打破壁壘，探密精微——“做中國人的質譜儀”

龐貝 喬占衛

2011年底，“PM_2.5”這一新鮮詞匯進入公眾視野。2013年，“霧霾”成為年度關鍵詞。如今，“霧霾”和“PM_2.5濃度”已經成為冬季天氣預報的常客——這都在說明我國環境形勢日趨嚴峻，引發公眾關注愈發廣泛。而由此也促進了環境監測儀器市場的發展。

PM_2.5污染物溯源，是空氣污染治理的世界性難題。如何實時、快速弄清PM_2.5污染物的來源，就要用到質譜儀。

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

什么是質譜儀，它怎么會這么厲害？

質譜儀，分離和檢測不同同位素的儀器。即根據帶電粒子在電磁場中能夠偏轉的原理，按物質原子、分子或分子碎片的質量差異進行分離和檢測物質組成的一類儀器。

雖然都叫質譜儀，但是其種類也千差萬別，按應用范圍可分為同位素質譜儀、無機質譜儀和有機質譜儀；按分辨本領分為高分辨、中分辨和低分辨質譜儀；按工作原理分為靜態儀器和動態儀器等等。

因為質譜儀功能強大，可觀測“看不見的世界”，直接測量物質的原子量和分子量，判定污染來源，因此是現代科學研究最重要的基礎工具之一。它同時也代表著一個國家在高精尖科學技術的水平——在國民經濟發展中，環境/食品快檢、生物醫藥、化學化工、國家安全等60%以上的領域，都涉及化學分析測試，而質譜儀在其中起著重要甚至決定性的作用。

然而就在并不遙遠的本世紀初，在種類多達近百種的質譜儀器中，我國幾乎沒有生產其中任何一種的能力。即使到了今天，面對龐大的質譜儀器市場，95%以上的產品仍然依賴進口，每年進口額達到上百億元。

周振，暨南大學質譜儀器與大氣環境研究所所長、博士生導師，廣州禾信儀器股份有限公司董事長。身為我國高分辨飛行時間質譜儀器研發的開拓者，隨著研究越深入，周振越發現：高端精密儀器研發國產化談何容易？

質譜儀的研發高度集成，涉及數理化、機械、電子、計算機、真空、材料等各個科學領域。技術研發上的高難度也決定了適合的從業者鳳毛麟角，人才缺口極大。同時，成果如何產業化也成為創新創業路上必須逾越的另一座大山。

所謂“苦其心志，勞其筋骨……所以動心忍性，曾益其所不能。”每個人的成功路徑雖各有不同，但必然有共性可循。

經過13年的發展，國產化高端精細質譜儀器從無到有，不僅打破了國際技術封鎖，也實現了走出國門的夢想，遠銷美、德、俄，突圍出口壁壘。而這些成就的取得，都與周振與其團隊的努力息息相關。

鍥而不舍地努力，終使中國躋身于少數掌握高分辨TOF-MS核心技術的國家行列——在質譜儀研發國產化方面，周振終于走通了這條少有人走的路。不忘初心，“做中國人的質譜儀”

廈門大學是中國質譜教學的搖籃。

1991年，在廈門大學科學儀器工程專業讀大三的周振開始接觸到質譜儀，便受恩師、中國質譜界先驅季歐教授的影響，對這種國人尚未攻克的高端儀器產生興趣，立志“做中國人的質譜儀”。

1994年，獲碩士學位后，周振于同年考上廈門大學化學系博士研究生。1998年，他赴德國吉森大學攻讀物理學博士，繼續向高精尖的質譜儀器研發前進。

在德國，周振加入了飛行時間質譜儀器國際最先進的研究室——德國吉森大學無網反射飛行時間檢測器發明人H.Wollnik教授的小組學習和工作，并得到國際著名專家、俄羅斯教授、垂直引入式飛行時間檢測器發明人A.Dodonov的指導。自身勤奮好學，再加上名師指點，使得周振在學業上日益精進，終于在2000年成功研制垂直引入式飛行時間質譜儀，技術指標為當時國際同類儀器的最高水平。

2002年，在第四屆中國廣州留學人員科技交流會上，這個風華正茂的年輕人終于公開自己的心愿：“做中國人自己的質譜儀器”。

這個愿望的公開，引起了中國科學院傅家謨院士的注意，院士笑呵呵地問他：“自己做質譜儀？這怎么可能呢？”

