由于科學(xué)儀器是“四兩撥千斤”的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景非常廣闊?；谒趪业目萍?、經(jīng)濟(jì)、國防、民生和社會(huì)發(fā)展中戰(zhàn)略地位的重要性，在“農(nóng)、輕、重、海、陸、空、吃、穿、用”各行各業(yè)，無所不在，無所不有。所以，加速科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為世界各國關(guān)注的重點(diǎn)之一。本文簡單介紹我國科學(xué)儀器和應(yīng)用發(fā)展的有關(guān)情況。

分析儀器的主要發(fā)展趨勢和方向(潮流)

　　近10多年來，由于納米級(jí)的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果、特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等一大批當(dāng)代最新技術(shù)成果競相問世，使得全球科學(xué)儀器領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革。
　　1、分析儀器發(fā)展的趨勢(方向)：
　　目前國際上的科學(xué)儀器發(fā)展總體上呈現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢：
　　1)檢測原子、分子和組份的儀器向多功能、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展;
　　2)進(jìn)行分離、分析的儀器向多維分離和分析方向發(fā)展;
　　3)生命科學(xué)儀器向原位、在體、實(shí)時(shí)、在線、高靈敏度、高通量、高選擇性方向發(fā)展;
　　4)檢測復(fù)雜組份樣品的儀器向聯(lián)用分析儀器方向發(fā)展;
　　5)用于環(huán)境、能源、農(nóng)業(yè)、食品、臨床檢驗(yàn)的儀器向?qū)Ｓ?、小型化方向發(fā)展;
　　6)樣品前處理儀器向?qū)Ｓ谩⒖焖?、自?dòng)化方向發(fā)展;
　　7)用于國防和生命科學(xué)的儀器向集成化、微型全分析系統(tǒng)方向發(fā)展;
　　8)監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)過程的分析儀器向小型化、在線分析、原位分析方向發(fā)展。
　　2、分析儀器的發(fā)展潮流
　　微型、微量、快速、專用、在線檢測是目前國際上分析儀器的主要發(fā)展方向或發(fā)展潮流：
　　微型：應(yīng)用需求;便攜、占地方小;
　　微量：應(yīng)用需求;兔子耳窩2微升液體要求做一個(gè)方法研究;
　　快速：應(yīng)用需求;疾控應(yīng)急、食物中毒、車載、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室;
　　專用：應(yīng)用需求;流水線、環(huán)保、食品;
　　在線：自動(dòng)化儀器發(fā)展的需要;特別是水質(zhì)檢測，每年10億RMB的市場;
　　因?yàn)檠邪l(fā)出的儀器是給使用者用的，所以，分析工作者的需求是：微型、微量、快速、專用、在線；所以，分析儀器的發(fā)展方向也是微型、微量、快速、專用、在線。
　　這些方向或潮流，是現(xiàn)代分析儀器研發(fā)工作者應(yīng)該重視的問題之一。
　　科學(xué)儀器是一種高科技產(chǎn)品，它受益于采用各種前沿技術(shù)的最新成果，同時(shí)也面臨各種前沿技術(shù)不斷地創(chuàng)新和發(fā)展的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)測，隨著信息科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、海洋科學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、民生科學(xué)和公共安全科學(xué)的發(fā)展，以及新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，科學(xué)儀器會(huì)在微型、微量、快速、專用、在線等方面將不斷的創(chuàng)新、不斷發(fā)展。

分析儀器及其應(yīng)用發(fā)展的特點(diǎn)

　　1、分析測試對(duì)象發(fā)生了戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，對(duì)分析儀器提出了更高的要求
