科學儀器是人們感覺器官的延伸,是人們認識世界獲取信息的重要工具,在當今人類向宏觀宇宙和微觀分子原子甚至“亞基本粒子”世界進軍的過程中科學儀器更是*的工具,它是許多重要而寶貴的信息的源頭。

   分析儀器是科學儀器的重要組成部分,它所測量或所獲取的主要是物質(zhì)的質(zhì)和量的信息。以一切可能的(化學的、物理的、生物醫(yī)學的、數(shù)學的等等)方法和技術(shù),利用一切可以利用的物質(zhì)屬性,對一切需要加以表征、鑒別或測定的物質(zhì)組分(包括無機和有機組分)及其形態(tài)、狀態(tài)(以及能態(tài))、結(jié)構(gòu)、分布(時、空)等進行表征、鑒別和測定,以求對樣品所代表的問題有一個基本的了解。這是當今分析科學也是分析儀器發(fā)展所面臨的任務。

    錢學森院士曾深刻地指出:“新技術(shù)革命的關鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù)由測量技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測量技術(shù)是關鍵和基礎。”分析儀器作為zui重要的測量技術(shù)自然是信息技術(shù)的重要組成部分。分析儀器工業(yè)因此也是實實在在的高技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)。和其它信息產(chǎn)業(yè)一樣,在新的世紀里,分析儀器也將迎來一個欣欣向榮的新局面。

1 分析儀器的發(fā)展是現(xiàn)代科學、經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎和推動力之一

1.1 科學儀器是現(xiàn)代科學發(fā)展的基礎,科學儀器的創(chuàng)新是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要內(nèi)容

    早在一百多年前,的化學家門捷列夫就曾說過:“科學是從測量開始的。”沒有準確的測量就談不上科學,而準確的測量離不開儀器。如果翻開科學發(fā)展史看一看就不難發(fā)現(xiàn),許多重要的科學分支實際上是從某項重要的科學儀器裝置(instru2mentation)的研制成功開始建立和發(fā)展的。例如,極譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了極譜學;色譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了色譜學;光譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了光譜學;質(zhì)譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了質(zhì)譜學。“Nothing begets good science like development of agoodinstrument.”。當然,這些科學的發(fā)展壯大也離不開相應儀器的不斷改進和提高。沒有高分辨率的光譜儀,我們就不可能研究各種元素及其同位素光譜的超精細結(jié)構(gòu),也就難以得到相應的知識,建立起完整的相應的理論體系。因此,儀器的發(fā)展是現(xiàn)代科學發(fā)展的基礎。正如1992年諾貝爾獎獲得者R.R.Ernst所說:“現(xiàn)代科學的進步越來越依靠儀器的發(fā)展。”但是,知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新也不能*依賴于購置和使用新式的儀器。實際上,真正原創(chuàng)性的重大知識創(chuàng)新是不可能通過購置新式儀器取得的。李遠哲先生是因為建立了世界上*套分子束實驗裝置,觀察到了前人從未觀測到的實驗現(xiàn)象才獲得諾貝爾獎的。任何人再用他的裝置或第二套類似的裝置做出類似的工作,顯然其貢獻已不可能與他相比。正因為如此,在諾貝爾物理和化學獎中約有三分之一是獎給那些在分析測試儀器方面作出重大原創(chuàng)性貢獻的科學家的。由此可見,科學儀器的創(chuàng)新是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要組成部分,正如王大珩院士所說:“能不能創(chuàng)造高水平的科學儀器和設備體現(xiàn)了一個民族、一個國家的創(chuàng)新能力。發(fā)展科學儀器設備應當視為國家戰(zhàn)略。”

1.2 分析儀器的發(fā)展是現(xiàn)代社會和經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力之一

    當今社會已進入知識經(jīng)濟社會。經(jīng)濟的化導致了各國間激烈的經(jīng)濟競爭,而這一競爭的核心是科技競爭,誰在科技上高出一頭誰就能在競爭中占據(jù)上風或*,否則就會受欺侮。而要發(fā)展高科技,就必須要有強大的科學儀器工業(yè)作基礎。許多關鍵儀器是有錢也買不到的。

    科學儀器特別是分析測試儀器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中*的一部分,并且起著“指導者”和“把關者”的作用。為保證質(zhì)量和生產(chǎn)安全,各種工業(yè)生產(chǎn),特別是連續(xù)自動化生產(chǎn)都離不開關鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控,這是*的事實。根據(jù)美國國家標準化技術(shù)研究所(NIST)的統(tǒng)計,美國在20世紀90年代初每年用于質(zhì)量控制分析的費用已達500×10⁸美元,每天要進行2.5×10⁸次分析。嚴格的分析檢測使美國大多數(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量都穩(wěn)定在一流水平上,為美國在經(jīng)濟競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位,奠定了牢固的基礎。美國商業(yè)部的評估報告也指出,占工業(yè)總產(chǎn)值4%的儀器工業(yè),實際上影響著美國至少66%的國民生產(chǎn)總值。

    分析儀器在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、打擊假冒偽劣產(chǎn)品、打擊違法犯罪、走私和恐怖主義等經(jīng)濟和社會活動中是人們手中的強大技術(shù)武器。分析儀器在保障人類健康生活、監(jiān)控病人病情、預防災害發(fā)生等方面也都起著重大的作。

2 分析儀器的微型化和智能化

隨著算機技術(shù)、微制造技術(shù)、納米技術(shù)和新功能材料等高新技術(shù)的發(fā)展,分析儀器不但會具有越來越強大的“智能”,而且正沿著大型落地式→臺式→移動式→便攜式→手持式→芯片實驗室的方向發(fā)展,越來越小型化、微型化、智能化,以至出現(xiàn)可穿戴式(wearable)或甚至不需外界供電的植入式(implanted)或埋入式(embedded)智能儀器。這是因為計算機技術(shù)正經(jīng)歷著翻天覆地的變化。隨著分子計算機、DNA計算機、光子計算機、量子計算機等的不斷推出,計算機也將越來越微型化。計算機(電腦)與人腦的結(jié)合將不再是一個夢。帶有植入式電腦的人的智能將大大超過不帶電腦的“自然人“。而分析儀器和計算機的界限也將變得模糊,許多分析儀器實際上就是具有某種分析檢測功能的計算機,就象現(xiàn)今電子詞典一樣,你說它是“詞典”還是“計算機”?將來有一天,帶有植入式DNA分析儀或其它分析儀的人將隨時隨地有可能診斷自己可能出現(xiàn)的病變,并可通過無線互聯(lián)網(wǎng)向zui的專科醫(yī)院求助,防患于未然,從而大大延長人的壽命。同樣道理,分析儀器在生產(chǎn)和社會活動的各個環(huán)節(jié)也將可以發(fā)揮類似的作用,從而造福于整個人類。