光电直读光谱：“新突破”还是“华丽退场”？

随着光电技术的发展，光电直读光谱仪成为光谱技术重要发展领域，为近现代的材料科学及其他科学领域的发展做出了重要贡献。世界上第一台商品化光电直读光谱仪于1946年问世，到目前已经70多年。如今，光电直读光谱分析已成为一项成熟的分析技术，几乎所有的钢铁企业、有色金属企业、铸造及机械加工企业，以及其他采用金属及其合金进行加工的行业都利用光电直读光谱仪进行生产过程及产品质量控制。

光电直读光谱仪作为一款应用非常成熟的产品，目前发展如何，未来又“何去何从”？带着这些问题，仪器信息网邀请天瑞仪器的产品经理张明亮向读者介绍公司的光电直读光谱产品特点以及其对光电直读光谱技术未来发展趋势等的看法。

天瑞仪器产品经理张明亮

仪器信息网：过去10年，光电直读光谱有哪些重要的技术进展？贵公司在光电直读光谱技术方面有哪些发展？

张明亮：光电直读光谱是一项比较成熟的光谱技术，过去10年，其检测器由原来的CCD镀膜技术，升级为CMOS，极大提高了全谱光电直读的检测水平。仪器检测元素由原来的常规元素，增加了N元素的检测，O、H元素也有一部分厂商在积极研究。国外一些厂商通过优化火花电源，实现元素化合形态的测试，比如酸溶铝和酸不溶铝的测试。

我公司光电直读光谱技术开始于2009年，当时中国正经历产业升级，对金属产品的需求及品质要求越来越高，光电直读光谱仪在其中扮演了企业品检员的角色。光学系统技术分别经历了罗兰圆光学系统、平场光学系统，以及后期的CT光学系统及中阶梯光谱光学系统（手持光谱仪）。检测器技术经历PMT、CCD、CMOS产品的更替，检测限覆盖高端、中端和低端产品。火花电源技术由原来的模拟电源，升级为现在的数字程序控制电源。每一小步的提高都带来了应用领域的扩展，给客户提供优异的测试数据和测试体验。

仪器信息网：贵公司近期主推产品有哪些？相比其他元素分析仪器，光电直读光谱仪有哪些优势/劣势？

张明亮：目前我公司的主推产品为OES1000（通道型光电直读光谱仪）和OES8000S（全谱型光电光谱仪）。OES1000采用1m焦距光栅，一级线色散率达到了0.46nm/mm的高分辨率，探测器采用PMT（光电倍增管），检出限达到Xppm及0.Xppm的量级。OES8000S分辨率居中（400mm焦距），仪器小型化，为当前主流光学系统，全谱技术，可以任意添加通道，进行定量和半定量分析。丰富的光谱谱线，每种元素都有很多分析谱线，避免光谱干扰给分析带来困扰，给企业金属产品研发带来了无尽的可能。

OES1000（通道型光电直读光谱仪）

OES8000S（全谱型光电光谱仪）

测试99.99%高纯金属，实验室常规使用ICP-OES、ICP-MS等仪器，需要溶样等前处理，测试步骤复杂。光电直读光谱仪只需要对样品表面进行抛光，就可以实现元素的快速分析。比如我公司的OES1000光电直读光谱仪可以满足部分客户的需要，行业使用替换率也越来越高。但是光电直读光谱仪属于原子发射光谱仪，只能对金属（导电）产品进行测试，影响了光谱仪在土壤、矿石、油料等非金属领域的发展。

仪器信息网：光电直读光谱主要应用于金属及合金行业，未来有哪些可以拓展的领域？贵公司对于光电直读光谱业务制定了哪些计划？

张明亮：作为一款应用非常成熟的光谱仪产品，各个厂商基本上已经停止了新产品的研发，主要是做产品优化以及扩展新的应用领域。根据我公司的战略要求，将在光电直读光谱仪基础上衍生相关的光谱仪产品。

未来几年，我认为光电直读光谱技术（不一定是光电直读光谱仪）将应用在新能源汽车、航空航天、轨道交通（高铁）、军工等行业的上游材料供应商以及材料研发机构。这些行业是未来很长一段时间的热门产业，而且对材料的品质要求都很高。相对于ICP-OES、ICP-MS等化学方法或者XRF无损测试，光电直读光谱技术在精度、样品前处理及时间成本上要优异很多。

仪器信息网：您认为目前国产光电直读光谱与进口先进水平是否有差距？光电直读光谱应该如何走出自己独树一帜的道路？

张明亮：我认为现在国产光电直读光谱与进口品牌之间差距已经不大，主要体现在三个方面：一是电路可靠性，经过多年的持续改进优化，国产光谱仪的故障率已经很低；二是数据稳定性，和国外一流厂商还有一些差距，但差距已经缩小了很多。做为国产品牌，我们测试数据会在很多时间和国外光谱进行比较，重复性（短期稳定性）已经和国外厂商基本接近，稳定性（长期稳定性）和国外一流厂商相比仍有不足，比如同样的产品，同样的使用频率，一个月内，国产仪器的校正次数比国外的多几次；三是结构合理性，国外品牌一般是5年发布一个产品型号，国内5年能够发布3-5款，甚至更多，就是因为结构不合理及部分电路优化而进行的产品迭代。

未来光电直读光谱仪将在很长一段时间内处于技术停滞状态，直到检测器或者等离子体电源等出现新的技术突破；或者被一种新的技术所替代，像之前的摄谱仪一样，逐渐退出历史舞台。LIBS（激光诱导击穿光谱仪）技术既可以分析金属，也可以分析非金属材料，可以做成手持便携机，可以做成在线分析仪器，原理都是基于原子发射光谱仪，没有完全替代的原因是脉冲激光器成本，稳定性等因素，导致LIBS还不是很成熟，国内外有些厂商已经将LIBS技术成熟的应用于某些细分领域，取得了不错的效果，得到了好评。

光电直读光谱仪想要走出独树一帜的道路，主要从两方面来考虑：一是性价比，像XRF（X荧光光谱仪）等常用的光谱仪产品一样，技术发展到一定地步，一定走性价比路线；二是定制化，根据客户要求进行定制，可能光谱仪器只是整个系统解决方案的一部分。