　　眾所周知，五十年代以前的分析測試，主要是無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的定量分析，七十年代前后的分析測試，則以成分分析為主，同時(shí)結(jié)合結(jié)構(gòu)分析。目前的分析測試，已發(fā)生了很大變化，已突破了傳統(tǒng)的分析測試專業(yè)界限，涉及到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。
　　近幾年來，國際上高新技術(shù)的發(fā)展日新月異，令人眼花繚亂，其中最有代表性、最核心和最能代表未來方向的高新技術(shù)有六個(gè)方面，它們被科學(xué)家們稱之為六大技術(shù)群，即信息技術(shù)群、新材料技術(shù)群、新能源技術(shù)群、生物技術(shù)群、海洋技術(shù)群和空間技術(shù)群。這六大技術(shù)群，都離不開現(xiàn)代分析測試技術(shù)。
　　1)信息技術(shù)群：它是新興技術(shù)群體的核心和先導(dǎo)，是未來世界的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。但信息技術(shù)群中所有儀器設(shè)備材料的光、機(jī)、電、磁學(xué)等性能和成分、結(jié)構(gòu)分析測試都離不開現(xiàn)代分析測試儀器;
　　2)新材料技術(shù)群：它是新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，被稱為技術(shù)發(fā)展的骨骼的肌肉組織，但不論有機(jī)材料還是無機(jī)材料，其結(jié)構(gòu)分析，特別是微觀、亞微觀結(jié)構(gòu)分析、功能材料分析、微量雜質(zhì)含量的分析等，都必須依靠現(xiàn)代分析測試儀器。
　　3)新能源技術(shù)群：是替代傳統(tǒng)石油、煤等燃料能源的途徑，是未來社會(huì)物質(zhì)運(yùn)作的動(dòng)力源泉，相當(dāng)人體的心血管系統(tǒng)，但它的每一細(xì)小環(huán)節(jié)，都少不了分析測試。
　　4)生物技術(shù)群：是前沿科學(xué)中的前沿，是利用生物體及其組織和功能的全新領(lǐng)域，開發(fā)前景廣闊。但生物體及其組織和功能的開發(fā)研究、復(fù)雜體系的分離、生物大分子的測試、生物活性的測試、空間構(gòu)象的測試等都必須要有分析測試儀器。
　　5)海洋技術(shù)群：是充分利用和開發(fā)占地球表面71%的海洋和海底資源的現(xiàn)代手段，但海洋和海底物質(zhì)資源的提純、分離等，都涉及到現(xiàn)代分析測試儀器。
　　6)空間技術(shù)群：是當(dāng)今科技發(fā)展的偉大象征，是探索地球、太陽系、銀河系、乃至整個(gè)宇宙的新起點(diǎn)，但空間技術(shù)中的新材料和太空物質(zhì)資源的開發(fā)研究等，都與分析儀器發(fā)展密切相關(guān)。
　　綜上所述，縱觀當(dāng)今世界上科技發(fā)展的現(xiàn)狀和世界分析測試技術(shù)發(fā)展的歷史，人們會(huì)深深認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代分析測試技術(shù)領(lǐng)域已發(fā)生了巨大變化，出現(xiàn)了一個(gè)明顯的特點(diǎn)，那就是分析對(duì)象已經(jīng)發(fā)生了戰(zhàn)略性的轉(zhuǎn)移，已經(jīng)從過去的成分分析和一般的結(jié)構(gòu)分析，發(fā)展到了趨向于從微觀和亞微觀結(jié)構(gòu)這兩個(gè)層次上去尋找物質(zhì)的功能與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在關(guān)系，尋找物質(zhì)分子間相互作用的微觀反應(yīng)規(guī)律。同時(shí)，要求進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定性和定量分析?？梢哉f，分析對(duì)象的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移對(duì)分析儀器的要求進(jìn)一步提高，或者說分析儀器必須適應(yīng)分析對(duì)象的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，這是現(xiàn)代分析儀器和應(yīng)用發(fā)展的第一個(gè)特點(diǎn)。
　　2、分析測試技術(shù)的難度明顯增大，分析儀器必須相適應(yīng)
