北裕儀器陳凡：氣相分子吸收光譜的前世今生

　　--訪上海北裕分析儀器股份有限公司總經理陳凡

　　2016年9月，上海北裕分析儀器股份有限公司（以下簡稱“北裕儀器”)在全國中小企業股份轉讓系統(俗稱“新三板”)成功掛牌。作為全球為數不多的，致力于發展氣相分子吸收光譜法的企業之一，北裕儀器能夠掛牌新三板，與其多年來堅持對氣相分子吸收光譜的推廣，并且在氣相分子吸收光譜領域占有較大的市場份額有密不可分的關系。什么是氣相分子吸收光譜？它如何發展起來？北裕儀器做了哪些工作？近日，分析測試百科網采訪了北裕儀器總經理陳凡。

上海北裕分析儀器股份有限公司總經理 陳凡

　　氣相分子吸收光譜的前世今生

　　氣相分子吸收光譜法的理論基礎是朗伯-比爾定律。氣體分子在不受外界影響的情況下，通常處于相對穩定的狀態，稱之為基態氣體分子。如果這些氣體分子接受到特定波長的光輻射時，很容易產生相應的分子振動。依照上述理論，在測定時，通過特定的化學反應，將被測成分轉化為對應的某種氣體，選擇合適的波長，氣態分子對該特征波長的分子振動吸收與濃度成正比，從而得出被測成分的含量。

　　理論上來說，氣相分子吸收光譜法即是把待測成分轉化為氣體，再進行測定。以水中的氨氮測定為例，目前的環境保護標準有水楊酸分光光度法、納氏試劑分光光度法以及氣相分子吸收光譜法等。與氣相分子吸收光譜法相比，其它方法存在受干擾較多、使用的試劑毒性較大、方法繁瑣等問題。因此，在環境水的測定中，氣相分子吸收光譜法具有很明顯的優勢。

　　上世紀70年代，該理論在國外被提起；但該方法并未引起國外儀器企業的注意，僅停留于理論層面。

　　陳凡介紹，上世紀80年代，吉林大學教授張寒奇等學者開始氣相分子吸收光譜法的研究。20世紀90年代后期，上海分析儀器廠組織吳洪池等人在1999年設計出了第一代氣相分子吸收光譜儀樣機，并委托上海自立儀器廠代工生產，自此誕生了世界上第一臺商用的氣相分子吸收光譜儀GMA2000。由于沒有標準的支持，市場沒有打開，上海分析儀器廠中止了該項目。

　　2005年，上海寶鋼環境監測站向國家環保總局申請制定“氣相分子吸收光譜法”測定氨氮、總氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮那、凱氏氮、硫化物等6項標準，在時任寶鋼監測站站長白凌的全力推動下，該項目得以立項實施，于2006年1月1日執行。

　　從檢測到儀器再到技術創新完善產品

　　同濟大學環境科學專業碩士畢業之后，陳凡進入了寶鋼環境監測站。在全世界首先使用并推廣氣相分子吸收光譜儀的“大本營”，陳凡認為氣相分子吸收光譜法有其獨到的方法優勢，雖然和該方法配套的儀器在使用上不方便，但是如果重新開發設計配套的儀器，應該可以推動這個細分行業的發展。受到該技術的吸引，2007年，陳凡辭職準備與人合伙創業。

　　創業并不容易，合作談判未成。經歷了許多波折，陳凡自己投入到氣相分子吸收光譜儀的研發中。陳凡介紹，在寶鋼環境監測站的工作經歷使他對氣相分子吸收光譜的工作原理非常了解，但同時，也發現了當時的商品化儀器存在前處理麻煩、自動化程度低、容易漏氣、測量結果不穩定等問題。陳凡不懂電子、不懂機械，從零開始，困難重重。但因在寶鋼期間接觸過多種世界領先的各類儀器，意識到可通過借鑒國外現有先進技術，結合氣相分子吸收光譜法，創造出全新一代的自動化氣相分子吸收光譜儀。陳凡把自已的設想，請專業人士協助開發，經無數實驗，幾經改進，終開發出了屬于自己的第一臺氣相分子吸收光譜儀，并申請了發明ZL，“北裕環保”得以成立。

北裕儀器氣相分子吸收光譜儀發明ZL證書

　　北裕儀器持續在研發上加大投入，逐個技術攻破，堅持創新。經過多次重大技術突破后，氣相分子吸收光譜儀逐步實現儀器的自動化和高效率等功能。期間北裕儀器獲得近20項ZL技術和獨有技術，其中包含氣相分子細分行業中僅有的2項發明ZL（《一種氣相分子吸收光譜儀》ZL號為200910049514.5，《一種氨氮快速氧化方法及其裝置》ZL號為201210086892.2），20余項實用新型ZL、2項軟件著作權等。

　　北裕儀器推出系列產品

　　北裕儀器先后推出了32XX系列和33XX系列的氣相分子吸收光譜儀，目前北裕儀器主推33XX系列產品，有3370型、3376型、3386M型和3386T型等4款氣相分子吸收光譜儀，其中3370型采用氘燈為光源，3376型、3386M、及3386T型采用空心陰極燈作為光源，配合自動燈架，可以實現轉燈位置自動切換，并自動微調空氣陰極燈對焦。其中3386M型、3386T型是在原3386型的基礎上分別增加了高錳酸鹽指數（氣相分子吸收光譜儀法原理）和土壤中三氮的檢測功能；同時推出了CGM800高錳酸鹽指數分析儀（氣相分子吸收光譜儀法原理）及TRN1500土壤中三氮分析儀等兩款專用分析儀。

