了分析時間,并且得到的峰型更尖銳;新的設計將進樣口和進樣閥直接連接,徹底消除自動進樣器流路死體積,實現了極低的樣品殘留。
北京普源精電在本屆展會上展示了L-3000高效液相色譜系統,該儀器高壓輸液泵最高耐壓范圍提升至8000psi,高壓輸液泵在壓力脈動抑制方面具有多種技術和專利,大大提高性能、穩定性的同時,延長使用壽命。沃特世雖然沒有參加此次BCEIA2011展會,但是在今年上半年推出的新產品拓展了二維色譜技術使得科學家可更好地進行樣品誘捕、中心餾分和平行柱再生以消除其中的基質效應。
值得一提是,毛細管液相色譜儀(mHPLC)和納流液相色譜儀(nano-HPLC)有了較大發展:mHPLC減少了延遲體積,流速從1μL/min到100μL/min,具備mHPLC需要的梯度功能;Nano-HPLC系統配備帶主動反饋的電子流量控制(EFC)器,在100nL/min到1μL/min流量范圍內具有良好的穩定性,可以得到精確的流量和梯度,從而保證保留時間的重復性和高靈敏度質譜檢測所需要的穩定離子。賽默飛世爾公司推出了納升級UHPLCEASY-nLC1000,該系統先進的設計使其通過更高的壓力以及微珠尺寸和柱長的變化,使蛋白質和肽的識別率提高了30%,非常適合分離生物分子。
在制備液相色譜方面,北京創新通恒和江蘇漢邦均展出了直徑800mm以上的工業制備液相色譜儀,達到了國外同類產品水平;博納艾杰爾中壓制備液相色譜儀的性能也達到了國外同類產品的水平。蘭博色譜推出了一臺UHPLCUP2000,該儀器最高耐壓達25000psi。
3質譜類儀器
3.1國外質譜儀,在分辨率、掃描速度方面都有大幅提升
質譜是近年來發展速度最快的儀器,相關大型展會都有新的質譜產品和技術推出,在本次BCEIA2011展會新品重要內容之一;新產品在分辨率、靈敏度、線性范圍、測試速度等關鍵指標方面都有很大提高。近期還出現了多種靜電場離子阱,可發展成分辨率高于10萬的高端質譜儀,也可做成簡易、耐用、低價的質譜儀,作為戶外或現場監控設備。
賽默飛世爾新推出的OrbitrapElite組合式質譜儀整合了離子阱系統VelosPro,在m/z為400時可提供高于240,000(FWHM)的分辨能力。另外,賽默飛世爾首次將四極桿和Orbitrap相結合,推出了革命性的QExactive。在全掃描模式和最大掃描速度下,QExactive的分辨率達140,000(FWHM),靈敏度提高達五倍。據稱,QExactive的推出將直接參與競爭2.5億美元的Q-TOF市場。
Q-TOF類產品仍然有較大的發展空間,布魯克、安捷倫、沃特世在今年上半年都推出了革新的產品。據布魯克稱,“maXis系列質譜”打破了長達20年的,增加TOF飛行路徑就會犧牲靈敏度的說法。最新推出的maXis4G系統其分辨率達到了60,000(FWHM),質量準確度達到了600ppb,掃描速度達到了30Hz;安捷倫仍在重點發展iFunnel技術,新推出的6550iFunnelQ-TOFLC/MS靈敏度達飛克級,采集速度50Hz,動態掃描范圍達5個數量級。同時,ABSciex也已推出具有離子淌度技術的質譜儀。
三重四極桿質譜具有杰出的定量能力,目前幾乎是食品、環境、農殘、蛋白質等有機質譜分析方面標準配置。主要的三重四極桿質譜提供商有ABSciex、賽默飛世爾、沃特世、安捷倫、島津、布魯克(來自原瓦里安三重四極桿質譜產品線)。
對于飛行時間質譜,為了提高分辨率,可簡單地加長TOF的飛行管,但這是有限制的。美國LECO公司推出了按“之”字型飛行的質譜,最長飛行距離達40米,其分辨率高達10萬。
采用小內徑,短色譜柱的GC-MS,以及采用固化的色譜柱加熱技術,可快速升溫和降溫,使分析時間縮短到大約1/3,且保持良好的色譜分離度,從而大大提高了工作效率。安捷倫和聚光科技都推出了基于該技術的車載和便攜式質譜。
在用質譜儀分析樣品之前,往往需要先進行樣品提取、濃縮等前處理,這些過程是快速分析樣品的瓶頸。近年來發展的DESI、DART技術,可直接分析樣品而無需前處理。雖然該技術達不到定量分析的要求,但在環境、食品安全、公安等領域,可作為一種快速而且假陽性率低的篩查手段。
3.2越來越多的國產廠商,涉足質譜儀
國內有7家儀器廠商能夠生產商業化質譜儀:東西分析、普析通用、江蘇天瑞生產比較傳統的單四極桿氣質聯用儀,舜宇恒平推出了在線氣體檢測四極桿質譜儀,聚光科技推出了離子阱臺式和便攜式氣質聯用儀,廣州禾信推出了氣溶膠飛行時間質譜儀;毅新興業推出了國內首款針對臨床應用的商業化MALDI-TOF。
廣州禾信“氣溶膠質譜儀SPAMS05”,可實現單顆粒氣溶膠粒徑大小、化學成分的同步檢測,整體性能達到國際商品儀器先進水平,展示了我國在復雜的高端氣溶膠質譜儀方面已擁有完全的自主知識產權。
舜宇恒平生產的高性能小型化過程氣體分析儀SHP8400PMS-L,采用四極桿質量分析器和針對過程氣體分析設計的專用軟件,可實時、在線對過程氣體進行多組分快速分析。
聚光科技在國內首次研制并產業化便攜式GC-MS聯用儀Mars-400,將低熱容氣相色譜柱技術和快速色譜分離技術相結合,在大幅降低儀器功耗和體積的前提下提供比臺式機更快的升溫/降溫速度,極大縮短了單次分析周期,提高現場應急檢測反應速度。
液相色譜-質譜聯用儀的發展勢頭已經超過了氣相色譜-質譜聯用儀,目前,國內還沒有能夠生產此類儀器的廠家。
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