中国科学院研究员李立武和国产科学仪器研发_仪器仪表_资讯

中国科学院研究员李立武和国产科学仪器研发

2023-09-01 02:06 浏览:35

导读：落后虽不丢人，但先进是学不来的，必须从实践中获得，中国高端科学仪器想要可持续发展，必须打破依赖进口的困局，取人之长补己之短，建立自己的新方法，研发自己的高端科学仪器。

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“工欲善其事，必先利其器”，科学仪器是科学研究的基本工具，高端科学仪器更是前沿科研的必要条件，但是中国目前的高端科学仪器大多依赖美国进口，或者采用美国的关键技术。自中美贸易冲突以来，美国不仅将中国多家机构列入禁止名单，还限制关键核心技术对中国出口。面对美国对中国越来越无底线的封锁，中国高端科学仪器如果遭到禁运，对中国前沿科研的影响不言而喻。

落后虽不丢人，但先进是学不来的，必须从实践中获得，中国高端科学仪器想要可持续发展，必须打破依赖进口的困局，取人之长补己之短，建立自己的新方法，研发自己的高端科学仪器。中国科学院西北生态环境资源研究院油气资源研究中心的研究员李立武，长期从事地质源气体化学组成、C／H／O／N／S稳定同位素组成和He／Ne／Ar／Kr／Xe稀有气体同位素组成分析与气体地球化学研究工作。他熟悉多种仪器设备的使用和维修，负责安装调试MAT271质谱计等多项仪器设备，并研制了MAT271质谱计计算机测控程序，提高了检测效率和数据准确度，扩展了仪器的功能，支持了气体地球化学基础研究，为科研工作提供前处理设备研制、仪器开发和数据处理等方面的支撑，为国内外数百家企事业单位都提供了技术服务。

心系国家为科研做好技术支撑

1989年，李立武本科毕业于吉林大学物理系；1992年获得中国科学院近代物理研究所核物理专业硕士学位，进入中国科学院兰州地质研究所工作；1998年被评为副研究员，1999年获中国科学院近代物理研究所粒子物理与核物理博士学位，2000年任研究员、技术主管，负责仪器设备维护和实验方法研究。目前任中国科学院西北生态环境资源研究院地球化学分析测试中心技术主管和稀有气体岗位负责人。

一直以来，我国学术界总是追求高水平论文的发表，而高水平的论文往往需要通过使用高精尖科学仪器，这些仪器多数依靠进口，因而国外某些仪器公司也持续改进其仪器性能，此举促进了国外科学仪器的发展。对于科学家而言，有更好的科学仪器，从事相关研究更得心应手，但这对于国产科学仪器的发展却毫无帮助。因为，国产科学仪器使用者很少，难以在使用中发掘其功能或者发现其缺陷，从而不断提高其性能，同时也使得国产科学仪器公司难以获利，没有能力开展技术革新。目前我国无论国有企事业单位还是民营企业，很多重要科研工作甚至生产中都采用进口科学仪器，李立武对此表示担心：如果某天国外不提供这些科学仪器了，将会出现何等严重的问题！

李立武表示，上世纪90年代，国内还有北分厂和上分厂等仪器厂家，其生产的气体同位素质谱仪和气相色谱仪也可用，虽然与国外类似产品相比，自动化程度、灵敏度、稳定性和精度有些许差距，但差距并不是很大，而且国产仪器比进口仪器便宜很多。随着我国经济实力的提高，很多仪器方面的人才转向代理进口科学仪器，或成为进口科学仪器提供售后支持人员，而且当时国外公司给的待遇非常高，最终导致很多科学仪器国内不再生产。

值得一提的是，科技人员使用科学仪器时，仪器外形可能会有所改变，这是因为：首先要根据本单位和合作单位的科研需求，适当改造仪器；其次当科学仪器出现故障时进行了维修。在李立武的实验室，科学仪器出现故障他尽量自己维修，损坏部件也尽量用国产部件替代，其好处是节省时间和经费，至少在维修这个问题上很难被“卡脖子”。如果进口科学仪器某个部件出现故障，请人修代价很高，申请更新进口新的科学仪器，会造成资源浪费。对此，李立武认为，国产科学仪器的使用存在很大的问题，国产科学仪器用起来不顺手，性能不及国外类似功能的仪器，但它有价格低的优势，只是这种优势也因使用者少而并不能体现出来。