　　為了豐富北裕儀器的產品生產線，2017年6月，北裕儀器隆重推出不同于氣相分子吸收光譜法原理的兩款全新產品：

　　新品一：全自動高錳酸鹽指數分析儀（滴定法原理），型號為CGM400，該產品完全按照GB11892和GB5750.7中操作步驟設計，該產品采用了獨創的仿生學顏色識別技術判斷滴定終點，模擬人眼對顏色變化的識別；同時采用了獨創的智能機械手臂抓取技術，完全模擬人的操作；該產品填補了國內外空白，首次將該國標方法中手動滴定實現了儀器自動化，解決了批量樣品分析因人手不夠的難題。

　　新品二：全自動電化學分析儀，型號為ECA200，該產品不僅可以全自動測定水樣中的pH值、電導率和溶解氧等，還可以同時完成3個參數的分析，整個分析過程由儀器自動完成。

　　高錳酸鹽指數和電化學分析的應用范圍遠遠大于氣相分子吸收光譜儀，這兩款新產品的推出將迅速擴大北裕儀器市場范圍，快速做大企業規模，最終實現做強的目標。

氣相分子吸收光譜儀

 高錳酸鹽指數分析儀

　　行業重大貢獻

　　北裕儀器在氣相分子細分行業發展中敢于創新，勇于進取，為該細分行業的發展作出了巨大貢獻：

　　重大貢獻一：北裕儀器首次將流動注射進樣技術引入到氣相分子吸收光譜儀中，實現了氣相分子吸收光譜儀由原來手動進樣變成儀器完全自動進樣，實現了儀器全自動化分析。

　　重大貢獻二：北裕儀器成功研發出利用半導體制冷技術的除水裝置，改變了十幾年來一直采用無水高氯酸鎂作為干燥劑干燥技術，由于干燥材料在做完20個左右的樣品時就需要更換，干燥劑更換起來非常不方便，更換后會影響儀器氣路的氣密性，因此半導體制冷技術的應用，大大提高了儀器操作的方便、簡單、快速、自動化等優點。

　　重大貢獻三：北裕儀器獲得發明ZL的氨氮快速在線氧化技術，氧化時間由原來的半小時變成了瞬間，極大提高了樣品分析效率；該技術的應用極大推動了氣相分子吸收光譜儀在環保行業的推廣使用。該項貢獻意義深遠，大部分用戶購置氣相分子主要還是用來測定氨氮，以前的設備氨氮測定過于麻煩，一個樣需要30分鐘以上，而選用快速氧化技術，可以將單個樣品的測定時間縮短為3~4min，效率提升了10倍左右，可以說這個貢獻挽救了搖搖欲墜的氣相分子細分行業，并發揚光大。

　　重大貢獻四：北裕儀器聯合上海市計量院、浙江省計量院等單位，建立了《氣相分子吸收光譜儀校準規范》，從此該儀器在計量時可以出具《校準證書》，這個意義對于專業實驗室影響很大，專業實驗室都要求計量儀器在使用前必須得到第三方機構出具檢定報告或者校準證書。而在此之前，要么不能出具報告，要么只能出具效力不高的《檢測報告》。該項標準的出現，使得氣相分子吸收光譜儀在環保監測、第三方檢測等行業迅被速推廣。

　　重大貢獻五：全國近20個省級環境監測中心（站）采購使用了北裕儀器生產的氣相分子吸收光譜儀，省級監測中心（站）的普及使用極大推動了氣相分子吸收光譜儀在全國地級市、縣級市環境監測站的推廣使用，并帶動在水文水利局等行業推廣使用。在氣相分子行業，北裕儀器引領氣相分子行業向前快速發展，自己也在發展中得到很多受益。根據公開的招投標信息，北裕市場占有率約90%。

　　抓住機會 拓展領域

　　談到未來的規劃，陳凡介紹，北裕儀器未來的市場戰略是形成6-7個核心產品，能夠在國內市場甚至世界市場內排到前3位。北裕儀器會堅持專注于分析檢測儀器的研發、生產和制造。也因此，原先的北裕環保更名為北裕儀器，北裕儀器將把視野從環保拓展到其他領域，如醫療、疾控、物性測試等。

　　【記者觀察】氣相分子吸收光譜技術，是我國的原創性儀器品種，其意義不亞于原子熒光。但該技術目前僅在環境行業得到推廣，在其它需要水質監測的行業還沒有得到推廣和應用。如果您是其它行業的專家、學者，筆者呼吁您認真地了解和認識這項技術，幫助這項技術打開更廣闊的應用天地。因為，它是我國的原創分析儀器；它還可以解決很多水質分析的難題。

　　如果大家讀過《源創新》，我們可以這樣類比，臧平安先生、上分、更早的學者們，在氣相分子吸收光譜中發揮了“始創新”的作用。而陳凡和北裕儀器，在氣相分子吸收光譜中發揮了“源創新”的作用。陳凡是應用出身，他深愛這項技術，渴望把這項技術真正發揚光大。他不斷從應用角度出發，反復解決應用的難題，終于在環境行業打開了一條光明的道路。

　　我國的又一項分析儀器技術，是國際原創的，這令我們每個分析測試和科學儀器行業的從業者非常振奮。衷心祝愿北裕儀器和其它推廣氣相分子吸收光譜的企業，更多的科學工作者，能夠團結在一起，把這項中國原創的分析儀器品類，繼續發揚光大。