南京簡智之拉曼光譜儀：定位快檢領(lǐng)域

　這兩年，拉曼光譜儀一直吸引著業(yè)內(nèi)人士的眼球，各大儀器廠商不斷在新產(chǎn)品、新技術(shù)、新應(yīng)用等方面推陳出新，精心布局，不僅如此，新邁入此領(lǐng)域的儀器廠商也層出不窮，可謂熱鬧非凡。

　拉曼光譜如此的蓬勃發(fā)展給廣大用戶提供了更多可選擇的空間，那么，當(dāng)前有哪些主流企業(yè)/主流產(chǎn)品?有哪些最新的技術(shù)/應(yīng)用?哪款儀器更適合用戶自己的研究工作?

　儀器信息網(wǎng)：貴公司拉曼光譜儀的定位?

　南京簡智：南京簡智是一家專業(yè)的拉曼儀器制造商和拉曼快檢解決方案提供商，拉曼光譜產(chǎn)品是公司的核心產(chǎn)品線。簡智拉曼產(chǎn)品定位于快速檢測領(lǐng)域，為用戶提供便攜、快速、智能的檢測產(chǎn)品。

　對于簡智而言，拉曼檢測產(chǎn)品不僅僅只是一臺“光譜儀”，而是包含了：高性能光譜設(shè)備、靈活豐富的附件、優(yōu)秀的人機(jī)交互軟件、針對行業(yè)的多維譜圖庫和智能解譜識別算法、以及后端的云平臺大數(shù)據(jù)支撐的一整套行業(yè)應(yīng)用解決方案。同時，借助強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，簡智除了為客戶提供產(chǎn)品，還提供一系列的檢測研究服務(wù)。

　儀器信息網(wǎng)：請回顧貴公司拉曼光譜儀的研發(fā)及技術(shù)進(jìn)展歷史，貴公司在拉曼光譜儀器方面有哪些優(yōu)勢/專利技術(shù)?

　南京簡智：南京簡智儀器設(shè)備有限公司成立于2014年，是中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所在激光檢測領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化公司，其核心團(tuán)隊主要來自上海光機(jī)所和南京大學(xué)，在拉曼技術(shù)領(lǐng)域有超過10年的持續(xù)研究經(jīng)驗(yàn)。

　早在2006年，公司核心團(tuán)隊就開始研究拉曼技術(shù)研究并將其應(yīng)用于空間探測領(lǐng)域;

　2008年，針對“三聚氰胺毒奶粉”事件，中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)院委托上海光機(jī)所研發(fā)便攜式拉曼光譜原型機(jī)及核心組件;

　2009年3月，配合檢科院研發(fā)的拉曼增強(qiáng)試劑和檢測方法，上海光機(jī)所的拉曼光譜產(chǎn)品在質(zhì)檢總局科技司組織的三聚氰胺檢測比武中獲第一名;

　2010年1月，完成第二代拉曼專用激光器及光譜系統(tǒng)的研發(fā)，其785nm激光器可以實(shí)現(xiàn)0.1nm線寬，350mw連續(xù)輸出，光譜穩(wěn)定度小于0.01nm/度，溫控精度達(dá)到0.01度，光功率穩(wěn)定度小于2%@6h，是當(dāng)時市面上最優(yōu)質(zhì)的便攜式拉曼激光器，相關(guān)技術(shù)已獲得三項發(fā)明專利;

　2012年6月，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所與南京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會簽訂合作協(xié)議，共同建設(shè)中科院上海光機(jī)所南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院。南京院作為上光所唯一的產(chǎn)業(yè)化基地，以“科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)報國”為己任，致力于科研成果產(chǎn)業(yè)化;

　2014年10月，實(shí)現(xiàn)“自由空間光路”系統(tǒng)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)完全無光纖耦合的拉曼整機(jī)設(shè)計，大幅提高了整機(jī)性能;

　2014年4月，公司第二代便攜式拉曼光譜儀獲得華東計量中心檢測認(rèn)證;

　2014年10月，南京簡智儀器設(shè)備有限公司成立，并入住南京先進(jìn)激光研究院新大樓。借助前期的研究經(jīng)驗(yàn)，迅速實(shí)現(xiàn)拉曼光譜產(chǎn)品產(chǎn)品化，并建成覆蓋核心元器件、拉曼光譜產(chǎn)品、集成化拉曼模塊等多條產(chǎn)品線;

　2015年1月，簡智與北京高等珠寶研修學(xué)院達(dá)成戰(zhàn)略合作，致力于建立目前國內(nèi)最全的珠寶玉石拉曼譜圖庫;

