打破壁壘，探密精微——“做中國(guó)人的質(zhì)譜儀”

龐貝 喬占衛(wèi)

2011年底，“PM_2.5”這一新鮮詞匯進(jìn)入公眾視野。2013年，“霧霾”成為年度關(guān)鍵詞。如今，“霧霾”和“PM_2.5濃度”已經(jīng)成為冬季天氣預(yù)報(bào)的?？汀@都在說(shuō)明我國(guó)環(huán)境形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，引發(fā)公眾關(guān)注愈發(fā)廣泛。而由此也促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器市場(chǎng)的發(fā)展。

PM_2.5污染物溯源，是空氣污染治理的世界性難題。如何實(shí)時(shí)、快速弄清PM_2.5污染物的來(lái)源，就要用到質(zhì)譜儀。

目前常用的監(jiān)測(cè)PM_2.5分析儀微量振蕩天平監(jiān)測(cè)儀就是質(zhì)譜儀的一種。而且高端質(zhì)譜儀不僅可以監(jiān)測(cè)PM_2.5濃度，更可辨別其成分，就好比“識(shí)骨尋蹤”一樣，弄清楚污染物的“DNA”，才可以更快速地追尋到它的源頭。

什么是質(zhì)譜儀，它怎么會(huì)這么厲害？

質(zhì)譜儀，分離和檢測(cè)不同同位素的儀器。即根據(jù)帶電粒子在電磁場(chǎng)中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進(jìn)行分離和檢測(cè)物質(zhì)組成的一類(lèi)儀器。

雖然都叫質(zhì)譜儀，但是其種類(lèi)也千差萬(wàn)別，按應(yīng)用范圍可分為同位素質(zhì)譜儀、無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀和有機(jī)質(zhì)譜儀；按分辨本領(lǐng)分為高分辨、中分辨和低分辨質(zhì)譜儀；按工作原理分為靜態(tài)儀器和動(dòng)態(tài)儀器等等。

因?yàn)橘|(zhì)譜儀功能強(qiáng)大，可觀測(cè)“看不見(jiàn)的世界”，直接測(cè)量物質(zhì)的原子量和分子量，判定污染來(lái)源，因此是現(xiàn)代科學(xué)研究最重要的基礎(chǔ)工具之一。它同時(shí)也代表著一個(gè)國(guó)家在高精尖科學(xué)技術(shù)的水平——在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，環(huán)境/食品快檢、生物醫(yī)藥、化學(xué)化工、國(guó)家安全等60%以上的領(lǐng)域，都涉及化學(xué)分析測(cè)試，而質(zhì)譜儀在其中起著重要甚至決定性的作用。

然而就在并不遙遠(yuǎn)的本世紀(jì)初，在種類(lèi)多達(dá)近百種的質(zhì)譜儀器中，我國(guó)幾乎沒(méi)有生產(chǎn)其中任何一種的能力。即使到了今天，面對(duì)龐大的質(zhì)譜儀器市場(chǎng)，95%以上的產(chǎn)品仍然依賴(lài)進(jìn)口，每年進(jìn)口額達(dá)到上百億元。

周振，暨南大學(xué)質(zhì)譜儀器與大氣環(huán)境研究所所長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師，廣州禾信儀器股份有限公司董事長(zhǎng)。身為我國(guó)高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器研發(fā)的開(kāi)拓者，隨著研究越深入，周振越發(fā)現(xiàn)：高端精密儀器研發(fā)國(guó)產(chǎn)化談何容易？

質(zhì)譜儀的研發(fā)高度集成，涉及數(shù)理化、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、真空、材料等各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。技術(shù)研發(fā)上的高難度也決定了適合的從業(yè)者鳳毛麟角，人才缺口極大。同時(shí)，成果如何產(chǎn)業(yè)化也成為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)路上必須逾越的另一座大山。

