(一)我國(guó)科學(xué)儀器技術(shù)與國(guó)外存在哪些差距之色譜儀

1.氣相色譜儀：

a.電子壓力和流量控制技術(shù)。

b.柱溫箱溫度控制范圍、精度和升降溫速率。

c.色譜柱的使用溫度和分離能力。

d.檢測(cè)器品種不全，微型熱導(dǎo)檢測(cè)器和微型電子捕獲檢測(cè)器，色譜柱和軟件功能等差距大。

2.高效液相色譜儀：

a.輸液泵的輸液精度與壽命。

b.檢測(cè)器種類少。

c.色譜柱、高性能色譜填料幾乎全靠進(jìn)口，色譜柱種類較少。

d.色譜儀器和色譜技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，色譜儀器向小型化、自動(dòng)化、聯(lián)用、多維化發(fā)展。

(二)我國(guó)科學(xué)儀器技術(shù)與國(guó)外存在哪些差距之光譜儀

1.原子吸收

德國(guó)耶拿公司推出了****臺(tái)商品化的contrAA型連續(xù)光源火焰原子吸收光譜儀，采用了一個(gè)連續(xù)光源(高聚焦短弧氙燈)取代了傳統(tǒng)的空心陰極燈，輻射出從紫外線到近紅外的強(qiáng)烈連續(xù)光譜(190～900nm)，采用了高分辨率的中階梯光柵，經(jīng)色散后所得譜線寬度可達(dá)pm級(jí)。在檢測(cè)器方面，該型儀器采用了CCD線陣檢測(cè)器以增加量子效率。從可獲得的分析信息量的角度而言，該款儀器已和ICP光譜儀相近。

2.原子熒光

這是**中國(guó)特色的分析儀器，隨著元素形態(tài)分析領(lǐng)域的興起，色譜與原子熒光聯(lián)用技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)。清華大學(xué)與北京吉天聯(lián)合研發(fā)的SA-10砷形態(tài)分析儀是一種基于氫化物發(fā)生—原子熒光技術(shù)的元素形態(tài)分析儀器，利用液相色譜進(jìn)行分離，用氫化物發(fā)生—原子熒光對(duì)液相色譜流出物定量，檢測(cè)元素的不同形態(tài)，能夠更有效地評(píng)價(jià)樣品中元素的生物危害性，能夠有效地檢測(cè)As、Hg、Se等元素的多種形態(tài)，可在食品、衛(wèi)生、**、飼料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的檢測(cè)中應(yīng)用。我國(guó)還有多個(gè)企業(yè)生產(chǎn)原子熒光光譜和元素形態(tài)分析儀。

3.MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)光譜技術(shù)

采用微型制造技術(shù)，將機(jī)械部件，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電子系統(tǒng)利用顯微加工技術(shù)，集成到一個(gè)普通的基材(硅、鋁或其他)上。MEMS可以改進(jìn)現(xiàn)有所有產(chǎn)品領(lǐng)域，并賦予產(chǎn)品新的特質(zhì)和性能，出現(xiàn)新一代的過(guò)程光譜分析儀。

4.紅外光譜

紅外光譜是*常用的結(jié)構(gòu)分析和組成分析工具，近兩年來(lái)紅外光譜技術(shù)三個(gè)方面有明顯進(jìn)展：(1)紅外化學(xué)成像(紅外和近紅外);(2)紅外光譜數(shù)據(jù)處理;(3)編碼調(diào)制紅外光譜。

(1)紅外化學(xué)成像

化學(xué)成像是一種同時(shí)提供空間的、化學(xué)的、結(jié)構(gòu)的和功能的信息，是一組三維的數(shù)據(jù)塊，化學(xué)圖像數(shù)據(jù)為海量數(shù)據(jù)，使用化學(xué)計(jì)量學(xué)方法進(jìn)行處理。

近兩年的進(jìn)展主要表現(xiàn)在共焦平面紅外陣列檢測(cè)器與FT-IR光譜儀器的耦合研究方面，目前發(fā)展方向傾向于使用線陣檢測(cè)器，可避免面陣中壞象素的影響，值得關(guān)注的是如SPECTRALDIMENSIONS公司研制開發(fā)的專用和在線化學(xué)成像分析儀，用于制藥，高分子，食品，法醫(yī)，**等領(lǐng)域。

(2)紅外光譜數(shù)據(jù)處理技術(shù)

