科學(xué)儀器是人們感覺器官的延伸,是人們認(rèn)識(shí)世界獲取信息的重要工具,在當(dāng)今人類向宏觀宇宙和微觀分子原子甚至“亞基本粒子"世界進(jìn)軍的過程中科學(xué)儀器更是*的工具,它是許多重要而寶貴的信息的源頭。

   分析儀器是科學(xué)儀器的重要組成部分,它所測量或所獲取的主要是物質(zhì)的質(zhì)和量的信息。以一切可能的(化學(xué)的、物理的、生物醫(yī)學(xué)的、數(shù)學(xué)的等等)方法和技術(shù),利用一切可以利用的物質(zhì)屬性,對一切需要加以表征、鑒別或測定的物質(zhì)組分(包括無機(jī)和有機(jī)組分)及其形態(tài)、狀態(tài)(以及能態(tài))、結(jié)構(gòu)、分布(時(shí)、空)等進(jìn)行表征、鑒別和測定,以求對樣品所代表的問題有一個(gè)基本的了解。這是當(dāng)今分析科學(xué)也是分析儀器發(fā)展所面臨的任務(wù)。

    錢學(xué)森院士曾深刻地指出:“新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù)由測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測量技術(shù)是關(guān)鍵和基礎(chǔ)。"分析儀器作為zui重要的測量技術(shù)自然是信息技術(shù)的重要組成部分。分析儀器工業(yè)因此也是實(shí)實(shí)在在的高技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)。和其它信息產(chǎn)業(yè)一樣,在新的世紀(jì)里,分析儀器也將迎來一個(gè)欣欣向榮的新局面。

1 分析儀器的發(fā)展是現(xiàn)代科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和推動(dòng)力之一

1.1 科學(xué)儀器是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ),科學(xué)儀器的創(chuàng)新是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要內(nèi)容

    早在一百多年前,的化學(xué)家門捷列夫就曾說過:“科學(xué)是從測量開始的。"沒有準(zhǔn)確的測量就談不上科學(xué),而準(zhǔn)確的測量離不開儀器。如果翻開科學(xué)發(fā)展史看一看就不難發(fā)現(xiàn),許多重要的科學(xué)分支實(shí)際上是從某項(xiàng)重要的科學(xué)儀器裝置(instru2mentation)的研制成功開始建立和發(fā)展的。例如,極譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了極譜學(xué);色譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了色譜學(xué);光譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了光譜學(xué);質(zhì)譜儀的發(fā)明產(chǎn)生了質(zhì)譜學(xué)。“Nothing begets good science like development of agoodinstrument."。當(dāng)然,這些科學(xué)的發(fā)展壯大也離不開相應(yīng)儀器的不斷改進(jìn)和提高。沒有高分辨率的光譜儀,我們就不可能研究各種元素及其同位素光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu),也就難以得到相應(yīng)的知識(shí),建立起完整的相應(yīng)的理論體系。因此,儀器的發(fā)展是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。正如1992年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.R.Ernst所說:“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來越依靠儀器的發(fā)展。"但是,知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新也不能*依賴于購置和使用新式的儀器。實(shí)際上,真正原創(chuàng)性的重大知識(shí)創(chuàng)新是不可能通過購置新式儀器取得的。李遠(yuǎn)哲先生是因?yàn)榻⒘耸澜缟?套分子束實(shí)驗(yàn)裝置,觀察到了前人從未觀測到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象才獲得諾貝爾獎(jiǎng)的。任何人再用他的裝置或第二套類似的裝置做出類似的工作,顯然其貢獻(xiàn)已不可能與他相比。正因為如此,在諾貝爾物理和化學(xué)獎(jiǎng)中約有三分之一是獎(jiǎng)給那些在分析測試儀器方面作出重大原創(chuàng)性貢獻(xiàn)的科學(xué)家的。由此可見,科學(xué)儀器的創(chuàng)新是知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要組成部分,正如王大珩院士所說:“能不能創(chuàng)造高水平的科學(xué)儀器和設(shè)備體現(xiàn)了一個(gè)民族、一個(gè)國家的創(chuàng)新能力。發(fā)展科學(xué)儀器設(shè)備應(yīng)當(dāng)視為國家戰(zhàn)略。"

1.2 分析儀器的發(fā)展是現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力之一

    當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)。經(jīng)濟(jì)的化導(dǎo)致了各國間激烈的經(jīng)濟(jì)競爭,而這一競爭的核心是科技競爭,誰在科技上高出一頭誰就能在競爭中占據(jù)上風(fēng)或*,否則就會(huì)受欺侮。而要發(fā)展高科技,就必須要有強(qiáng)大的科學(xué)儀器工業(yè)作基礎(chǔ)。許多關(guān)鍵儀器是有錢也買不到的。

    科學(xué)儀器特別是分析測試儀器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中*的一部分,并且起著“指導(dǎo)者"和“把關(guān)者"的作用。為保證質(zhì)量和生產(chǎn)安全,各種工業(yè)生產(chǎn),特別是連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)都離不開關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控,這是*的事實(shí)。根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究所(NIST)的統(tǒng)計(jì),美國在20世紀(jì)90年代初每年用于質(zhì)量控制分析的費(fèi)用已達(dá)500×10⁸美元,每天要進(jìn)行2.5×10⁸次分析。嚴(yán)格的分析檢測使美國大多數(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量都穩(wěn)定在一流水平上,為美國在經(jīng)濟(jì)競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位,奠定了牢固的基礎(chǔ)。美國商業(yè)部的評估報(bào)告也指出,占工業(yè)總產(chǎn)值4%的儀器工業(yè),實(shí)際上影響著美國至少66%的國民生產(chǎn)總值。

    分析儀器在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、打擊假冒偽劣產(chǎn)品、打擊違法犯罪、走私和恐怖主義等經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)中是人們手中的強(qiáng)大技術(shù)武器。分析儀器在保障人類健康生活、監(jiān)控病人病情、預(yù)防災(zāi)害發(fā)生等方面也都起著重大的作。

2 分析儀器的微型化和智能化

隨著算機(jī)技術(shù)、微制造技術(shù)、納米技術(shù)和新功能材料等高新技術(shù)的發(fā)展,分析儀器不但會(huì)具有越來越強(qiáng)大的“智能",而且正沿著大型落地式→臺(tái)式→移動(dòng)式→便攜式→手持式→芯片實(shí)驗(yàn)室的方向發(fā)展,越來越小型化、微型化、智能化,以至出現(xiàn)可穿戴式(wearable)或甚至不需外界供電的植入式(implanted)或埋入式(embedded)智能儀器。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)正經(jīng)歷著翻天覆地的變化。隨著分子計(jì)算機(jī)、DNA計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等的不斷推出,計(jì)算機(jī)也將越來越微型化。計(jì)算機(jī)(電腦)與人腦的結(jié)合將不再是一個(gè)夢。帶有植入式電腦的人的智能將大大超過不帶電腦的“自然人“。而分析儀器和計(jì)算機(jī)的界限也將變得模糊,許多分析儀器實(shí)際上就是具有某種分析檢測功能的計(jì)算機(jī),就象現(xiàn)今電子詞典一樣,你說它是“詞典"還是“計(jì)算機(jī)"?將來有一天,帶有植入式DNA分析儀或其它分析儀的人將隨時(shí)隨地有可能診斷自己可能出現(xiàn)的病變,并可通過無線互聯(lián)網(wǎng)向zui的?？漆t(yī)院求助,防患于未然,從而大大延長人的壽命。同樣道理,分析儀器在生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)也將可以發(fā)揮類似的作用,從而造福于整個(gè)人類。