　　隨著現(xiàn)代分析測試對(duì)象的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，分析測試研究的深度、廣度和難度都發(fā)生了很大的變化，特別是當(dāng)今的分析測試技術(shù)的難度，比過去有明顯增大?？v觀世界上分析測試技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，可以明顯看出，當(dāng)今世界上分析測試技術(shù)的主要難點(diǎn)集中反映在以下三個(gè)方面:第一，大分子的分析測試;第二，復(fù)雜體系的分析測試;第三，動(dòng)態(tài)分析測試。
　　所謂大分子的分析測試，主要指生物分子的微量提純和分離、結(jié)構(gòu)的測定(一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)測定)、表征生物大分子活性的空間構(gòu)象的測定、細(xì)胞的骨架、細(xì)胞膜、受體細(xì)胞等的測定等等。這些都是當(dāng)代分析測試技術(shù)中的難點(diǎn)。
　　所謂復(fù)雜體系，主要指材料科學(xué)。材料科學(xué)本身就是復(fù)雜體系，再加上添加劑、輔助劑等就更加復(fù)雜。有時(shí)只要萬分之幾或十萬分之幾的添加劑，就可以改變材料的全部特性，如離子束注射技術(shù)就是如此，只需在材料中注入極少量的離子，材料的機(jī)械、電子、光學(xué)、磁學(xué)等特性就會(huì)發(fā)生極大的變化。例如，目前全世界一致公認(rèn)，人工心臟瓣膜的最好材料是熱解碳，但它有凝血性。熱解碳做成的人工心臟瓣膜裝入人體后，病人必須長期每天吃藥，以使血液流過人的心臟時(shí)，不產(chǎn)生血栓，否則會(huì)導(dǎo)致生命危險(xiǎn)!但吃藥后，又有副作用，尤其對(duì)有生育能力的人影響極大。為此，我國的科技工作者，用離子束注射熱解碳，再用它做成人工心臟瓣膜，就可提高抗凝血性，所以裝入人體后，可以不吃藥。這是一個(gè)有重大意義的課題，但其分析測試工作的難度很大，既要作離子束注射后熱解碳的材料分析，又要作動(dòng)物乃至人體的血液相溶性分析測試，工作量巨大，要求很高;又如無機(jī)大分子，有機(jī)高分子和簇類物質(zhì)(原子、分子簇，即人們所講的納米材料)的聚合態(tài)結(jié)構(gòu)研究，特別是其三維分子結(jié)構(gòu)、低維分子結(jié)構(gòu)、分子取向度、表面結(jié)構(gòu)等的分析測試，都屬于材料科學(xué)的難點(diǎn)。并且，這些方面的分析測試工作都屬于當(dāng)代材料分析測試技術(shù)中的熱點(diǎn)。人們正在開展納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體發(fā)光材料的研究，這是材料科學(xué)中一個(gè)有重大意義的課題，但其分析測試非常困難。因要尋找晶粒在一定程度上可控的納米薄膜，以制備高致密度、與襯底有高結(jié)合力的納米晶粒薄膜，故分析測試工作量很大，且難度非常大。這項(xiàng)工作在微電子學(xué)中有重大意義。
　　還有，現(xiàn)代分析測試技術(shù)中，往往要求快速、準(zhǔn)確的解決被測對(duì)象中某些組分的含量，如鋼鐵、冶金、機(jī)械等行業(yè)中最普遍，而又是最重要的C、S、Mn、Si、P等含量的現(xiàn)場、快速、實(shí)時(shí)的分析測試就是如此，這些實(shí)時(shí)的現(xiàn)場快速分析測試，也是相當(dāng)難的。
　　所謂動(dòng)態(tài)測試，主要指的是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。在對(duì)亞穩(wěn)態(tài)、分子、離子、自由基等物質(zhì)的實(shí)時(shí)分析測試時(shí)，全部要求在動(dòng)態(tài)過程中進(jìn)行。就拿一個(gè)簡單的化學(xué)反應(yīng)來講，一般我們知道的是反應(yīng)后的結(jié)果產(chǎn)物，分析測試的也是反應(yīng)結(jié)束后的最終產(chǎn)物。但若要知道反應(yīng)過程中，任何一個(gè)△t時(shí)間上的具體細(xì)微信息，就相當(dāng)困難了。如果是一個(gè)復(fù)雜體系的動(dòng)態(tài)測試，那就更難了。
　　綜上所述，分析測試的難度明顯增大，對(duì)分析儀器的要求就會(huì)提高。這是現(xiàn)代分析儀器和應(yīng)用發(fā)展的第二個(gè)特點(diǎn)。
　　3、現(xiàn)代分析測試技術(shù)涉及的專業(yè)面越來越廣
