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坚守初心 始终追随ICP-MS研发之梦——访德国耶拿ICP-MS首席技术官Iouri Kalinitchenko

德国耶拿发布时间:2019/11/19 15:53 点击: 加载中..

  仪器信息网讯 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)是20世纪80年代发展起来的一种无机元素分析技术,其拥有低检出限、动态线性范围宽、干扰少、精密度高、速度快等特点,经过三十多年的发展,该技术的性能也得到了大幅的改善与提升。随着激光刻蚀(LA)、高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)为代表的联用及形态分析技术的快速发展,ICP-MS在包括能源、地质、材料、环保、生物医学、食品、国土安全等诸多领域的应用得到进一步拓展。据了解,截止目前,ICP-MS全球仪器装机量在10000台以上,已成为销量增长最快的无机元素分析仪器之一。

  作为ICP-MS领域的知名供应商,德国耶拿ICP-MS生产线起源于瓦里安公司:1988年,瓦里安公司推出了其第一台ICP-MS;并于2003年,推出了800系列,但当时该系列产品没有配备碰撞反应池技术;随后在2005-2008年期间,瓦里安公司推出了配备碰撞反应池技术的820系列;2010年,安捷伦收购瓦里安时受到反垄断法限制,于是布鲁克顺势收购了瓦里安的ICP-MS业务,并推出了M90系列产品;由于该产品线与布鲁克原有产品线重合度不高,收购效果不佳,2014年,耶拿提出了收购意向,并于同年,德国耶拿收购了布鲁克的ICP-MS产品线。作为交易的一部分,耶拿不仅取得了ICP-MS产品线的全套技术和知识产权,此外,还将布鲁克ICP-MS生产、销售、市场、服务等整个团队转移过来,实现了无缝衔接。

  Iouri Kalinitchenko是全球电感耦合等离子体质谱仪领域著名学者和专家,在ICP-MS领域有着众多的技术发明成果和技术专利,其中 “90度离子反射镜”技术一经推出,即将灵敏度提高100倍。如今担任德国耶拿公司ICP-MS首席技术官的Iouri Kalinitchenko,还亲身见证了这条ICP-MS产品线的曲折发展。

  在Iouri来华参加第十八届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA 2019)期间,仪器信息网编辑对他进行了采访,并就其“用心呵护”的ICP-MS产品技术的发展历程、未来趋势、应用热点等话题展开了对话交流。

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  德国耶拿公司首席技术官 Iouri Kalinitchenko

  虽“一波三折”却“矢志不渝”

  在1997年,Iouri加入了瓦里安公司,参与到ICP-MS相关研究工作中,自此他彻底“爱上”了ICP-MS。由于付出了大量的心血在ICP-MS产品上,Iouri 称之为自己的“孩子”。“作为专利技术的发明者,我选择跟随我的‘孩子’一起成长。”对这条ICP-MS生产线的一路跟随,见证了它的变迁,Iouri对这三家公司也有着自己的认识,“我所能感受到的是:三家公司都有各自不同的风格,瓦里安的研发能力最强、布鲁克侧重商业,而德国耶拿最注重质量。”

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  Iouri与ICP-MS的缘分,早在 1980年他上大学时就结下了。在乌克兰的基辅国立大学学习期间,Iouri就开始了质谱仪器的学习、设计、搭建并测试。1992年,Iouri移民到澳洲后,在拉筹伯大学担任研究员,在此期间,他从事了电子引起半导体表面粒子解吸的相关研究内容,在5eV-200eV电子能量范围内搭建了与四极杆质量分析器相连的电流枪,用于解吸离子与中性粒子。直到1997年,Iouri加入了瓦里安公司,当时的瓦里安公司刚刚启动了一个ICP-MS的新项目,Iouri担任了负责等离子体、接口、离子光学、质量分析、检测系统、真空等技术的科学家。

  如今,德国耶拿公司的ICP-MS生产线拥有两支研发团队,一个团队在澳大利亚,主要是原瓦里安公司的研发成员组成,从事尖端的、前沿的概念性新技术研究;另一团队在德国耶拿总部,支持ICP-MS的研发成果产业化转化。Iouri目前主要负责前端技术研究工作。