李立武认为，科学仪器运维领域需要基础非常扎实的理化技术人才，如气体地球化学分析测试，需要深入理解压力容器、真空技术、光电子技术、机械设计、模拟数字电路、计算机接口技术、计算机通讯技术、自动控制方法、计算机软件设计思路、计算机数据收集和数据处理方法、常用算法语言、涉及的化学反应．．．等等。从样品的采集、储存、样品处理、样品引入分析仪器，在仪器中如何被定性和定量，只有深刻理解各环节的原理，才能有效控制各环节的工作，发现工作中存在的问题，并加以改进。

坚持不懈潜心研究质谱仪运维

“搞科研必须要有用”，是李立武一直坚持的理念和原则。实验地球化学是做好地质科学研究的支撑，在多年研究工作中，李立武在科学仪器软硬件维修方面积累了丰富的经验。他认为，从国外引进了大型科学仪器，必须要掌握其基本原理，并学会维修方法，同时深入调查研究，彻底掌握仪器总体工作原理和各部件工作原理，就可以开始设计仪器，从而开展升级研发。

以MAT271为例，MAT271质谱仪磁场扫描从低荷质比到高荷质比，扫描完毕物理磁场回到低荷质比，该方法有两个好处：一是低分子量时磁场强度小，相应的磁场电流小，电路板耗电量和板温较低；二是避免磁滞回线影响荷质比与磁场的一一对应关系。很多质谱仪的气体进样系统是通过毛细管进样的，而MAT271质谱仪进样系统是通过微漏孔进样的，气体以分子流的方式从样品室进入质谱仪的离子源区，因为样品室体积足够大，测试过程中气体压降小，所以气流很稳定，因而测试数据也很稳定。

李立武表示，他们的MAT271质谱仪已使用30多年了，离子源和飞行管线等机械部件还可以使用很长时间，真空获得与测量设备的更新也很容易。真空获得与测量设备已经多次更新改造，但是电子部件老化严重：比如，磁场电流提供单元已维修了多次，其中大电流三极管和整流堆很容易坏；高压控制单元也维修了多次，其中高压微调部分运放容易坏；离子源控制单元发射电流显示数据不正确，因为并不影响真实的发射电流，所以没有维修；磁场电流低时不稳定，导致氢气和氦气的质谱峰位置经常漂移从而影响测量。对此，李立武认为应该由易到难研制MAT271质谱仪各电路单元，如磁场电流提供单元及磁场电流测量调控单元、高压提供单元及高压测量微调单元、发射电流测量控制单元．．．等等，这些是质谱仪的关键电路单元，可以先做；真空获得、真空测量及真空保护电路比较简单，容易研制，可以稍晚些做；国产仪器对于数据获取应该有整套的方法和经验，可以借用；仪器与计算机的通讯无需采用以往的并行总线，可以用高速串行通讯方式。李立武半开玩笑说，“待到所有老化部件研制和更新改造完成，MAT271质谱仪也就相当于是一台新仪器了。”他们还更新了电脑并自行研制了仪器测控软件和进样系统控制软件，这些研制和改造的经验可以推广到其它类型磁质谱仪，也为研制类似MAT271的质谱仪提供知识和经验。

目前，我国很多大学和部委的科研单位都引进了尖端高级的科学仪器，这些仪器使用效率或许比较高，但其消化吸收和升级研发工作很难做。这些工作不一定有创新或者创新性很小，但需要的经费和付出的精力反而很多，所以科技人员积极性不高。为此，李立武希望国家出台相关政策鼓励高水平科研机构的科技人员开展研究，这比重新研制要容易得多，毕竟，科学技术应当在前人工作的基础上不断积累和推进。

迄今为止，李立武作为第一作者和技术联系人授权发明专利有10项，这些实验方法和装置已用在本单位的科研工作中，发明越多，工作就做得越好，工作量也就越大。李立武希望在评价科学仪器运维人员工作成绩的时候，少用论文、项目和获奖成果等指标，而是以其工作质量和工作量为主，以促使科研人员专注仪器设备的使用和开发，数据提质、工作增效，为祖国科技发展增砖添瓦。