　　隨著分析對(duì)象的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，分析測試技術(shù)涉及的專業(yè)也發(fā)生了變化。因?yàn)橐獙ふ椅镔|(zhì)的功能與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)間的內(nèi)在關(guān)系，要尋找物質(zhì)分子間相互作用的微觀反應(yīng)規(guī)律，要快速、準(zhǔn)確的測定成分和結(jié)構(gòu)，首先要解決的就是要得到物質(zhì)的有關(guān)信息。因此，如何獲得信息，是解決分析測試問題的首要前提，信息獲得就成了分析測試的重要基礎(chǔ)。而現(xiàn)代科學(xué)儀器是信息的源頭，它包含許多基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用學(xué)科方面的內(nèi)容，包含許多邊緣科學(xué)、交叉學(xué)科、實(shí)驗(yàn)技能知識(shí)?，F(xiàn)代分析測試技術(shù)必須依賴于現(xiàn)代科學(xué)儀器。分析技術(shù)涉及的面越廣，對(duì)儀器的要求就越高。這是現(xiàn)代分析儀器和應(yīng)用發(fā)展的第三個(gè)特點(diǎn)。
　　4、要求分析儀器制造者和使用者，越來越重視儀器學(xué)理論
　　由于分析對(duì)象轉(zhuǎn)移、難度增大、涉及的面更廣，做儀器和用儀器的人就需要有理論支撐，這個(gè)理論就是儀器學(xué)理論。儀器學(xué)理論是一種綜合性學(xué)科的理論，是一門涉及到多個(gè)領(lǐng)域的、復(fù)雜的、交叉的、邊緣學(xué)科的理論，是涉及到光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)、應(yīng)用等各個(gè)領(lǐng)域的理論，特別是現(xiàn)代分析儀器，都離不開這些方面。
　　儀器學(xué)理論是一切科學(xué)儀器研發(fā)者、生產(chǎn)者、使用者，是最基本、最重要的理論之一。
　　目前，很多儀器設(shè)計(jì)者沒有重視儀器學(xué)理論，往往出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或發(fā)生疑慮時(shí)、分析數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)值不一致時(shí)，大家就不知所措!如：當(dāng)試樣很稀或很濃時(shí)，分析誤差很大!但是中等濃度時(shí)，分析誤差就正常，為什么?這個(gè)問題很多人不清楚!因?yàn)?，從儀器學(xué)理論來講，所有根據(jù)比耳定律設(shè)計(jì)的分析儀器，都只能適用于一定濃度;噪聲N都是限制被分析樣品濃度下限的。根據(jù)儀器學(xué)的S/N理論：信號(hào)S一定，噪聲N大，則儀器S/N就小、靈敏度就低。同時(shí)儀器的分析測試誤差就會(huì)大。而雜散光SL是限制被分析樣品濃度上限的，試樣很濃時(shí)，濃度與吸光度不成正比、就偏離比耳定律，分析誤差就會(huì)很大。如果有人要求用UVS檢測0.0004Abs的樣品，這是違背儀器學(xué)理論的。目前世界上最好的UVS，美國Varian的6000i，其BF(基線平整度，表征儀器全波長范圍內(nèi)的每個(gè)波長上的噪聲)為± 0.001 Abs，儀器的噪聲都比0.0004Abs大幾倍，根本不能檢測0.0004Abs的樣品。所以，懂了一點(diǎn)儀器學(xué)理論，你才會(huì)知其然，也知其所以然，才會(huì)當(dāng)儀器出現(xiàn)誤差大、不穩(wěn)定、重復(fù)性差等問題時(shí)，能夠解釋或順利解決。所以，越來越需要和重視儀器學(xué)理論是現(xiàn)代分析儀器和應(yīng)用發(fā)展的需要，也是現(xiàn)代分析儀器和應(yīng)用發(fā)展的第四個(gè)特點(diǎn)。
　　5、分析儀器制造者和使用者結(jié)合越來越緊密
　　分析儀器是給儀器分析工作者使用的，因此儀器分析工作者對(duì)分析儀器的要求是“好用”;所謂“好用”，就是分析儀器要穩(wěn)定可靠;而所謂穩(wěn)定，就是漂移小、重復(fù)性好;所謂可靠，作者在30年前提出，應(yīng)分為狹義和廣義兩種。狹義可靠性主要指分析儀器的故障率，它不能全面完整的表達(dá)可靠性的內(nèi)涵。儀器故障不出，但是，分析測試的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，這是最大的不可靠。所以作者提出了廣義可靠性的定義，即指分析儀器的可靠性，主要指分析測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、故障率低和售后服務(wù)好。因此，分析儀器的優(yōu)劣，要在分析測試工作中檢驗(yàn)，應(yīng)由儀器分析工作者來評(píng)價(jià)。使用者是裁判員，分析儀器的好壞，必須要經(jīng)過分析測試實(shí)際使用的檢驗(yàn)后才能下結(jié)論!由于許多分析儀器研發(fā)、制造工作者，不了解使用者如何使用分析儀器，不了解使用者的思路，導(dǎo)致做儀器和用儀器的人脫節(jié)，互不溝通。所以，做出的分析儀器有時(shí)不大好用，甚至不好用，這是造成我國分析儀器落后的主要原因之一。所以，分析儀器制造者如果離開使用者，就沒有目標(biāo)。
