跨界：中國質譜發(fā)展的新思路

2011.8.04

——禾信在線氣溶膠飛行時間質譜儀中標記

　　 2011年7月27日，中國科學院過程工程研究所科研儀器設備采購項目中標公告發(fā)布，令人特別振奮的一個消息是：昆山禾信質譜技術有限公司，以320萬元中標第6包氣溶膠飛行時間質譜儀。喜訊傳來，分析測試百科網(wǎng)記者采訪了禾信的董事長周振和研發(fā)人員。

昆山禾信質譜技術有限公司董事長周振博士

　　禾信中標的是個什么產品？

在線氣溶膠質譜儀

　　名稱叫做：在線氣溶膠質譜儀（Single Particle Aerosol Mass Spectrometer，SPAMS )，質譜分析器是飛行時間（TOF）。

　　如果單看質譜的指標，很多質譜專家估計要跳起來了，這算什么TOF指標？周振（注：禾信董事長，歸國博士，掌握TOF核心技術），你不是號稱“可以做出分辨率100-10000”的TOF質譜么？這臺TOF分辨率、質量范圍、采集速度，沒一樣好??！

　　 SPAMS的TOF指標：分辨率：優(yōu)于500 FWHM；質量范圍：1~500amu；顆粒化學成分全成分檢測速度：最快5譜/秒......

　　目前進口的高端TOF，最高分辨率：60,000 FWHM，質量范圍最高到20,000 amu，采集速度：最快達100譜/秒......

　　且慢，進口的高端TOF，能對單顆粒進行檢測么？比如：Bruker Daltonics、AB SCIEX、Agilent、Shimadzu這些做TOF的公司，還有剛進入的PerkinElmer。

　　對，這些統(tǒng)統(tǒng)不行！

　　所以，SPAMS 是一個跨界產品，一個用戶愿意花錢買的產品。

　　SPAMS＝粒徑測量＋質譜＋實時在線！

　?? 跨界領域的對手情況

　　那么，在線氣溶膠質譜領域，禾信有沒有其它的商業(yè)競爭對手？

　　據(jù)筆者了解，目前可以進行粒徑和成分分析的商品化儀器有TSI公司的ATOFMS-3800，和美國Aerodyne公司的AMS，其中SPAMS與ATOFMS-3800的原理一樣。對比見下表：

	SPAMS	ATOFMS-3800	AMS*
測定顆粒物粒徑	200?~?2000?nm，可根據(jù)需要調整至100?~?5000?nm	3800-030型： 30?~?300?nm 3800-100型： 100?~?3000?nm	40?~1000?nm
分析物質	可完成化學成分檢測、顆粒物分類、顆粒物粒徑分布、顆粒物來源解析、正負離子同時檢測、顆粒物化學成分的瞬時變化、顆粒物的混合狀態(tài)等功能；其中化學成分包括水溶性陽離子、重金屬元素、元素碳、有機碳、酸根離子、有機酸、有機胺、PAHs、左旋葡聚糖、尼古丁等。		只能分析熔點低于?900℃氣溶膠顆粒粒徑及化學組分，如?硫酸根、硝酸根、銨根、有機物等。目前按照幾大類對有機物進行定量分析，不能具體到單一物種；不能檢測金屬元素（鐵、鋅、鉛、汞等），炭黑、核素。
質量范圍(Da)	1~?500，如果做生物氣溶膠可達到2000	1~?800	1?~?300
分辨率FWHM	500	500	300
離子化方式	266nm解析激光	266nm解析激光	EI源電離
質量分析器	Z型雙極TOF	雙極TOF	四極桿，單質量分析器
氣體進樣流量(mL/min)	標準75，可達100	100	85
軟件	采集軟件功能強大，可實時在線顯示顆粒物濃度變化趨勢并添加在線質譜庫，采用漢化軟件，方便中國用戶。		后期數(shù)據(jù)處理繁瑣
售價（RMB）	320萬	>?400萬	300萬起
在國內的服務	維護方便，價格便宜，使用成本低，耗材少。85%以上配件國產，國內用戶72小時現(xiàn)場維護。	國內無技術支持，安裝和維護要國外工程師來。	國內無技術支持，安裝和維護要國外工程師來。
重量	小于300kg	400kg以上

　　*注：AMS另有一種基于高分辨TOF的，但測定的物質同樣存在上述限制，且售價達550萬。

　　由上表可知，SPAMS的所有性能相當或優(yōu)于ATOFMS-3800；而使用在線的AMS，若完成同樣的檢測項目，仍要再購置在線黑碳儀、在線粒徑分布測定儀，并配合離線的重金屬測定儀器（如ICP-MS），數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理還會更繁瑣。

　　除此之外，進口儀器不僅價格貴，外國工程師來安裝培訓要另收高額的費用，到貨期長，今后的維護維修和費用都是問題。禾信的SPAMS對中國用戶最有吸引力的是：到貨時間有保障，將來的維護有保障，維護維修費用更低。

　　儀器的原理用途

　　這臺儀器可以干什么？最大的應用就是在線環(huán)境監(jiān)測，包括大氣里面氣溶膠顆粒的成分、粒徑、所包含的重金屬等。除此之外，還可以用于煙草、軍工、醫(yī)藥等領域。這次的買主中科院過程工程所，希望使用SPAMS來在線研究氣溶膠的物理化學性質。過程工程所用戶先是打聽了進口儀器的代理商，到貨時間、維護、成本都有問題，而后來打聽到的禾信，完全解決了他的問題。

　　據(jù)了解，國內已有幾家著名單位采購了SPAMS，比如中科院廣州地球化學研究所，用SPAMS做珠三角地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測及珠三角地區(qū)的大氣研究；廣東省環(huán)境監(jiān)測站，做大氣監(jiān)測；復旦大學，世博會期間用SPAMS做上海的空氣質量監(jiān)測、污染物監(jiān)測；在廣州亞運會期間監(jiān)測廣東周邊地區(qū)的空氣質量。在復旦大學、北京大學等單位以前購置的進口儀器進行比對后，事實證明SPAMS數(shù)據(jù)可靠、性能穩(wěn)定、適合長期室外大氣環(huán)境監(jiān)測。

　　原理

　　利用空氣動力學透鏡作為顆粒物接口；利用雙光束測徑原理進行單顆粒氣溶膠計數(shù)；激光電離，利用雙極有網(wǎng)飛行時間質譜測定氣溶膠顆粒的分子量，從而確定其化學成分；利用Art-2a方法進行顆粒物分類；實現(xiàn)了單顆粒氣溶膠化學成分和粒徑的同步檢測。（注：其中用了兩個飛行時間質量分析器）

　　在線功能的實現(xiàn)

　　儀器采樣口直接連接采樣管道，采樣管道伸到外界大氣環(huán)境中，以100 ml/min的流速進入SPAMS，SPAMS每秒可檢測10個顆粒物，并同時獲得其正、負譜圖信息和粒徑信息；每五分鐘獲得一個有效的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，同時包含該時間點檢測到的總顆粒物數(shù)目、分類、粒徑分布情況等；不必像離線采樣那樣，需通過采樣膜長時間收集顆粒物（12或24小時），經過預處理之后再利用離子色譜、氣質聯(lián)用儀、液質聯(lián)用儀等儀器進行顆粒物的成分測定。