所謂“苦其心志，勞其筋骨……所以動(dòng)心忍性，曾益其所不能?！泵總€(gè)人的成功路徑雖各有不同，但必然有共性可循。

經(jīng)過(guò)13年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)化高端精細(xì)質(zhì)譜儀器從無(wú)到有，不僅打破了國(guó)際技術(shù)封鎖，也實(shí)現(xiàn)了走出國(guó)門(mén)的夢(mèng)想，遠(yuǎn)銷(xiāo)美、德、俄，突圍出口壁壘。而這些成就的取得，都與周振與其團(tuán)隊(duì)的努力息息相關(guān)。

鍥而不舍地努力，終使中國(guó)躋身于少數(shù)掌握高分辨TOF-MS核心技術(shù)的國(guó)家行列——在質(zhì)譜儀研發(fā)國(guó)產(chǎn)化方面，周振終于走通了這條少有人走的路。不忘初心，“做中國(guó)人的質(zhì)譜儀”

廈門(mén)大學(xué)是中國(guó)質(zhì)譜教學(xué)的搖籃。

1991年，在廈門(mén)大學(xué)科學(xué)儀器工程專(zhuān)業(yè)讀大三的周振開(kāi)始接觸到質(zhì)譜儀，便受恩師、中國(guó)質(zhì)譜界先驅(qū)季歐教授的影響，對(duì)這種國(guó)人尚未攻克的高端儀器產(chǎn)生興趣，立志“做中國(guó)人的質(zhì)譜儀”。

1994年，獲碩士學(xué)位后，周振于同年考上廈門(mén)大學(xué)化學(xué)系博士研究生。1998年，他赴德國(guó)吉森大學(xué)攻讀物理學(xué)博士，繼續(xù)向高精尖的質(zhì)譜儀器研發(fā)前進(jìn)。

在德國(guó)，周振加入了飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器國(guó)際最先進(jìn)的研究室——德國(guó)吉森大學(xué)無(wú)網(wǎng)反射飛行時(shí)間檢測(cè)器發(fā)明人H.Wollnik教授的小組學(xué)習(xí)和工作，并得到國(guó)際著名專(zhuān)家、俄羅斯教授、垂直引入式飛行時(shí)間檢測(cè)器發(fā)明人A.Dodonov的指導(dǎo)。自身勤奮好學(xué)，再加上名師指點(diǎn)，使得周振在學(xué)業(yè)上日益精進(jìn)，終于在2000年成功研制垂直引入式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，技術(shù)指標(biāo)為當(dāng)時(shí)國(guó)際同類(lèi)儀器的最高水平。

2002年，在第四屆中國(guó)廣州留學(xué)人員科技交流會(huì)上，這個(gè)風(fēng)華正茂的年輕人終于公開(kāi)自己的心愿：“做中國(guó)人自己的質(zhì)譜儀器”。

這個(gè)愿望的公開(kāi)，引起了中國(guó)科學(xué)院傅家謨?cè)菏康淖⒁?，院士笑呵呵地?wèn)他：“自己做質(zhì)譜儀？這怎么可能呢？”

與其說(shuō)這是質(zhì)疑，不如說(shuō)是考察和鼓勵(lì)。面對(duì)前輩，周振滔滔不絕，展示關(guān)鍵技術(shù)，講述研發(fā)思路?！叭f(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到，傅家謨?cè)菏亢芸毂銢Q定支持我們研發(fā)國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜儀，并個(gè)人資助20萬(wàn)元作為啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)。”

與物質(zhì)支持相比，精神上的鼓舞更讓周振無(wú)比興奮。經(jīng)過(guò)傅院士的牽線搭橋，他還被聘為中科院廣州地球化學(xué)研究所研究員。

2004年夏，周振帶著一箱資料、一箱核心零部件和10萬(wàn)元存款，攜妻帶子舉家回國(guó)——

周振回來(lái)了！但他不是一個(gè)人回來(lái)的，在他們心里，與“做中國(guó)人自己的質(zhì)譜儀”這件事比起來(lái)，穩(wěn)定而優(yōu)渥的生活又算得了什么呢？

