業(yè)內(nèi)通常把分辨率在10000（FWHM）以上的質(zhì)譜稱為高分辨質(zhì)譜，主要包括雙聚焦磁質(zhì)譜、飛行時間質(zhì)譜、軌道阱質(zhì)譜及傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜。

圖：用于高分辨質(zhì)譜的四種質(zhì)量分析器

嫦娥五號月球樣品研究揭示月球演化奧秘

①月球研究

我國規(guī)劃2030年前建立國際月球科研站，需要把質(zhì)譜儀送到月球上探測地外生命，希望質(zhì)譜儀的分辨率更高、靈敏度更高、體積更小、質(zhì)量更輕。

月球樣品中元素含量與地球的不一樣，某些元素含量變高，干擾峰變強，希望二次離子質(zhì)譜的分辨率進一步提升。

②地質(zhì)礦產(chǎn)

地質(zhì)礦產(chǎn)中的伴生元素比較復(fù)雜，而且含量比較低，伴生元素及痕量元素的檢測特別需要高分辨質(zhì)譜。

③生命科學(xué)

目前生命科學(xué)研究已經(jīng)發(fā)展到了干細(xì)胞范疇，軌道阱質(zhì)譜也成為了蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)研究的必備利器，生命科學(xué)、藥物開發(fā)、臨床質(zhì)譜的未來發(fā)展，必然離不開高分辨質(zhì)譜。

④核工業(yè)

核工業(yè)必需的磁質(zhì)譜一直遭受國外禁運和技術(shù)封鎖，而核工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展急需發(fā)展自主高分辨磁質(zhì)譜。

⑤材料科學(xué)

  “上天入地”科技的飛速發(fā)展，地礦、半導(dǎo)體、高溫合金等領(lǐng)域?qū)Σ牧霞儍舳鹊母呔葯z測需求增多，因材料基體比較復(fù)雜，某些痕量或超痕量元素的測量需要高分辨質(zhì)譜。

      近年來，我國質(zhì)譜儀器市場需求日漸旺盛，同時，多個國產(chǎn)質(zhì)譜機種實現(xiàn)了商品化，并有了小批量生產(chǎn)和銷售。然而，國產(chǎn)高端質(zhì)譜儀的發(fā)展仍處于起步期，特別是高技術(shù)含量的高分辨質(zhì)譜產(chǎn)品至今空白，國內(nèi)市場長期依賴進口。

 圖：2020年中國質(zhì)譜儀器市場需求情況

①全球最大質(zhì)譜市場在中國

我國是全球最大的質(zhì)譜市場，卻也是國產(chǎn)占比最低的分析儀器市場。2020年我國進口質(zhì)譜儀器13889臺/套，銷售總額約105億元，占比92%，國產(chǎn)質(zhì)譜銷售額僅占8%。

②磁質(zhì)譜受國外禁運嚴(yán)重

磁質(zhì)譜市場規(guī)模不大，但受國外禁運最為嚴(yán)重，就目前數(shù)據(jù)來看，國外禁運的80%高分辨質(zhì)譜都是磁質(zhì)譜。

③FTICR獨家供應(yīng)商：布魯克

傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（FTICR MS）的最高售價超過1000萬，是目前最貴的高分辨質(zhì)譜，并且全球只有一家生產(chǎn)商——美國布魯克·道爾頓。

④賽默飛獨家專利：Orbitrap

靜電場軌道阱技術(shù)是美國賽默飛世爾的獨家專利，并推出了商品化的高分辨質(zhì)譜Orbitrap。目前Orbitrap幾乎成了軌道阱質(zhì)譜的代名詞，并對FTICR、TOF等高分辨質(zhì)譜產(chǎn)生了替代或刺激作用，市場存在一定壟斷態(tài)勢。

⑤二次離子質(zhì)譜開啟國產(chǎn)化之路

原來全球只有法國CAMECA和澳大利亞ASI生產(chǎn)大型二次離子質(zhì)譜。后來美國AMETEK收購了法國CAMECA，儀器售價從原來2000萬元漲到4500萬元，形成了技術(shù)壟斷。

     高分辨質(zhì)譜研發(fā)難度非常大，不止是硬件、軟件和數(shù)據(jù)庫，儀器的整體設(shè)計、加工工藝的精度也會增加攻關(guān)的難度。

①核心部件

o 研制高分辨質(zhì)譜需要攻克的難點很多，包括高精密質(zhì)量分析器、離子源、檢測器等。

o 儀器行業(yè)帶不動半導(dǎo)體器件，受制約最大的應(yīng)該是高壓、高速采集卡、低噪聲放大器等電子器件。

o 國內(nèi)的分子泵能否實現(xiàn)大流量？小流量的分子泵能否實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化？這些都是實實在在亟待解決的問題

②加工工藝

o 國內(nèi)質(zhì)譜研發(fā)多處于逆向開發(fā)階段，整機工程化能力不足，而高分辨質(zhì)譜對機加工工藝的要求非常高。

③工業(yè)設(shè)計

o 高分辨質(zhì)譜的整體設(shè)計經(jīng)驗不足，受限的加工精度可以通過良好的光學(xué)系統(tǒng)一體化設(shè)計補償。

④質(zhì)譜軟件

o 質(zhì)譜數(shù)據(jù)解析與挖掘較為復(fù)雜，Cytobank、FlowJo等100多種專業(yè)軟件多為國外開發(fā)。軟件開發(fā)涉及算法、架構(gòu)、數(shù)據(jù)挖掘等，國內(nèi)企業(yè)并不具備足夠的軟件人才及研發(fā)資金。