多維紅外光譜數(shù)據(jù)的處理在近兩年內(nèi)得到了特別的關(guān)注。研究*多的是二維光譜。

(3)編碼光度紅外光譜測(cè)定法

這是一種新技術(shù)，一個(gè)編碼轉(zhuǎn)盤部件產(chǎn)生干涉圖，經(jīng)過(guò)傅立葉變換得到紅外光譜圖，可以用于檢測(cè)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和產(chǎn)物的信息，非常適合在線檢測(cè)，適用于散射光譜，透射光譜和吸收光譜技術(shù)的應(yīng)用。它具有速度快和抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，更簡(jiǎn)單，成本低等的優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)ASPECTRICS公司擁有這項(xiàng)新技術(shù)，目前產(chǎn)品已經(jīng)投放市場(chǎng)。2006年度獲得《研究與開發(fā)雜志》頒發(fā)的百名市場(chǎng)影響力*強(qiáng)新技術(shù)產(chǎn)品獎(jiǎng)。

5.近紅外光譜

當(dāng)前，近紅外分析已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、石油、化工等領(lǐng)域，近紅外儀器已經(jīng)形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，國(guó)際上近紅外技術(shù)市場(chǎng)主要被美國(guó)熱電尼高力公司、丹麥FOSS公司、德國(guó)布魯克公司、瑞典Perten公司等分析儀器企業(yè)占據(jù)。我國(guó)的近紅外技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)20余年的發(fā)展也具有了一定的規(guī)模，北京英賢公司和上海棱光公司是其中的代表。

目前國(guó)際上主要從事近紅外儀器研發(fā)、生產(chǎn)的公司也在把主要精力投向模型和方法的研究與開發(fā)上，因此共享模型和方法標(biāo)準(zhǔn)的研究將是近紅外技術(shù)今后幾年發(fā)展的主要方向?？上驳氖?，我國(guó)的部分科研院所，如石化院、中國(guó)農(nóng)大、湖南大學(xué)，中南大學(xué)，**軍醫(yī)大學(xué)等目前已在化學(xué)計(jì)量學(xué)方面進(jìn)行了非常出色的工作。目前我國(guó)近紅外光譜技術(shù)正處頂盛時(shí)期的前夜，有許多方面走向世界前列。

華東理工大學(xué)的杜一平教授獲2006年BUCHI近紅外光譜學(xué)國(guó)際獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)是瑞士BUCHI公司為表彰本年度近紅外光譜學(xué)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)而設(shè)立的，獲獎(jiǎng)原因是提出和應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)算法regionorthogonalsignalcorrection(ROSC)，解決了近紅外光譜**存組分的光譜干擾問(wèn)題。

6.在光譜技術(shù)領(lǐng)域值得關(guān)注的三項(xiàng)新技術(shù)取得重大突破

(1)太赫茲輻射技術(shù)及其相關(guān)儀器的新進(jìn)展

近二年來(lái)，太赫茲輻射技術(shù)取得了不斷的進(jìn)步，特別是這些技術(shù)的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展，相關(guān)儀器開發(fā)和國(guó)防、**檢查、材料識(shí)別與診斷、生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用都取得了許多進(jìn)步。

太赫茲輻射(T-射線波長(zhǎng)為3,000~30微米范圍內(nèi)的電磁波)可以像X-射線那樣穿過(guò)某些材料，“看”到其背后的物質(zhì)。

T-射線光子能量極低，不會(huì)對(duì)人體和其他材料造成電離，大多數(shù)包裝材料如紙張、碳素板、塑料等對(duì)T-射線都是透明的，而金屬和含有水分的材料不能透過(guò)T-射線，可以利用T-射線進(jìn)行成像，透視出包裝物品內(nèi)部物體的T-射線圖像來(lái)，從而可以應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)行李箱的**檢查和醫(yī)生對(duì)人體內(nèi)有損傷或破裂器官的檢查。該技術(shù)的*大困難在于難探測(cè)到比較微弱的太赫茲輻射信號(hào)。

太赫茲技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括太赫茲光譜、太赫茲成像和太赫茲通訊幾個(gè)方面。美國(guó)PicoMatrix公司和ZomegaTechnology公司、英國(guó)TeraVIEW公司、日本Nikon公司、布魯克光譜公司都相繼開發(fā)出了太赫茲光譜儀和成像系統(tǒng)。

太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)，目前仍然是太赫茲光譜技術(shù)的核心研發(fā)領(lǐng)域。

太赫茲成像技術(shù)，目前主要向著實(shí)時(shí)成像、全息成像和三維立體成像技術(shù)方向發(fā)展。利用太赫茲電場(chǎng)相位信息的相位成像技術(shù)，是當(dāng)前國(guó)際上積極發(fā)展的太赫茲成像技術(shù)之一。