打通全程，研發(fā)、團(tuán)隊(duì)、轉(zhuǎn)化多點(diǎn)開(kāi)花

質(zhì)譜儀器屬于大型的高端儀器，涉及多學(xué)科理論知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)及復(fù)雜的工藝，需要廣博的學(xué)科背景、豐富的整機(jī)研制經(jīng)驗(yàn)。

“科學(xué)儀器很重要，而質(zhì)譜儀器是科學(xué)儀器中最尖端的部分之一，質(zhì)譜儀器的高端技術(shù)都掌握在外國(guó)人手中，在我們成立這個(gè)團(tuán)隊(duì)之前，中國(guó)基本沒(méi)有國(guó)產(chǎn)的質(zhì)譜儀器?！敝苷裾f(shuō)。但是，“不管多困難也得做”。

“在我們的思路里面，沒(méi)有放棄。碰到困難，想辦法解決掉就是了，這是個(gè)理念問(wèn)題，如果你根本不認(rèn)為碰到的那些是困難，只是覺(jué)得這是必然需要面對(duì)的、一定要解決的事情，當(dāng)碰到的時(shí)候就會(huì)迎難而上，最后終能解決。”而且，“我們的工作符合國(guó)家的重大需求，是戰(zhàn)略性的技術(shù)開(kāi)發(fā)，正因?yàn)槔щy，所以國(guó)家才重視，做出來(lái)才更能體現(xiàn)我們的價(jià)值?！?/p>

2009年，周振入選中組部“千人計(jì)劃”?！白鳛楹Ｍ飧邔哟我M(jìn)人才，肩負(fù)的使命不局限于幾項(xiàng)產(chǎn)品或者幾個(gè)企業(yè)，千人千山千擔(dān)柴，我們鼓勵(lì)更多的人致力于質(zhì)譜儀等高端科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”

基于上述認(rèn)識(shí)，也基于尖端產(chǎn)業(yè)無(wú)法從國(guó)外引進(jìn)人才的現(xiàn)實(shí)，在研發(fā)中國(guó)自己的質(zhì)譜儀器的同時(shí)，打造一支中國(guó)自己的人才隊(duì)伍，成為周振在前行路上的并列目標(biāo)。

周振是暨南大學(xué)教授，也是禾信儀器董事長(zhǎng)，這兩種身份，讓他把兩個(gè)任務(wù)更好地統(tǒng)籌協(xié)調(diào)起來(lái)。

在技術(shù)研發(fā)過(guò)程中，最初的團(tuán)隊(duì)有人動(dòng)搖了，有人放棄了，但是仍然有人認(rèn)認(rèn)真真地堅(jiān)持下來(lái)?！耙婚_(kāi)始團(tuán)隊(duì)里面人才的培養(yǎng)都是自己承擔(dān)的，到2009年之前我們什么都沒(méi)有，就是培養(yǎng)了幾個(gè)人。”

以最初的人才團(tuán)隊(duì)為雛形，周振依靠大學(xué)和研究所進(jìn)行人才培養(yǎng)，先后在中科院廣州地球化學(xué)研究所、上海大學(xué)、暨南大學(xué)擔(dān)任教授，培養(yǎng)了幾十名研究生。學(xué)生們還可以到禾信質(zhì)譜實(shí)習(xí)，只要愿意留下，周振幾乎都傾囊相授。就這樣，他幾乎培養(yǎng)了國(guó)內(nèi)近半的高端質(zhì)譜技術(shù)人才。

目前，周振領(lǐng)導(dǎo)的質(zhì)譜儀研發(fā)團(tuán)隊(duì)已超過(guò)100人、研究生超過(guò)50人，是國(guó)內(nèi)首個(gè)高水平的質(zhì)譜技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，并于2014年入選國(guó)家創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃一重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

經(jīng)過(guò)他們的努力，我國(guó)成為少數(shù)幾個(gè)掌握高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜核心技術(shù)的國(guó)家之一。