⑤高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫

o 相比高分辨質(zhì)譜，組學(xué)用戶更看重質(zhì)譜檢測后的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。進口企業(yè)為用戶提供龐大的數(shù)據(jù)庫服務(wù)，而國產(chǎn)質(zhì)譜軟件剛推出，面臨應(yīng)用功能不豐富、數(shù)據(jù)庫積累不足等問題。

①產(chǎn)學(xué)研用合作不夠

o 國外高端儀器研發(fā)大多是企業(yè)和大學(xué)合作，工程師長期跟蹤科學(xué)家的科研過程并持續(xù)開發(fā)對接，周期長但確實有效。目前國內(nèi)大學(xué)和質(zhì)譜企業(yè)之間的產(chǎn)學(xué)研合作不夠深入和廣泛。

o 產(chǎn)學(xué)研合作會涉及到知識產(chǎn)權(quán)的授權(quán)、轉(zhuǎn)讓，如果合作深入還會涉及到股權(quán)問題，國內(nèi)相關(guān)的政策法規(guī)需要梳理清楚，否則會影響雙方合作的積極性。

②基礎(chǔ)研究薄弱

o 逆向模仿絕對研發(fā)不出高分辨質(zhì)譜，我們應(yīng)加強數(shù)學(xué)物理的基礎(chǔ)理論研究，例如帶電粒子在電磁場作用下的運動等。但國內(nèi)可能只有一兩所仍在開設(shè)電子光學(xué)專業(yè)的高校。

③質(zhì)譜研發(fā)人才短缺

o 國內(nèi)質(zhì)譜應(yīng)用型人才很多，但真正的質(zhì)譜研發(fā)人才可能還不到100人。企業(yè)給不起華為級別的高薪，吸引不來優(yōu)秀人才。

近年來，在國家扶持與業(yè)內(nèi)努力之下，我國在高分辨磁質(zhì)譜、質(zhì)譜流式細(xì)胞儀、二次離子質(zhì)譜以及高精密質(zhì)量分析器等方面取得了一些新突破：

①西北核技術(shù)研究所

為消除核工業(yè)的同質(zhì)異位素干擾問題，該所已經(jīng)研制出兩臺高精密雙聚焦磁質(zhì)譜儀器，一臺高靈敏度的激光共振電離質(zhì)譜儀，一臺高豐度靈敏度熱表面電離質(zhì)譜儀，絕對靈敏度可以實現(xiàn)105的原子探測。

②杭州譜育科技發(fā)展有限公司

2021年9月，譜育科技推出了基于ICP-QTOF技術(shù)的質(zhì)譜流式細(xì)胞儀新產(chǎn)品，并在今年2月份啟動了浙江省重點研發(fā)計劃——“尖兵”研發(fā)攻關(guān)計劃項目“流式質(zhì)譜細(xì)胞分析技術(shù)”。

③中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所

為降低地質(zhì)樣品微量元素分析干擾問題，該所研制了多次反射飛行時間二次離子質(zhì)譜；對標(biāo)法國CAMECA最新型號，正參與研制國產(chǎn)第一臺大型高分辨雙聚焦二次離子質(zhì)譜儀，涉及磁分析器、離子源和多接收器等關(guān)鍵部件。

④寧波大學(xué)質(zhì)譜技術(shù)與應(yīng)用研究院

有基礎(chǔ)研制出靜電場離子阱，也在研究靜電場與磁場雜合的全新質(zhì)量分析器，分辨率可達20萬+，最高能到30萬。

①研發(fā)方向

o 結(jié)合1-2個高端應(yīng)用研制專用高分辨質(zhì)譜，在某些領(lǐng)域替代Orbitrap，占據(jù)專用市場，也為研制通用質(zhì)譜積累經(jīng)驗。

o 基于現(xiàn)有成果開發(fā)通用型高分辨質(zhì)譜，如軌道離子阱質(zhì)譜、雙聚焦磁質(zhì)譜、大型雙聚焦二次離子質(zhì)譜等。

o 不考慮市場導(dǎo)向進行前瞻性研發(fā)，如基于靜電場與磁場雜合的原創(chuàng)方法研發(fā)全新的高分辨質(zhì)譜儀器。

②政策建議

o 高分辨質(zhì)譜研發(fā)難度大，以現(xiàn)有基礎(chǔ)，兩三年內(nèi)研制出8級就緒度的儀器較難，項目扶持需要給予更長時間。

o 高分辨質(zhì)譜項目立項應(yīng)該扶優(yōu)扶強，綁定幾支強有力的科研團隊，集中定點研發(fā)，政府予以持續(xù)支持。

o 關(guān)鍵部件及軟件、數(shù)據(jù)庫屬于質(zhì)譜產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，須重視，需重點投入。

o 從產(chǎn)業(yè)鏈角度布局，提升關(guān)鍵部件供給能力，提升工程化和產(chǎn)業(yè)化能力。

③更多好建議

o 高分辨質(zhì)譜的研發(fā)必須產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，特別是要有高端科研用戶的反饋指引。

o 人才輸出數(shù)量遠不能滿足行業(yè)需要，希望學(xué)術(shù)界多培養(yǎng)質(zhì)譜研發(fā)、制造人才，對基礎(chǔ)理論相關(guān)課程的開設(shè)有所傾向。

o 發(fā)揮行業(yè)學(xué)會/協(xié)會的作用，推動建立國產(chǎn)質(zhì)譜文化自信，加強宣傳和推廣國產(chǎn)儀器。