　2015年6月，簡智SSR-200便攜式拉曼光譜儀問世，SSR-200是目前市面上最接近研究級的便攜式拉曼光譜儀，擁有最寬的光譜范圍和最優(yōu)質(zhì)的激光光源，廣泛應(yīng)用于各類高校及研究院所;

　2015年10月，簡智自主研發(fā)的SSN系列拉曼表面增強(qiáng)試劑問世，并申請發(fā)明專利;

　2016年3月，簡智SSR-3000系列一體式拉曼檢測儀實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，專門針對各類現(xiàn)場檢測應(yīng)用;

　2016年5月，簡智第四代激光器完成10000小時MTBF可靠性試驗(yàn)，可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)小于0.04nm的超窄線寬，和800mw的超高功率連續(xù)輸出，并使接受數(shù)值孔徑NA提升至>0.35。整體性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平;

　2016年5月，簡智研發(fā)的全球首款專門針對鉆石檢測的GEM CHKR問世，該款檢測儀集成了包括拉曼光譜在內(nèi)的多種光譜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)合成鉆石、優(yōu)化處理鉆石的快速檢測。印度GoldStar集團(tuán)隨后與簡智儀器達(dá)成戰(zhàn)略合作，成立合資公司致力于GEM CHKR的全球推廣;

　2016年8月，超小體積的簡智SSR MOUDLE系列集成式拉曼OEM模塊問世，為多家行業(yè)合作企業(yè)提供OEM和ODM服務(wù);

　2016年10月，簡智EASY RAMAN手持式拉曼原理樣機(jī)完成，除了擁有超高的拉曼性能外，還標(biāo)配4G網(wǎng)絡(luò)、GPS定位、高清攝像頭等多項適合現(xiàn)場執(zhí)法應(yīng)用的配置，并采用Android 4.0操作系統(tǒng)。產(chǎn)品將定位于現(xiàn)場檢測和執(zhí)法取證應(yīng)用，預(yù)計2017年3月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　目前，南京簡智除了擁有多條拉曼整機(jī)產(chǎn)品線、核心組件產(chǎn)品線和OEM模塊產(chǎn)品線外，還擁有目前國內(nèi)最全面的應(yīng)用圖譜庫，包括超過1000種礦物、3000余種有機(jī)化合物、200余種毒品及毒品前體、40多種常見炸藥、100多種易燃易爆危險化工品和120種食品違禁添加成分。在交互軟件應(yīng)用上，針對行業(yè)需求，提供四種軟件交互界面和完全針對應(yīng)用的智能解譜算法。

   儀器信息網(wǎng)：貴公司當(dāng)前拉曼光譜儀的主流產(chǎn)品和主流技術(shù)?有什么樣的產(chǎn)品發(fā)展計劃?

　南京簡智：公司目前主推產(chǎn)品為SSR-100/200及SSR-3000。

　SSR-100/200適用于高校研究院所以及實(shí)驗(yàn)室檢測分析，小巧可隨身攜帶，產(chǎn)品性能優(yōu)異，在同類產(chǎn)品(含進(jìn)口)中具有最寬的光譜范圍、最優(yōu)質(zhì)的激光光源、最優(yōu)秀的靈敏度，是一款最接近研究級性能的便攜式拉曼光譜儀。

　SSR-3000為新款手提箱式拉曼檢測儀，特別適合于現(xiàn)場快速檢測分析，適用于安檢、緝毒、食品藥品監(jiān)管、市場監(jiān)察等應(yīng)用領(lǐng)域。除了具有優(yōu)異的光譜性能外，此款產(chǎn)品針對戶外現(xiàn)場檢測場景，研發(fā)了防塵、防水、防震、防摔的儀器外殼，同時嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一體化操作，可即開即用，隨裝隨走。

　發(fā)展計劃：

　核心技術(shù)上，將針對移頻差分、移動掃描技術(shù)持續(xù)研發(fā)，目前已完成相關(guān)核心技術(shù)的仿真和原理驗(yàn)證。該類技術(shù)將解決拉曼技術(shù)的短板，能大大拓展拉曼技術(shù)的應(yīng)用范圍。

　核心組件上，堅持底層研發(fā)路線，自主研發(fā)所有核心組件，包括窄線寬單頻激光器、自由光路系統(tǒng)、光纖光路系統(tǒng)、微型光譜儀等。同時在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上著力于兩條組件研發(fā)路線，分別追求極致的性能和極致的性價比。前者要求在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更窄的線寬輸出、更寬的光譜范圍、更高的信噪比和分辨率等;后者則要求針對應(yīng)用需求，選擇最合適的性能配置，為客戶提供最佳的性價比。