  最自豪——“90度离子反射镜”技术

  Iouri耕耘ICP-MS仪器技术设计及应用拓展相关工作已有二十多年的时间,共申请了9项个人发明专利技术,其中与ICP-MS相关的有6项,包括最早用于ICP-MS上的90度离子反射镜技术,以及第二代前置式碰撞反应池技术等。

  在这些发明专利中,Iouri本人最自豪的是90度离子反射镜技术。了解ICP-MS的都知道,灵敏度是ICP-MS最重要的参数之一,从仪器结构和设计上来说,离子透镜是影响仪器灵敏度高低最主要的部分,其作用是将离子传输到质量分析器前,将中性粒子和光子,中子等干扰去除掉,有效降低仪器的背景噪声水平。

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  Iouri发明的“90度离子反射镜”专利技术

  1998年,Iouri研制出了“90度离子反射镜”技术,至今仍应用在耶拿ICP-MS上。Iouri回忆道,“该技术是我发明的第一个专利技术,当时为了找到离子最佳的偏转角度,我做了大量的计算和试验,最终确定为90度。”该技术最早设计和实现了90度反射离子镜,使离子在静电场的作用下,三维聚焦进入质量分析器,完美的消除了干扰。“这项专利技术推出时,将当时的ICP-MS灵敏度提升了100倍。”Iouri自豪地说到,“我们并不担心它失效,因为这个专利还‘隐藏’着另外一个专利技术。”

  不仅如此,耶拿的PQMS是目前市场上唯一将碰撞反应池前置的ICP-MS仪器,该设计发明于2004年,将碰撞反应气引入到ICP-MS接口部分,在离子反射镜前进行碰撞反应,从而避免中性粒子或副产物进入检测系统,消除干扰的同时不影响其他元素的灵敏度,更能实现简便、快速运行系统。

  “切换速度快,在每天样品量超过1000个的实验室,这一优势体现的更加明显。”Iouri介绍到,在欧洲一家实验室,检测一个样品需要30多美金,对实验室来说,每一秒钟都很重要。

  此外,Iouri还有一些其他重要的专利技术,包括2001年发明了从等离子体中提取高压离子束的技术、2002年发明了S型预杆技术、2003年发明了耐污染的四极杆质量分析器……

  正是Iouri对ICP-MS研发技术的不断深入,打造了如今德国耶拿ICP-MS不俗的产品技术实力和品牌影响力。

  展望未来——更“高”更“快”更“全”

  应用于生物医学、单细胞/单颗粒分析等领域是当前ICP-MS的热点,对此,Iouri谈到,在生物医药领域,ICP-MS对于金属元素的靶点研究将是未来非常重要的细分市场之一,相信未来ICP-MS将会更多地涉及临床药物、药包材以及辅料的金属元素检测。此外,纳米技术及其潜在应用的快速发展,也引发了人们对纳米粒子在健康方面可能产生负面影响的顾虑,因此,检测纳米粒子的分析方法变得越来越重要。

  而用于生物医学和单细胞/单颗粒分析的ICP-MS,在信号采集方面必须更加灵敏和快速。Iouri非常看好ICP-MS在生物医学、纳米粒子等领域的应用前景,介绍到,耶拿正在积极开发该分析方法和技术,并将于近期推出单细胞、单颗粒分析的ICP-MS系统,可实现5微米纳米颗粒的定性与定量检测。

  经过三十多年的发展,ICP-MS仪器技术已经相对成熟。Iouri认为,未来ICP-MS或将在软件优化、元素分析速度提高等方面取得突破。目前ICP-MS主要是顺序检测,将来的发展趋势将会是快速、高精度、高灵敏度、同时检测所有元素。同时,ICP-MS也将会走入更多的常规实验室。

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德国耶拿ICP-MS产品经理高尔乐博士(左)、Iouri Kalinitchenko(右)


采访编辑:刘丰秋

后记:

  虽然作为一名工程师,更愿意谈技术话题,但是Iouri也指出,虽然我们的技术很先进,但是一个产品的成功也需要市场宣传、商业运作等,耶拿公司目前急需的是让客户,尤其是让中国客户知道:耶拿公司不但拥有出色的AAS,还有非常优秀的ICP-MS。


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