(一)我國科學儀器技術與國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。

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.檢測器品種不全，微型熱導檢測器和微型電子捕獲檢測器，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.檢測器種類少。

c.色譜柱、高性能色譜填料幾乎全靠進口，色譜柱種類較少。

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

(二)我國科學儀器技術與國外存在哪些差距之光譜儀

1.原子吸收

德國耶拿公司推出了****臺商品化的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pm級。在檢測器方面，該型儀器采用了CCD線陣檢測器以增加量子效率。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**中國特色的分析儀器，隨著元素形態(tài)分析領域的興起，色譜與原子熒光聯(lián)用技術也隨之發(fā)展起來。清華大學與北京吉天聯(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—原子熒光技術的元素形態(tài)分析儀器，利用液相色譜進行分離，用氫化物發(fā)生—原子熒光對液相色譜流出物定量，檢測元素的不同形態(tài)，能夠更有效地評價樣品中元素的生物危害性，能夠有效地檢測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)等領域的檢測中應用。我國還有多個企業(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

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

4.紅外光譜

紅外光譜是*常用的結構分析和組成分析工具，近兩年來紅外光譜技術三個方面有明顯進展：(1)紅外化學成像(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)紅外化學成像

化學成像是一種同時提供空間的、化學的、結構的和功能的信息，是一組三維的數(shù)據(jù)塊，化學圖像數(shù)據(jù)為海量數(shù)據(jù)，使用化學計量學方法進行處理。

近兩年的進展主要表現(xiàn)在共焦平面紅外陣列檢測器與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器，可避免面陣中壞象素的影響，值得關注的是如SPECTRALDIMENSIONS公司研制開發(fā)的專用和在線化學成像分析儀，用于制藥，高分子，食品，法醫(yī)，**等領域。

(2)紅外光譜數(shù)據(jù)處理技術

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

(3)編碼光度紅外光譜測定法

這是一種新技術，一個編碼轉(zhuǎn)盤部件產(chǎn)生干涉圖，經(jīng)過傅立葉變換得到紅外光譜圖，可以用于檢測化學反應動力學和產(chǎn)物的信息，非常適合在線檢測，適用于散射光譜，透射光譜和吸收光譜技術的應用。它具有速度快和抗環(huán)境干擾能力強，體積小，結構緊湊，更簡單，成本低等的優(yōu)點。美國ASPECTRICS公司擁有這項新技術，目前產(chǎn)品已經(jīng)投放市場。2006年度獲得《研究與開發(fā)雜志》頒發(fā)的百名市場影響力*強新技術產(chǎn)品獎。

5.近紅外光譜

當前，近紅外分析已廣泛應用于農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、石油、化工等領域，近紅外儀器已經(jīng)形成獨立的產(chǎn)業(yè)，國際上近紅外技術市場主要被美國熱電尼高力公司、丹麥FOSS公司、德國布魯克公司、瑞典Perten公司等分析儀器企業(yè)占據(jù)。我國的近紅外技術產(chǎn)業(yè)經(jīng)過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準的研究將是近紅外技術今后幾年發(fā)展的主要方向。可喜的是，我國的部分科研院所，如石化院、中國農(nóng)大、湖南大學，中南大學，**軍醫(yī)大學等目前已在化學計量學方面進行了非常出色的工作。目前我國近紅外光譜技術正處頂盛時期的前夜，有許多方面走向世界前列。

華東理工大學的杜一平教授獲2006年BUCHI近紅外光譜學國際獎，該獎項是瑞士BUCHI公司為表彰本年度近紅外光譜學領域的突出貢獻而設立的，獲獎原因是提出和應用化學計量學算法regionorthogonalsignalcorrection(ROSC)，解決了近紅外光譜**存組分的光譜干擾問題。

6.在光譜技術領域值得關注的三項新技術取得重大突破

(1)太赫茲輻射技術及其相關儀器的新進展

近二年來，太赫茲輻射技術取得了不斷的進步，特別是這些技術的應用得到了迅速的發(fā)展，相關儀器開發(fā)和國防、**檢查、材料識別與診斷、生產(chǎn)監(jiān)測、生物醫(yī)學等領域應用都取得了許多進步。

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

T-射線光子能量極低，不會對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T-射線都是透明的，而金屬和含有水分的材料不能透過T-射線，可以利用T-射線進行成像，透視出包裝物品內(nèi)部物體的T-射線圖像來，從而可以應用于機場行李箱的**檢查和醫(yī)生對人體內(nèi)有損傷或破裂器官的檢查。該技術的*大困難在于難探測到比較微弱的太赫茲輻射信號。

太赫茲技術的應用領域主要包括太赫茲光譜、太赫茲成像和太赫茲通訊幾個方面。美國PicoMatrix公司和ZomegaTechnology公司、英國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)。

太赫茲時域光譜技術，目前仍然是太赫茲光譜技術的核心研發(fā)領域。

太赫茲成像技術，目前主要向著實時成像、全息成像和三維立體成像技術方向發(fā)展。利用太赫茲電場相位信息的相位成像技術，是當前國際上積極發(fā)展的太赫茲成像技術之一。

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)生與探測系統(tǒng)，已經(jīng)有實驗室原型樣機出現(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器件，已經(jīng)吸引了國際科技界的廣泛關注。

美國、日本和歐洲相繼將太赫茲技術列為未來幾年發(fā)展的關鍵技術。

我國于2003年啟動了“太赫茲物理器件及應用研究重大項目”。“我國首臺基于電子激光的太赫輻射源”被評為我國2005年基礎研究十大新聞的第三項。

(2)光學分子成像系統(tǒng)

分子影像學是一門新興的、交叉的科學，具有傳統(tǒng)成像所不具有的特點：無創(chuàng)傷、實時、活體、特異、精細(分子水平)的顯像等獨特性質(zhì)。

國外光學分子成像系統(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，可實現(xiàn)三維熒光光源的重建。它的探測深度為：顱內(nèi)可達3~4cm，分辨率為1~3mm。

B.KODAK高性能數(shù)碼成像系統(tǒng)——KODAK

它能進行二維成像，分辨率為厘米級。不能進行三維成像。

C.小動物光學分子成像系統(tǒng)——GE

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

國內(nèi)光學分子成像系統(tǒng)

國內(nèi)，清華大學、天津大學等少數(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，國內(nèi)還沒有擁有自主知識產(chǎn)權的光學分子成像設備。在綜合上述3種國外光學分子成像設備的優(yōu)點并對缺陷進行了改進之后，我國構建了BLT/FMT原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括熒光信號采集裝置、圖像信號預處理模塊以及計算機系統(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軟件已獲得我國科技進步二等獎，BLT/FMT的研究已列入國家973計劃。

(3)表面增強拉曼光譜技術

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

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