他們發(fā)明了單顆粒氣溶膠在線電離源、氣相分子離子反應(yīng)器、大氣壓離子源接口、寬動(dòng)態(tài)范圍的飛行時(shí)間質(zhì)譜分析器等多項(xiàng)質(zhì)譜關(guān)鍵技術(shù)和重要裝置；改進(jìn)多種離子光學(xué)系統(tǒng)、離子源、質(zhì)譜接口等；創(chuàng)建飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器整機(jī)設(shè)計(jì)模型，使1米單次反射式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的質(zhì)量分辨率穩(wěn)定地達(dá)到17000FWHM（與國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)安捷倫商品儀器相當(dāng)），整體性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

目前，他和團(tuán)隊(duì)研發(fā)的在線單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀，已在全國(guó)130座城市應(yīng)用，監(jiān)測(cè)空氣中的PM_2.5污染源，為國(guó)家環(huán)境治理節(jié)約上百億元。質(zhì)譜儀還在廣州亞運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、APEC峰會(huì)、大閱兵、G20峰會(huì)等多個(gè)盛會(huì)中亮相，監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量，發(fā)揮了不可替代的作用。2011年，成果實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)高端質(zhì)譜儀器首次中標(biāo)“政府公開(kāi)招標(biāo)采購(gòu)項(xiàng)目”。

2013年我國(guó)第一臺(tái)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器出口美國(guó)。

上述成果共獲5項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，包括廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)；申請(qǐng)專(zhuān)利110余件，其中授權(quán)54件；連續(xù)成功開(kāi)發(fā)了不同應(yīng)用領(lǐng)域的8種質(zhì)譜儀，其中，一項(xiàng)儀器為國(guó)際首創(chuàng)，一項(xiàng)達(dá)到國(guó)際商品儀器水平，一項(xiàng)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，多款產(chǎn)品打破國(guó)際封鎖?！拔磥?lái)幾年內(nèi)，我們將推出兩三款商品化質(zhì)譜儀器，整體技術(shù)水平都屬于國(guó)內(nèi)首臺(tái)或國(guó)際首創(chuàng)?！敝苷裾f(shuō)。

當(dāng)然，周振也有些許擔(dān)憂(yōu)。“我們的質(zhì)譜儀器技術(shù)水平與國(guó)際的先進(jìn)技術(shù)水平相比，差距還是比較大的?！?/p>

目前，團(tuán)隊(duì)主要研究方向一是質(zhì)譜儀器的研究開(kāi)發(fā)，二是大氣環(huán)境的污染監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)PM_2.5和揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）來(lái)源解析。

一直以來(lái)，科研成果到成真正的產(chǎn)品似乎存在著天然的鴻溝。每年有無(wú)數(shù)的項(xiàng)目鑒定和專(zhuān)利認(rèn)證成了書(shū)架上的檔案。如何避免這種尷尬？周振的暨南大學(xué)教授和禾信儀器董事長(zhǎng)兩個(gè)身份幫了大忙。研究者與創(chuàng)業(yè)者的角色，讓周振打通了科研成果轉(zhuǎn)化的“最后一公里”，實(shí)現(xiàn)了政府引導(dǎo)、高?？蒲谐晒⑹袌?chǎng)前沿、用戶(hù)應(yīng)用及社會(huì)貢獻(xiàn)的無(wú)縫對(duì)接，形成服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的機(jī)制。

他首次提出“政產(chǎn)學(xué)研用金”相結(jié)合的我國(guó)質(zhì)譜儀器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路，通過(guò)實(shí)踐走出一條“政府引導(dǎo)、企業(yè)作為創(chuàng)新主體、高校及研究所參與、社會(huì)資金與項(xiàng)目資金組合”的尖端科學(xué)儀器技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)道路。

他依托暨南大學(xué)牽頭組建獨(dú)立的質(zhì)譜儀器與大氣環(huán)境研究所，已成為我國(guó)質(zhì)譜研發(fā)型碩士、博士的培養(yǎng)基地以及多項(xiàng)質(zhì)譜儀器及應(yīng)用原創(chuàng)技術(shù)的發(fā)源地；

