質(zhì)譜儀器具有精準(zhǔn)的定性、定量分析能力，是獲取物質(zhì)成分、確定成分質(zhì)量，認(rèn)識和探索客觀規(guī)律，進(jìn)行基礎(chǔ)研究不可或缺的高效工具。質(zhì)譜儀器應(yīng)用場景涵蓋了約60%以上的國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，屬于國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，質(zhì)譜儀器不斷地升級迭代，并以其高特異性、高精準(zhǔn)性、高通量的特點(diǎn)，成為科學(xué)突破與技術(shù)創(chuàng)新的必備條件，是從源頭和底層解決關(guān)鍵技術(shù)問題，加強(qiáng)我國基礎(chǔ)研究的重要手段[1]。工信部制定的《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南》，明確將質(zhì)譜分析檢測技術(shù)列為具有應(yīng)用基礎(chǔ)性特點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)。

隨著我國科學(xué)研究的高質(zhì)量發(fā)展，質(zhì)譜儀器快速增長的市場需求，與研發(fā)生產(chǎn)較低水平的供給現(xiàn)狀，產(chǎn)生了較大的結(jié)構(gòu)性矛盾，高端質(zhì)譜儀器嚴(yán)重依賴進(jìn)口，面臨著“卡脖子”的現(xiàn)實(shí)風(fēng)險(xiǎn)。國產(chǎn)替代和自主可控，成為我國質(zhì)譜儀器創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。國家市場監(jiān)管總局《關(guān)于計(jì)量促進(jìn)儀器儀表產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2035年，國產(chǎn)儀器儀表的計(jì)量性能和技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到國際先進(jìn)水平，突破一批關(guān)鍵技術(shù)，涌現(xiàn)一批具有領(lǐng)先測量水平和研發(fā)設(shè)計(jì)能力的儀器儀表創(chuàng)新企業(yè)。

近年來，針對質(zhì)譜類典型儀器技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究層出不窮[2]。如傅里葉變換離子回旋質(zhì)譜[3,4]、二次離子質(zhì)譜[5]、離子阱質(zhì)譜[6]、四極桿質(zhì)譜[7]、飛行時(shí)間質(zhì)譜[8]等儀器的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。本文將在概述質(zhì)譜儀器發(fā)展歷程和產(chǎn)業(yè)布局的基礎(chǔ)上，分析我國高校和科研院所質(zhì)譜儀器配置現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的困境，并針對質(zhì)譜儀器自主研發(fā)提出策略和建議。

1 質(zhì)譜儀器概況

1.1 質(zhì)譜儀器發(fā)展概況質(zhì)譜儀器的基本工作原理是將樣品分子或原子電離為帶電離子，檢測后得到質(zhì)荷比（m/z）與相對強(qiáng)度質(zhì)譜圖，對分析物進(jìn)行定性和定量的分析。同位素的發(fā)現(xiàn)、原子量的精確測定、元素和分子結(jié)構(gòu)特性的確立等重要成果發(fā)現(xiàn)均離不開質(zhì)譜儀器。近百年來，已有十余位科學(xué)家因其在質(zhì)譜儀器原理及應(yīng)用方面的卓越貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾獎（表1）。

表1 與質(zhì)譜原理及技術(shù)發(fā)展相關(guān)的諾貝爾獎項(xiàng)

1.2 質(zhì)譜儀器結(jié)構(gòu)及技術(shù)發(fā)展質(zhì)譜儀器一般由進(jìn)樣系統(tǒng)（Inlet System）、離子源（Ion Source）、質(zhì)量分析器（Mass Analyzer）、檢測器（Ion Detector）、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Computer）五部分構(gòu)成（圖1）。分析物通過進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)入到離子源離子化，產(chǎn)生帶電的物質(zhì)離子，然后進(jìn)入質(zhì)量分析器，按照離子的質(zhì)荷比依次到達(dá)離子檢測器進(jìn)行檢測，最后形成分析物的圖譜[9]。其中，離子源、質(zhì)量分析器是整臺儀器的核心部件。

圖1 質(zhì)譜儀器的主要結(jié)構(gòu)組成