从0到6%！质谱仪突破国外技术封锁

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金秋时节，科技日报记者走进位于羊城东部的广州禾信仪器股份有限公司（以下简称“禾信”）。这里看上去就像一所普通的实验室，但墙上的一条信息引人注目——国际知名分析仪器智库SDI公司研究报告显示，禾信是国内唯一得到国际关注的国产质谱公司，在国际便携质谱市场份额占比为6%。
  “这意味着在国际质谱仪研发领域，有了中国企业的一席之地。”禾信总裁助理粘慧青告诉记者，经过多年攻关，禾信开拓出了一条集质谱仪研发、制造、销售及技术服务于一体的全链条式产业链。


“做中国人的质谱仪”
  科学仪器行业是典型的高附加值、技术密集型产业，涵盖光谱仪、质谱仪、材料测试仪等。其中，质谱仪作为实验分析仪器的重要分支，是测量物质原子量、分子量的唯一工具，被誉为“科学仪器皇冠上的明珠”。 “要制造质谱仪，涉及多项技术和多个学科，难度大、周期长、投入多。”禾信董事长周振对记者说，“我刚回国时，质谱仪研发是一个‘无人区’，国产化更是一场‘持久战’。”
  2001年，在第四届中国广州留学人员科技交流会上，当听说年轻的留学生周振要“做中国人的质谱仪”，从事有机地球化学和质谱仪器研发的中国科学院院士傅家谟既惊又喜。那时，我国质谱仪几乎全依赖进口，年进口额达上百亿元人民币。
  读大学时，周振就立下做质谱仪的志向。留学时，他研制的高分辨垂直引入式飞行时间质谱仪，技术指标已达当时国际同类仪器的最高水平。


  望着眼前这位充满激情的青年学子，傅家谟决定引进周振，全力支持他研发。2004年，怀揣梦想的周振回到国内，在广州开发区、广州高新区创立了禾信，并受聘为中国科学院广州地球化学研究所研究员。凭着一箱资料、一箱零件、一间实验室、一百万元资金，还有一腔热血，周振边科研边创业。
  “当时团队只有4个人，每天12小时埋头研发，饿了就到导师家吃饭，一干就是5年。”禾信副总经理黄正旭回忆道。他是团队初创成员，也是周振的首批研究生。“创业之初，国内行业基础薄弱，制造质谱仪所需的材料，乃至匹配的机械加工技术都难以找到。”黄正旭说。
  周振和团队走遍珠三角主要的材料市场，带着磁铁逐一挑选符合要求的型号。陶瓷垫片、电极极片等器件加工精度达到微米级别，大多厂商难以做到，他们干脆自己动手，一丝丝打磨……

“让成果走出实验室”
凭着一股子干劲，周振和团队硬是靠纯手工打造出几台样机。然而，将实验室样机转变为产品，谈何容易。“一方面，产业化意味着实现批量生产，可按照当时国内技术基础，实现量产指标一致性很困难；另一方面，还要突破国外技术封锁，拥有自主知识产权。”黄正旭解释道。
  为了“让成果走出实验室”，周振和团队多次尝试把技术应用到冶金、石油勘探、环保等国内的细分领域，不断总结经验，反复调整方向。
  2013年，禾信迎来突破性一刻，打磨了近10年的PM2.5在线源解析质谱监测系统产品面世。“这套系统在全球首次实现PM2.5在线源解析，解决了快速弄清PM2.5污染物来源这一业界难题。”黄正旭介绍，它能把解析PM2.5来源的时间从3个多月缩至1小时内。目前，该监测系统已技术迭代4次，在我国200多个城市应用。
  2017年，该团队研发的在线挥发性有机物质谱仪及单颗粒气溶胶质谱仪，分别于7月和11月参与南北极地科考，是“雪龙”号上唯一的大型国产高端科学仪器。“在整个航程观测期间，仪器性能稳定，检测灵敏度高，操作便捷，数据还可以自动处理和存储。根据获取数据所形成的研究成果，已在多个国际学术期刊上发表。”第34次南极科学考察队对仪器予以极高评价。
   更令人振奋的是，“中国制造”高端科学仪器首次实现出口欧美。2017年，一家美国科研机构想采购在线单颗粒气溶胶质谱仪。全球仅有3家企业研制出该仪器，而实现批量生产的只有禾信。凭借卓越性能，禾信拿下了订单。
“中小企业能办大事”
  6年前，禾信内部实施了“揭榜挂帅”制，组建起核心技术攻关小组。四极杆飞行时间串级质谱联用仪，是生命科学、生物制药等领域不可或缺的分析仪器，但此前其国产化率为0。黄正旭说：“这款仪器的研发极其复杂，涉及机械、电子、软件、真空等多学科，零部件数上千，且加工精度要控制在0.03毫米以内、装配精度要控制在0.05毫米以内，还要编写上百万行的代码，才可实现整机高效控制与采集。”


  “拦路虎”不断出现，团队逐一化解。历经多个版本迭代、上万次数据测试，团队成功实现整机关键核心部件全部自主可控。今年5月，首台自主研发的四极杆飞行时间液质联用仪LC-QTOF 7000面世。“该仪器是研究生物系统与生命万象结构、功能的物质基础——蛋白质组的重要利器。”国家蛋白质科学中心研究员贾辰熙表示。
  从最初研发两三款产品，到如今每年在研产品多达10余款，涉及环境监测、生物医药、食品安全等领域，禾信的高端科技仪器设备国产化之路越走越宽。
  一路走来，黄正旭感触最深的是，有了国家的大力支持，他们才闯过许多难关。他特别提到，2009年3月，广州开发区、广州高新区雪中送炭，为禾信提供了一笔500万元的风险投资资金，解了公司的燃眉之急。“从0提高到6%，打破了依赖进口的局面。但要推动国产质谱仪器行业良性发展，需要几代人努力。”周振十分清醒。
  广州开发区内有一块巨石，镌刻着“中小企业能办大事”8个大字。周振说，这8个字时时激励着自己，“我们必将锲而不舍，助力国家实现高端科学仪器核心技术自主可控！”
来源：科技日报 文中图片由禾信提供

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