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ICP-OES独特优势无法替代,多仪器市场共同发展

蓝冠信息网 2020/07/30 13:56:55 点击 1677 次
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[导读] ICP-OES在AAS和ICP-MS之间,从目前的状态看还有这巨大的提升空间,市场占有率远未达到其应有的数量,

21世纪以来,分光及检测器等关键元件得到了快速的发展,电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES或ICP-AES)技术也不断完善,已在地质、环保、化工、生物、医药、食品、冶金、农业等领域发挥着至关重要的作用。

ICP-OES具有检出限低、准确度高、线性范围宽、多种元素同时测定等优点,现已成为了原子光谱仪器的“主力军”!基于此,蓝冠信息网计划推出“ICP-OES:‘主力军’的未来该何去何从 ”专题(点击进入)以增强仪器用户与仪器企业之间的信息交流,向用户提供更丰富、更专业的技术文章。

安捷伦公司作为ICP-OES领域的主流厂商之一,在技术上具有独特的优势,也受到了很多检测人的青睐。近日,蓝冠信息网特别邀请到安捷伦公司高级应用技术专家、原子光谱资深应用工程师欧阳昆先生,请他为我们谈谈ICP-OES市场目前的状况和未来的发展趋势。

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安捷伦公司高级应用技术专家、原子光谱资深应用工程师 欧阳昆先生

师出名门,突破仪器“新时代”

欧阳昆首先为我们讲述了安捷伦公司的ICP产品线的历史。安捷伦公司的ICP产品线始于瓦里安公司,众所周知,瓦里安公司是一个业内知名公司,其光谱产品线已有多年的市场经验。2010年安捷伦公司全面收购瓦里安公司后,针对原有的产品特点和技术性能,进行了整体的更新与整合。

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在短暂的过渡期后,安捷伦公司于2014年推出了首款垂直火炬同步双向观测的ICP产品---5100 ICP-OES。这款仪器采用了垂直火炬的设计(之前,市场上双向观测的仪器多为水平火炬设计),在实现同步双向观测的同时,还使观测的方式得到了更新,可实现一次观测读取完成整个全谱波段的分析测量,同时可根据长短波谱线的分析特点,自动分配读取方式。实现了一次分析全谱的检测。凭借这一独创设计,当年获得了R&D100技术发明大奖。

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在这之后,为适应市场上对分析效率的需求,2016年公司又推出了5110 产品,加入了快速阀系统,并对软硬件进行了进一步的提升与改进。对硬件系统的更新,使仪器的各个部件的运行,能够实时显示并监控,同时增加了预警系统。仪器的运行更加可靠与智能化。

2019年,安捷伦推出了5800/5900系列ICP-OES,首次在原子光谱的光学系统中使用了制作航空航天等领域高精度光学部件的Freeform(自由曲面)技术。基于Freeform技术的准直镜设计极大地提升了光学成像的质量,消除了边缘效应和像散像差,使ICP仪器进一步小型化,集成化,仪器的稳定性以及性能也得到了快速的提升。同时,5800/5900 ICP-OES也是安捷伦目前ICP-OES中主推的产品。

欧阳昆表示:从某种意义上讲,5800/5900的面世标志着ICP进入了一个新的时代,是近些年来少有的改进与创新。首先是硬件的革新,Freefrom 自由曲面技术的采用,使ICP光谱在核心光学结构上面有了新的突破。近些年来,在光学结构上各家产品都鲜有实质性的动作与进步,在成像质量与光源质量上也无大的改进,Freeform技术的采用,是ICP在光学结构方面有了新的思路与方向,改进了成像与灵敏度。到目前为止,虽然这一技术还并非无懈可击,但是他认为,这一定会是未来的发展方向。

另一大改进,就是初步的智能化设计。欧阳昆介绍说:仪器的软件中除了加入了全谱定性半定量扫描、谱线干扰判定、样品智能筛查、操作洞察、仪器全方位工作状态的智能监控等功能外,还特别增加了可根据实际样品的干扰判别与谱线推荐,可以为更好的掌握仪器及方法开发提供了一个新的思路与概念,但之所以称之为初步的智能化,是因为智能化水平还有待于进一步的完善,这也必将是未来仪器发展的方向。

技术助力部件发展,光学性能仍有较大空间

ICP-OES作为发射光谱仪产品的代表,其分析能力和技术的进步为元素分析带来了巨大的便利,整体技术较为成熟。

随着技术的进步和科技的不断创新,ICP-OES在很多方面仍有进步与发展的空间,如ICP的光学结构、RF发生器、检测器以及软件功能方面都有很多需要改进与不断完善的部分。安捷伦最新推出的5800/5900系列ICP-OES就是从光学器件上进行了重要的革新改进,这得益于材料学、加工技术与测量技术的进步,否则无法实现纳米级别的加工。

相信后续还会有更多的针对现有部件的升级与改进。欧阳昆表示:这不仅仅是某一部件的进步,我相信,在ICP-OES分析的整体思路上,从光源到分光再到检测系统都会有进一步的发展与更新,就像我们生活中4K高清信号一样,ICP的光学性功能还会有更大的提升与发展。

未来ICP的技术发展,应该是更加的实用、便捷、快速、智能、以及更加易于掌握,更加可靠与稳定,适用性也更加广泛,测量能力也会有更大的提升。分析元素也会有进一步的扩展,和其他分析技术的融合也会更加紧密与便捷,智能化的能力也会进一步加强,基于样品基体和复杂干扰的大数据库,会给分析工做者带来更多的操作体验与分析效率。欧阳昆还推荐了一些改进的方向:

稳定性的提升;从硬件角度更加适用于不同的环境。稳定性好,抗干扰能力强,坚固耐用。

分析元素与能力的扩展;可适用于各种复杂样品类型中,更加广泛的元素检测。基体的适应能力更加强大。

节能高效;分析效率不断提升,使用高成本更低。

抗干扰能力更强;这种干扰来自于发射光谱本身,未来的仪器在这方面会有更好的解决方法与能力,克服干扰的能力也会进一步增强,使分析工作更加轻松。

更加自动化与智能化;自动化与智能化的增强无疑会给ICP分析带来更加便捷的操作体验。结合现代计算机工业的进步与人工智能的发展,将来的ICP可能就是按个电钮,即可完成分析工作。

应用需求不断扩展,材料或成热点市场

谈到ICP-OES的应用现状,欧阳昆表示:目前ICP-OES的应用领域十分广泛,的大多数元素检测领域绝都有ICP-OES的身影,特别是在一些新兴领域的分析检测,ICP-OES更是发挥出了巨大的能力与效率,例如现在较为热门的锂电行业、石油化工、合金冶炼、土壤详查与修复、食品、环境等领域,安捷伦也均有广泛的用户群体和市场占有率。

对于未来说到ICP-OES分析领域的扩展,欧阳昆则认为,从ICP-OES近年来的发展看,其应用领域有了明显的扩展与推广,市场的采购量逐年增加也证明了ICP有着更为广阔的应用前景。伴随着一些法规的实施,ICP-OES市场上随着分析需求的不断增加,要求也在不断的提升。

欧阳昆说:未来ICP-OES需要进一步扩展和完善相关的法律法规,使分析工作者有法可依,有律可循。目前为止,国内有关ICP-OES的国标与法规还很不完善,需要大家共同努力,不断推陈出新。他补充说:安捷伦公司也欢迎各方面合作,积极参与国际与国内国标与法规的制定与研究。

欧阳昆解释说:所谓分析领域的扩展,与国家大形势及市场需求密不可分,他特别提到了材料分析领域。

在未来的材料分析领域,ICP-OES有非常广泛的应用前景,当今材料的概念非常宽泛,不仅仅局限于现有的共识,其中很重要的领域是新型材料的研发。随着科技的进步,新型材料的研发已经越来越显现出重大的引领作用,无论从航空航天,合金冶炼,化工材料,汽车工业,民用领域等等。新型材料正在改变我们的生活,也在改变着我们的传统认知。因此说,ICP-OES作为元素分析的利器,必将也必须在这一领域引领风骚,做出亮眼的成绩与贡献。他强调:安捷伦一直注重与重点关注材料分析领域,未来也会在这方面着重投入,力争获得预期的效果。

各有所长,仪器需求“齐头并进”

ICP-OES可以说是如今元素分析领域的“主力军”,但近几年随着ICP-MS或其他技术的应用不断扩展,ICP-OES市场受到了一定程度的冲击,另一方面,原子吸收光谱仪的检测精度越来越高,价格也逐年下降,也时刻威胁着ICP-OES市场地位。

欧阳昆有自己的见解,他认为:任何分析技术的存在均会有他的合理性和适用范围。从市场上看,大多数仪器均是在不断完善与改进的过程。对于任何一款仪器的替代说,都有着巨大的困难和不确定性。很多情况下在长时期内都会共存并发挥自己的作用,就像我们分析化学中经典的滴定法,也不是现代仪器产品完全能够替代的。

ICP-MS近年来取得了巨大的发展与进步,应用领域与能力有了极大地扩展,在现代分析领域起到了至关重要的作用。但是,在复杂样品、复杂基体、高含量、长时间运行、分析效率上是不能完全替代ICP-OES光谱的。正所谓尺有所短寸有所长,ICP-OES本身在抗干扰,抗基体效应上近年来有了巨大的改变与进步。因此在复杂样品的分析方法上,较ICP-MS的方法开发更容易实现。很多情况下,ICP-OES的干扰与谱线之间的影响是确定的,而ICP-MS在某些复杂样品的干扰行为上还需要进一步的研究与理论支撑。这就为一些复杂干扰的去除带来了一定的难度。因此上ICP-MS在实际应用中做到熟练掌握还是一个长期的积累过程。

原子吸收作为最为经典的分析仪器之一,在全球已经有了非常广泛的市场基础。但是随着近年来分析要求的不断提升,AAS的分析能力和效率受到了很大的挑战。在国际上,由于法规的要求与国内情况有所不同,很多领域AAS的采购量不断下降。国内市场由于法规的硬性规定,很多行业即使有更为先进的分析手段,目前还必须遵循法规采用AAS出具报告。这也是国内市场AAS持续需求增加的原因之一。

ICP-OES在这两款仪器之间,从目前的状态看还有这巨大的提升空间,市场占有率远未达到其应有的数量,他认为,ICP的市场会有更大的提升空间。这是因为,现代ICP产品在分析效率、分析范围、样品承载能力、性价比、易于掌握、可控性强、高低含量的同时分析等等多方面均显现出非凡的能力,特别是在能源化工,合金冶炼,地质矿产、材料研发等诸多领域的新兴应用中,均有着不可替代的作用,也必将作为未来一款主打仪器产品,占据市场越来越多的份额与地位。

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