創(chuàng)立并發(fā)展了我國(guó)唯一的專(zhuān)注質(zhì)譜儀器的產(chǎn)業(yè)化基地——廣州禾信儀器股份有限公司，該公司為目前全國(guó)唯一質(zhì)譜產(chǎn)品年銷(xiāo)售超過(guò)億元的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，完成新三板掛牌，成為行業(yè)標(biāo)桿；

建立我國(guó)第一個(gè)專(zhuān)業(yè)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器正向研發(fā)平臺(tái)，擁有2個(gè)廣東省工程技術(shù)中心、2個(gè)環(huán)保廳工程技術(shù)中心、1個(gè)院士工作站、1個(gè)博士后工作站；

系統(tǒng)培養(yǎng)本土化高端質(zhì)譜研制和產(chǎn)品化專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才超過(guò)20名，主要成員入選創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃一重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（科學(xué)儀器界唯一），成為推動(dòng)我國(guó)質(zhì)譜儀器及應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的中堅(jiān)力量；

與俄羅斯科學(xué)院能源問(wèn)題研究所、德國(guó)吉森大學(xué)、美國(guó)新墨西哥州立大學(xué)、美國(guó)加利福利亞大學(xué)圣地亞哥分校、島津公司上海研究所等國(guó)際一流質(zhì)譜研究機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期合作……

2011年，禾信儀器牽頭啟動(dòng)國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)，吸引了14家知名大學(xué)和研究所參與，研發(fā)國(guó)內(nèi)首臺(tái)廣泛用于制藥、臨床試驗(yàn)等領(lǐng)域的新型高分辨率雜化質(zhì)譜儀——當(dāng)時(shí)，由一家民營(yíng)企業(yè)牽頭國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)，并不多見(jiàn)。

核心技術(shù)買(mǎi)不來(lái)?！白鲋袊?guó)人的質(zhì)譜儀”的初心，讓周振雖篳路藍(lán)縷，卻矢志不移——

“我喜歡專(zhuān)心做一件事情。尤其是質(zhì)譜儀器，一個(gè)人用一輩子來(lái)鉆研并不為過(guò)。”

周振，暨南大學(xué)質(zhì)譜儀器與大氣環(huán)境研究所所長(zhǎng)、博導(dǎo)，廣州禾信儀器股份有限公司董事長(zhǎng)。國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘專(zhuān)家，入選國(guó)家“百千萬(wàn)人才工程”“廣州市創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍杰出人才”“南粵百杰培養(yǎng)工程”等，廣東省五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)芦@得者，國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專(zhuān)家。

他專(zhuān)注質(zhì)譜儀器研制及應(yīng)用研究，建立中國(guó)第一條質(zhì)譜儀器生產(chǎn)線，創(chuàng)建第一個(gè)中國(guó)飛行時(shí)間質(zhì)譜產(chǎn)業(yè)化基地；作為我國(guó)高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器研發(fā)的開(kāi)拓者，創(chuàng)建新時(shí)期中國(guó)第一家專(zhuān)業(yè)質(zhì)譜公司，使我國(guó)成為少數(shù)掌握高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)的國(guó)家之一；研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)大氣壓基體輔助激光解析離子源高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀、全球首臺(tái)基于飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)的金屬殘余氣體檢測(cè)儀、國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段最復(fù)雜的高端商品化大型儀器；自主培養(yǎng)我國(guó)首個(gè)質(zhì)譜研發(fā)型團(tuán)隊(duì)，入選國(guó)家創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃一重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（科學(xué)儀器界唯一）；建立2個(gè)省部級(jí)工程技術(shù)中心；自主開(kāi)發(fā)了大氣環(huán)境PM_2.5在線監(jiān)測(cè)質(zhì)譜儀、在線揮發(fā)性有機(jī)物VOCs質(zhì)譜儀等十余款產(chǎn)品，技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)品入選國(guó)家“十一五”、“十二五”重大科技成就展，企業(yè)年產(chǎn)值過(guò)億元，應(yīng)用于國(guó)內(nèi)90多個(gè)城市，成為中國(guó)質(zhì)譜儀器標(biāo)桿企業(yè)。