為了發(fā)展小型化太赫茲系統(tǒng)，基于飛秒光纖激光器的太赫茲產(chǎn)生與探測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)室原型樣機(jī)出現(xiàn)。太赫茲光子器件的研發(fā)，如太赫茲透鏡、太赫茲濾波片、太赫茲波帶片等光子學(xué)器件，已經(jīng)吸引了國(guó)際科技界的廣泛關(guān)注。

美國(guó)、日本和歐洲相繼將太赫茲技術(shù)列為未來(lái)幾年發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

我國(guó)于2003年啟動(dòng)了“太赫茲物理器件及應(yīng)用研究重大項(xiàng)目”?！拔覈?guó)首臺(tái)基于電子激光的太赫輻射源”被評(píng)為我國(guó)2005年基礎(chǔ)研究十大新聞的第三項(xiàng)。

(2)光學(xué)分子成像系統(tǒng)

分子影像學(xué)是一門新興的、交叉的科學(xué)，具有傳統(tǒng)成像所不具有的特點(diǎn)：無(wú)創(chuàng)傷、實(shí)時(shí)、活體、特異、精細(xì)(分子水平)的顯像等獨(dú)特性質(zhì)。

國(guó)外光學(xué)分子成像系統(tǒng)

A.精諾真活體內(nèi)可見光成像系統(tǒng)——Xenogen-200

200系列體內(nèi)可見光成像系統(tǒng)，可以做激發(fā)熒光和自發(fā)熒光斷層成像，可實(shí)現(xiàn)三維熒光光源的重建。它的探測(cè)深度為：顱內(nèi)可達(dá)3~4cm，分辨率為1~3mm。

B.KODAK高性能數(shù)碼成像系統(tǒng)——KODAK

它能進(jìn)行二維成像，分辨率為厘米級(jí)。不能進(jìn)行三維成像。

C.小動(dòng)物光學(xué)分子成像系統(tǒng)——GE

GEHealthcare通用電氣醫(yī)療集團(tuán)的eXploreOptix小動(dòng)物光學(xué)分子成像系統(tǒng)，是激發(fā)熒光成像設(shè)備，探測(cè)深度：靈敏度高的時(shí)候，為1.5~2cm;靈敏度低的時(shí)候，為3~4cm。分辨率為0.5~3mm。雖然國(guó)外已經(jīng)做出了光學(xué)分子成像系統(tǒng)，不同程度上還是有一定的缺陷。

國(guó)內(nèi)光學(xué)分子成像系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)、天津大學(xué)等少數(shù)的科研單位正在研制激發(fā)熒光斷層成像(FMT)原型系統(tǒng)。

截止到目前為止，國(guó)內(nèi)還沒有擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光學(xué)分子成像設(shè)備。在綜合上述3種國(guó)外光學(xué)分子成像設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)并對(duì)缺陷進(jìn)行了改進(jìn)之后，我國(guó)構(gòu)建了BLT/FMT原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括熒光信號(hào)采集裝置、圖像信號(hào)預(yù)處理模塊以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以完成自發(fā)熒光斷層成像(BLT)和激發(fā)熒光斷層成像(FMT)。BLT軟件已獲得我國(guó)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，BLT/FMT的研究已列入國(guó)家973計(jì)劃。

(3)表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)

表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)技術(shù)具有靈敏度高、干擾小的特點(diǎn)，適合于研究界面效應(yīng)，可以解決生物化學(xué)、生物物理和分子生物學(xué)中的許多難題。以往由于重現(xiàn)性不好等問(wèn)題，SERS在分析測(cè)試中還沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。

近年來(lái)，SERS的*新成果有望解決超高靈敏度分析問(wèn)題，甚至進(jìn)行生物單細(xì)胞和單分子以及納米結(jié)構(gòu)的分析。針尖增強(qiáng)拉曼顯微技術(shù)(Tip-enhancedRamanmicroscopy)利用金屬涂層的懸臂在針尖區(qū)域產(chǎn)生增強(qiáng)信號(hào)，使得在與針尖相接觸的被研究物表面有可能測(cè)定SERS信號(hào)。生物芯片與SERS技術(shù)的結(jié)合也是一個(gè)令人感興趣的方法。在芯片表面通過(guò)固定生物病原體以及對(duì)SERS有活性的金屬，來(lái)測(cè)定出SERS信號(hào)。這些方法還有一些技術(shù)難題需要解決，但超高的SERS信號(hào)為建立高靈敏度的分析方法提供了可能，其前景是很誘人。