與其說這是質疑，不如說是考察和鼓勵。面對前輩，周振滔滔不絕，展示關鍵技術，講述研發思路。“萬萬沒想到，傅家謨院士很快便決定支持我們研發國產質譜儀，并個人資助20萬元作為啟動經費。”

與物質支持相比，精神上的鼓舞更讓周振無比興奮。經過傅院士的牽線搭橋，他還被聘為中科院廣州地球化學研究所研究員。

2004年夏，周振帶著一箱資料、一箱核心零部件和10萬元存款，攜妻帶子舉家回國——

周振回來了！但他不是一個人回來的，在他們心里，與“做中國人自己的質譜儀”這件事比起來，穩定而優渥的生活又算得了什么呢？

打通全程，研發、團隊、轉化多點開花

質譜儀器屬于大型的高端儀器，涉及多學科理論知識、專業技術及復雜的工藝，需要廣博的學科背景、豐富的整機研制經驗。

“科學儀器很重要，而質譜儀器是科學儀器中最尖端的部分之一，質譜儀器的高端技術都掌握在外國人手中，在我們成立這個團隊之前，中國基本沒有國產的質譜儀器。”周振說。但是，“不管多困難也得做”。

“在我們的思路里面，沒有放棄。碰到困難，想辦法解決掉就是了，這是個理念問題，如果你根本不認為碰到的那些是困難，只是覺得這是必然需要面對的、一定要解決的事情，當碰到的時候就會迎難而上，最后終能解決。”而且，“我們的工作符合國家的重大需求，是戰略性的技術開發，正因為困難，所以國家才重視，做出來才更能體現我們的價值。”

2009年，周振入選中組部“千人計劃”。“作為海外高層次引進人才，肩負的使命不局限于幾項產品或者幾個企業，千人千山千擔柴，我們鼓勵更多的人致力于質譜儀等高端科學儀器產業的發展。”

基于上述認識，也基于尖端產業無法從國外引進人才的現實，在研發中國自己的質譜儀器的同時，打造一支中國自己的人才隊伍，成為周振在前行路上的并列目標。

周振是暨南大學教授，也是禾信儀器董事長，這兩種身份，讓他把兩個任務更好地統籌協調起來。

在技術研發過程中，最初的團隊有人動搖了，有人放棄了，但是仍然有人認認真真地堅持下來。“一開始團隊里面人才的培養都是自己承擔的，到2009年之前我們什么都沒有，就是培養了幾個人。”

以最初的人才團隊為雛形，周振依靠大學和研究所進行人才培養，先后在中科院廣州地球化學研究所、上海大學、暨南大學擔任教授，培養了幾十名研究生。學生們還可以到禾信質譜實習，只要愿意留下，周振幾乎都傾囊相授。就這樣，他幾乎培養了國內近半的高端質譜技術人才。

目前，周振領導的質譜儀研發團隊已超過100人、研究生超過50人，是國內首個高水平的質譜技術創新團隊，并于2014年入選國家創新人才推進計劃一重點領域創新團隊。

經過他們的努力，我國成為少數幾個掌握高分辨飛行時間質譜核心技術的國家之一。

他們發明了單顆粒氣溶膠在線電離源、氣相分子離子反應器、大氣壓離子源接口、寬動態范圍的飛行時間質譜分析器等多項質譜關鍵技術和重要裝置；改進多種離子光學系統、離子源、質譜接口等；創建飛行時間質譜儀器整機設計模型，使1米單次反射式飛行時間質譜儀的質量分辨率穩定地達到17000FWHM（與國際領先企業安捷倫商品儀器相當），整體性能指標達到國際先進水平。

目前，他和團隊研發的在線單顆粒氣溶膠質譜儀，已在全國130座城市應用，監測空氣中的PM_2.5污染源，為國家環境治理節約上百億元。質譜儀還在廣州亞運會、上海世博會、APEC峰會、大閱兵、G20峰會等多個盛會中亮相，監測空氣質量，發揮了不可替代的作用。2011年，成果實現國產高端質譜儀器首次中標“政府公開招標采購項目”。

2013年我國第一臺飛行時間質譜儀器出口美國。

上述成果共獲5項省部級獎項，包括廣東省科學技術獎一等獎、二等獎，中國儀器儀表學會科學技術獎一等獎，中國分析測試協會科學技術獎一等獎、二等獎；申請專利110余件，其中授權54件；連續成功開發了不同應用領域的8種質譜儀，其中，一項儀器為國際首創，一項達到國際商品儀器水平，一項達到國內領先水平，多款產品打破國際封鎖。“未來幾年內，我們將推出兩三款商品化質譜儀器，整體技術水平都屬于國內首臺或國際首創。”周振說。