　　一臺(tái)(或一種)新的分析儀器問世，必定是來自儀器分析工作的需要或儀器分析工作的實(shí)踐。許多分析儀器都來自應(yīng)用實(shí)踐的需求。如：八十年代中期，中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所的知名有機(jī)化學(xué)家汪猷教授在核酸的研究中發(fā)現(xiàn)：五種核苷中有的對(duì)UVS有吸收，有的對(duì)UVS沒有吸收;有的有天然熒光，有的沒有天然熒光;國外用HPLC分析測試時(shí)，往往用兩種檢測器(紫外、熒光)串連檢測，這樣，會(huì)使峰形擴(kuò)散，降低靈敏度。當(dāng)時(shí)，汪猷教授提出，能否研制一種紫外/熒光同時(shí)檢測(記譜)的HPLC檢測器?作者根據(jù)他的要求(實(shí)踐需要)，在他的啟發(fā)下，與他緊密結(jié)合，很快發(fā)明了一種紫外可見分光光度計(jì)和熒光光度計(jì)一體化設(shè)計(jì)、一機(jī)兩用的多功能新型儀器。它作為HPLC檢測器，只需要8微升樣品，一次進(jìn)樣，就可得到試樣的紫外和熒光兩種信息。該儀器大大減少了試樣的擴(kuò)散，具有很高的靈敏度。并且一次進(jìn)樣，可將五種核苷中的發(fā)熒光和不發(fā)熒光、有紫外吸收和沒有紫外吸收的核苷區(qū)分開。該儀器1988年獲得了國家發(fā)明獎(jiǎng)，至今還未見國外報(bào)道過同類儀器。這就是分析儀器來自分析測試工作實(shí)踐的一個(gè)很好的典型例子。我們的儀器研發(fā)人員應(yīng)該重視研發(fā)儀器與使用儀器的關(guān)系。要走出去，向用戶學(xué)習(xí)。從他們那里吸取營養(yǎng)、拓寬思路。
　　還有，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主之一是日本島津公司的田中耕一，他之所以能得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，主要是他提出了“基體輔助激光解吸質(zhì)譜法”，這是一種對(duì)生物分子進(jìn)行確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分析的新方法。他用激光照射成團(tuán)的生物大分子，成功的將生物大分子完整地相互分開，并電離，再用飛行時(shí)間質(zhì)譜來測量。這一發(fā)明解決了世界上兩大難題：第一，解決了成團(tuán)的生物分子的結(jié)構(gòu)和成份不受破壞地拆成單個(gè)分子的難題;第二，解決了用飛行時(shí)間質(zhì)譜來測量分子量大到50-60萬的生物大分子的難題。這一發(fā)明，使人類可以通過對(duì)蛋白質(zhì)的詳細(xì)分析，從而加深對(duì)生命進(jìn)程的了解，使新藥開發(fā)發(fā)生了革命性的變化，并在食品控制、癌癥的早期診斷等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用!我們可以設(shè)想一下：如果沒有先進(jìn)的激光儀器和先進(jìn)的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器，田中耕一能發(fā)明“MALDI-TOF-MS”方法嗎?他能得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)嗎?回答是不能。
　　以上事實(shí)，足以說明儀器分析工作者(用儀器)與分析儀器(生產(chǎn)儀器)之間的關(guān)系。更能說明分析儀器與儀器分析必須緊密結(jié)合、相互溝通、相互促進(jìn)，這個(gè)問題，必須引起廣大分析儀器工作者的極大關(guān)注。這是當(dāng)前世界分析儀器和應(yīng)用發(fā)展的顯著特點(diǎn)之五。
　　6、正在朝著聯(lián)用技術(shù)方向大發(fā)展
　　聯(lián)用技術(shù)的迅速發(fā)展，是當(dāng)前國際上分析儀器及其應(yīng)用發(fā)展的熱門話題之一。很多工作，某一種技術(shù)解決不了，但是，兩種或多種技術(shù)聯(lián)用就迎而解了。例如：單純一臺(tái)薄層掃描儀器或單純一臺(tái)拉曼光譜儀器都不能解決的問題，二者聯(lián)用(薄層掃描儀起分離作用，拉曼光譜儀起檢測作用)，問題就很容易解決了，這對(duì)復(fù)雜體系、中藥的分析等特別有意義。又如：FIA(流動(dòng)注射分析)與AAS聯(lián)用、ICP-MS、LC-MS、GC-MS等等均系如此。所以，聯(lián)用技術(shù)發(fā)展，在集成創(chuàng)新方面將有廣闊的前景，它是現(xiàn)代分析儀器及其應(yīng)用發(fā)展的顯著特點(diǎn)之六。