2月19日,科技部網站發布關于發布重大科學儀器設備開發專項2016年度指南的通知,本指南共設置了關鍵核心部件、高端通用科學儀器和專業重大科學儀器3類任務,下設10個重點方向。其中核心關鍵部件開發與應用中包括:源部件、探測器與傳感器、分析分離與控制部件。而空心陰極燈項目列于源部件項目的第一位, 為原子吸收光譜儀和原子熒光光譜儀等儀器提供核心部件。據業內人士說,該考核指標稍高于進口產品的指標,對于目前國產空心陰極燈相關企業來說,具有一定難度,但是,是完全可以達到的(具體指標詳見文后)。
回顧歷史,在上世紀60年代,中國已經研制出自己的空心陰極燈,與國外基本同時起步。如今,HCL國產廠商主要是有色金屬研究院、曙光明、河北衡水寧強光源等,國外廠商主要有賀利氏、珀金埃爾默、安捷倫(原瓦里安)等。近年來,中國市場HCL年銷售量約為10萬支,其中國產產品占據了95%左右的市場份額。
但是,在高端空心陰極燈方面,國產產品還存在一定差距?!芭c進口HCL比較,國產HCL在外觀、一致性方面有一定的差距,但是,性能方面的差距非常之小,而長期穩定性已經完全沒有問題?!? 生產工藝或生產技術方面是否還存在一些難點?對此,有色院李中建說,“HCL生產過程中手工作業的比例較大,但是,我們已經在不斷改進,嘗試投入更多的自動化生產設備。在生產工藝上還需要繼續提高,以克服一致性、噪音問題,以及整體的設計工藝。所以說,今年國家科學儀器重大專項支持的到來,對于促進國產HCL產業發展是一個非常好機遇?!?
空心陰極燈產品概況
空心陰極燈(HCL)是原子吸收、原子熒光光譜儀必不可少的組成部分。原子熒光的燈和原子吸收的燈原理是一樣的,但是結構上有一定的區別。
原子吸收的空心陰極燈有單元素燈、多元素燈、高性能燈和多陰極燈。最常用的空心陰極燈由一個鎢(W)棒陽極和含金屬元素或其合金的空心圓柱杯陰極組成。兩極之間充滿低壓的惰性氣體(Ne或Ar氣),密封在一種特性玻璃筒里,應用輝光放電和陰極濺射原理將HCL點亮。充Ne氣的HCL呈橘紅色,充Ar氣的HCL呈淺藍色。
單元素燈陰極由1種金屬元素或其合金構成。多元素燈陰極由2~7種金屬元素合金或混合物構成;優點是可以在不換燈情況下連續測定多種元素,縮短預熱時間和換燈的麻煩;缺點:比單元素發射強度弱,有些元素搭配不當會造成相互影響,并可能降低壽命。多陰極燈由一個陽極放置中間位置,其周圍放置6種金屬元素6個陰極。其原理與單元素(HCL)相同,其價格昂貴。
高性能燈除了和普通HCL一樣有1個陰極和1個陽極外,還增加了一對輔助電極。輔助電極間通過幾百mA的低壓直流電,使其產生電離的氣體原子流,使從空心陰極濺射出來的金屬原子與之碰撞后進一步激發,從而提高共振線的強度。這種燈光強度比普通HCL強幾倍到幾十倍,不產生譜線變寬,適用于As、Sb、Bi、Se、Ag、Cd、Pb或某些稀土元素。
難以替代的空心陰極燈
空心陰極燈是原子吸收、原子熒光光譜儀的關鍵核心部件,而原子吸收、原子熒光光譜儀的市場規模都相對較大,儀器生產商數量非常多。其中,原子吸收光譜儀器是現代分析檢測實驗室必備的重要檢測手段,有著廣泛的應用。據現有不甚完整的資料顯示,近年來中國市場原子吸收光譜儀器年銷售量約為5000多臺。據初步統計,目前全國有AAS生產廠家達20家,國外在華廠商近10家。如普析通用、東西分析、上海光譜、北京海光、北京瑞利,島津、珀金埃爾默、德國耶拿、安捷倫、賽默飛、日立等。
而原子熒光光譜儀是我國少數具有自主知識產權、技術水平超過進口的分析儀器。目前國內外生產AFS的主要儀器廠商有10多家,有北京海光、北京吉天、北京瑞利、普析通用、廊坊開元、東西分析、金索坤、江蘇天瑞、卓信博澳、歐羅拉等。近年來,原子熒光光譜儀每年銷售量大致在2500~3000臺。
原子吸收、原子熒光光譜法是元素分析領域現行標準方法的主力軍?,F有各國頒布各類原子吸收光譜分析的標準共計2600多個,中國頒布的國家標準和行業標準近800個。原子熒光光譜法在各個領域中先后建立了相關的國家標準、行業標準和地方標準,截至2011年5月為止已建立的各項標準己達111項。正是這些標準的建立,有力推動了原子吸收、原子熒光光譜儀的推廣和普及,現已成為眾多實驗室常規的分析儀。
未來對HCL的需求與國家經濟的發展狀況息息相關?!澳壳?,采購、使用原子吸收、原子熒光光譜儀的用戶多是基層單位和工業企業?!睂τ诨鶎訂挝缓凸I企業,日常檢測的元素比較固定,且數量不多,對這樣的用戶原子吸收光譜儀器具有最好的性價比。而對于As、Hg等元素的檢測,原子熒光具有ICP-MS都不具有的優勢,方法簡便、靈敏度高,并且在儀器價格和使用成本上具有很大的優勢,適合地級市等小型實驗室及檢測中心的使用,符合中國經濟發展的現狀,是元素分析非常必要的補充儀器。由于原子吸收、原子熒光光譜儀在未來的不可替代性,這樣大的一個‘用戶群’也為HCL打下了堅實的基礎,使得HCL也同樣具有了不可替代性。可預見,未來20年內HCL行業都會平穩發展。
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