當然，周振也有些許擔憂。“我們的質譜儀器技術水平與國際的先進技術水平相比，差距還是比較大的。”

目前，團隊主要研究方向一是質譜儀器的研究開發，二是大氣環境的污染監測，特別是對PM_2.5和揮發性有機污染物（VOCs）來源解析。

一直以來，科研成果到成真正的產品似乎存在著天然的鴻溝。每年有無數的項目鑒定和專利認證成了書架上的檔案。如何避免這種尷尬？周振的暨南大學教授和禾信儀器董事長兩個身份幫了大忙。研究者與創業者的角色，讓周振打通了科研成果轉化的“最后一公里”，實現了政府引導、高校科研成果、市場前沿、用戶應用及社會貢獻的無縫對接，形成服務地方經濟社會、創新驅動發展的機制。

他首次提出“政產學研用金”相結合的我國質譜儀器產業化發展道路，通過實踐走出一條“政府引導、企業作為創新主體、高校及研究所參與、社會資金與項目資金組合”的尖端科學儀器技術創新創業道路。

他依托暨南大學牽頭組建獨立的質譜儀器與大氣環境研究所，已成為我國質譜研發型碩士、博士的培養基地以及多項質譜儀器及應用原創技術的發源地；

創立并發展了我國唯一的專注質譜儀器的產業化基地——廣州禾信儀器股份有限公司，該公司為目前全國唯一質譜產品年銷售超過億元的國家級高新技術企業，完成新三板掛牌，成為行業標桿；

建立我國第一個專業飛行時間質譜儀器正向研發平臺，擁有2個廣東省工程技術中心、2個環保廳工程技術中心、1個院士工作站、1個博士后工作站；

系統培養本土化高端質譜研制和產品化專業技術人才超過20名，主要成員入選創新人才推進計劃一重點領域創新團隊（科學儀器界唯一），成為推動我國質譜儀器及應用技術發展的中堅力量；

與俄羅斯科學院能源問題研究所、德國吉森大學、美國新墨西哥州立大學、美國加利福利亞大學圣地亞哥分校、島津公司上海研究所等國際一流質譜研究機構長期合作……

2011年，禾信儀器牽頭啟動國家重大科學儀器設備開發專項，吸引了14家知名大學和研究所參與，研發國內首臺廣泛用于制藥、臨床試驗等領域的新型高分辨率雜化質譜儀——當時，由一家民營企業牽頭國家重大科學儀器設備開發專項，并不多見。

核心技術買不來。“做中國人的質譜儀”的初心，讓周振雖篳路藍縷，卻矢志不移——

“我喜歡專心做一件事情。尤其是質譜儀器，一個人用一輩子來鉆研并不為過。”

周振，暨南大學質譜儀器與大氣環境研究所所長、博導，廣州禾信儀器股份有限公司董事長。國家“千人計劃”特聘專家，入選國家“百千萬人才工程”“廣州市創業領軍杰出人才”“南粵百杰培養工程”等，廣東省五一勞動獎章獲得者，國務院政府特殊津貼專家。

他專注質譜儀器研制及應用研究，建立中國第一條質譜儀器生產線，創建第一個中國飛行時間質譜產業化基地；作為我國高分辨飛行時間質譜儀器研發的開拓者，創建新時期中國第一家專業質譜公司，使我國成為少數掌握高分辨飛行時間質譜技術的國家之一；研制出國內首臺大氣壓基體輔助激光解析離子源高分辨飛行時間質譜儀、全球首臺基于飛行時間質譜技術的金屬殘余氣體檢測儀、國內現階段最復雜的高端商品化大型儀器；自主培養我國首個質譜研發型團隊，入選國家創新人才推進計劃一重點領域創新團隊（科學儀器界唯一）；建立2個省部級工程技術中心；自主開發了大氣環境PM_2.5在線監測質譜儀、在線揮發性有機物VOCs質譜儀等十余款產品，技術指標均達到國際先進水平，產品入選國家“十一五”、“十二五”重大科技成就展，企業年產值過億元，應用于國內90多個城市，成為中國質譜儀器標桿企業。