擁有高端質譜核心技術的機會近在眼前 我們該如何運營
【導語】質譜技術在我國的最早應用應用與地質領域。半個世紀前的質譜以磁式質譜為主，其體積龐大，結構復雜，對儀器操作人員的要求極高；儀器使用者一定要熟知原理，甚至要自己會維修，這樣才能“玩”轉應用。“玩”了半個世紀質譜的劉敦一教授正是其中一位，而他不僅“玩”轉了超難的磁式質譜，還“玩”出了一個超高效率運轉的全球共享質譜實驗室。
最近，82歲的劉敦一又有了個新頭銜——敦儀（北京）科技發展有限公司（以下簡稱“敦儀科技”）董事長兼總經理。
劉敦一教授
自2001年開始，他擔任國家科技基礎條件平臺北京離子探針中心主任多年，建設了以兩臺進口高靈敏度、高分辨率二次離子探針質譜（SHRIMP）為主體的大型科學儀器共享平臺，同時極大推動了我國地球科學的發展。為了提高儀器的使用率，劉敦一聯合中國計量科學研究院、吉林大學合作開發了離子探針遠程共享控制系統(SROS，SHRIMP Remote Operation System)，陸續建立了儀器共享實驗中心和7個國內外遠程工作站。
北京離子探針中心目前在運行的SHRIMP儀器
這一次，從科研院所到公司，從研究人員到總經理，劉敦一在耄耋之年的轉型是為了研發制造出我國自主知識產權的二次離子探針質譜儀。
讓劉敦一欣喜的是，這一項目在圈內的被重視程度超出預期。近日召開的中國制造高分辨率二次離子質譜發布會暨首臺國產HR—SIMS研制項目啟動會，竟吸引了11位兩院院士，其中包括90歲的光學和儀器專家、中國工程院院士金國藩、89歲的地質學家、中國科學院院士李廷棟。到會的還有地球科學、核科學、生命科學等領域的著名專家20余名。他們都在關注，這一從澳大利亞落地到中國的大型儀器制造項目，能否成為推動中國高端質譜產業的契機。
但讓劉敦一發愁的是，即便備受關注，敦儀公司怎么解決場地、人員等實際困難，怎樣扛起院士們的重托？
澳方主動提出由中國團隊接受
據與會專家介紹，SHRIMP由澳大利亞國立大學的科學家于1980年研發成功，開創了微區原位精確同位素分析的新時代。近40年來，該儀器為地球科學的發展做出重大貢獻，在核安全、環境科學和考古學方面也有重要應用。目前，全球SHRIMP保有量為19臺，據不完全統計，科研人員運用SHRIMP取得的實驗數據在國際學術期刊發表論文4472篇。
“截至2018年底，我國兩臺SHRIMP完成了近34000件礦物微區原位年代學樣品和1132件穩定同位素樣品的分析測試，建立了鋯石以外的含U礦物定年方法，開展了氧、碳、硫、硅、鈦等同位素分析，開辟了許多新應用領域。 ”劉敦一說。
北京離子探針中心目前在運行的SHRIMP儀器
由于該儀器的制造集中了離子光學系統、離子產出和收集、智能電控、電真空等方面最頂尖技術，難度大，成本高，至今全球只有澳大利亞ASI和法國CAMECA兩家公司生產。
“ASI是校辦企業，由于體制等原因運行艱難，但為避免形成壟斷局面，他們拒絕了CAMECA公司的收購。在澳大利亞一些科學家的促進下，澳大利亞國立大學和ASI公司提出，希望由運行SHRIMP最成功的中國團隊接手。”劉敦一說，于是，他牽頭成立了敦儀科技。
場地、人員、資金 關關難過
“澳大利亞公司同意將SHRIMP技術和銷售權無償轉讓給中國，確實是個難得機會。” 金國藩說，他參加過很多國產儀器鑒定會，但絕大部分儀器鑒定后就束之高閣，“SHRIMP項目無疑將帶動我國高端質譜儀器研發和制造事業的發展，加快國產科學儀器進入國際市場的腳步，意義重大。”
慶幸的是，敦儀科技成立之初就與中國科學院海洋研究所孫衛東研究員達成合作，參與其負責的山東省重大科技創新工程“深海資源保藏與開發平臺”下設的“高精度大型二次離子質譜儀研制”項目的技術開發。
“我們的預算有限，買不起CAMECA公司的儀器，敦儀科技的出現恰逢其時。”孫衛東說，該項目涉及新型磁分析器、一次離子源、新型多接收器等多個關鍵部件的研制，“其中不少零部件是買不來的，只能靠自己攻關。”
即使剛成立就接到大單，但作為一個剛組建的從事大型科學儀器生產研發的企業，敦儀科技除了技術一無所有，“公司沒有場地和基礎設施，缺乏起碼的流動資金，人員方面，除了我這個老頭，主要依靠外國雇員，國內人員都是兼職。”劉敦一說。
“高端二次離子質譜儀器的制造在我國仍為空白，不是我們做不了，而是缺少扶持。”中國科學院地質與地球物理研究所研究員、中國科學院院士朱日祥說，“像敦儀這樣的企業，能不能有一些稅收上的優惠，該怎么支持，我們要提出一些建議。”
會上，院士和專家們提出要給有關部門遞交一份書面建議書。到底需要哪些具體支持措施，建議書該提交哪些部門，怎樣才能保證建議提交上去不會石沉大海……盡管比原定會議結束時間已晚很多，他們還在熱烈討論著。
北京離子探針中心新址
關于二次離子質譜（SIMS）
SIMS采用質譜技術分析材料表面原子層以確定表面元素組成和分子結構。其工作原理是樣品表面被高能聚焦的一次離子轟擊時，一次離子注入被分析樣品，把動能傳遞給固體原子，通過層疊碰撞，引起中性粒子和帶正負電荷的二次離子發生濺射，再通過測量不同二次離子的飛行時間測量它們的質量/荷質比，對被轟擊的樣品的表面和內部元素分布特征進行分析。
通過質譜圖可以用來獲取樣品表面的分子、元素及同位素的信息，也可以探測化學元素或化合物在樣品表面和內部的分布。若配合樣品表面掃描和剝離，還可以得到樣品表層或內部化學成分的三維圖像。二次離子質譜具有ppm或ppb級靈敏度，同時可以進行微區成分成像和深度剖面分析。
二次離子質譜技術的應用領域非常廣泛： 如金屬、半導體、微電子，航空航天，汽車，化學化工，生物醫藥，單細胞，環境等領域，尤其是傳統半導體工業，集成電路、太陽能光伏電池等行業。