　產(chǎn)品應(yīng)用方面，這是拉曼產(chǎn)品真正與市場對接的環(huán)節(jié)，需要挑選幾個行業(yè)重點(diǎn)突破，一方面要根據(jù)應(yīng)用場景設(shè)計更適合的設(shè)備配置和外形，另一方面要針對檢測項目研發(fā)更準(zhǔn)確的識別算法和檢測方法。得益于十年技術(shù)的積累，簡智在寶玉石鑒定、食品安全、公共安全領(lǐng)域已有了成熟的解決方案，未來將在這些方向上持續(xù)深入，并研究與其他技術(shù)的聯(lián)用。目前簡智推出的GEM CHKR鉆石檢測儀就是一種成功的嘗試，將包括拉曼在內(nèi)的四種光譜技術(shù)集成到一臺便攜式主機(jī)中。未來在食品安全、公共安全領(lǐng)域也有相應(yīng)的產(chǎn)品開發(fā)計劃。

　拉曼增強(qiáng)也是一個重要的研究方向，簡智目前已組建專門的團(tuán)隊并已成功開發(fā)了自主知識產(chǎn)權(quán)的增強(qiáng)試劑產(chǎn)品，明年會開發(fā)SERS增強(qiáng)芯片。

　儀器信息網(wǎng)：目前貴公司拉曼光譜儀重點(diǎn)關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些?最看好哪個領(lǐng)域?主推的解決方案?

　南京簡智：公司目前重點(diǎn)關(guān)注食品安全、公安刑偵、珠寶玉石及文物應(yīng)用領(lǐng)域，其中食品安全及毒品爆炸物檢測應(yīng)用是公司最為關(guān)注也是大力發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域，其中主推的解決方案為以下兩個：

　食品安全檢測領(lǐng)域應(yīng)用——蔬果中農(nóng)藥殘留現(xiàn)場快速檢測解決方案

　簡智危險爆炸物識別分析解決方案

　儀器信息網(wǎng)：從整個行業(yè)來分析，目前拉曼光譜儀都有哪些先進(jìn)的技術(shù)值得大家期待?同時有哪些問題亟待解決?未來拉曼光譜儀的技術(shù)發(fā)展趨勢?

　南京簡智：首先我們說一下我們認(rèn)為的未來拉曼光譜的發(fā)展趨勢，必然是向小型化、智能化、和低成本方向發(fā)展。因?yàn)槔夹g(shù)雖然在研究領(lǐng)域有一些獨(dú)特的應(yīng)用，但從整個市場來看，增量市場最大的將是現(xiàn)場快速檢測領(lǐng)域。拉曼技術(shù)在現(xiàn)場無損快速檢測中的諸多特點(diǎn)是非常突出且很難被其他技術(shù)所替代的。并且隨著近年來各行業(yè)檢測需求的大幅增長，快速檢測一定是未來的趨勢，“快檢”、“快篩”、“實(shí)驗(yàn)室前置”的概念已經(jīng)深入很多行業(yè)，制藥行業(yè)已有普及拉曼之勢，食品安全、公共安全、材料檢測領(lǐng)域的拉曼應(yīng)用也在急速增長。

　在這種趨勢下，對產(chǎn)品的要求就很明確了，首先產(chǎn)品必須體積小，方便攜帶，即開即用、隨裝隨走;第二，必須智能，能夠智能解譜、智能判定，用戶獲得的不是一張光譜圖，而是一個全面完整的判定結(jié)果;第三，拉曼光譜設(shè)備相比與現(xiàn)有的快速檢測設(shè)備而言價格還是偏高的，但一方面隨著使用量的增加成本必然會下降，另一方面，未來拉曼產(chǎn)品也會向著專用化方向發(fā)展，為了滿足某一類特定需求裁剪性能，降低整機(jī)成本。

　基于以上的趨勢分析，我們認(rèn)為拉曼主要的問題集中在便攜式現(xiàn)場應(yīng)用方面，最具潛力的技術(shù)包括：

　1. 熒光消除技術(shù)。目前很多物質(zhì)無法直接使用拉曼測量，因?yàn)闊晒庥绊懱蟆螐睦碚撋险f，降低熒光影響的技術(shù)有多種，例如：改變激發(fā)波長、移頻差分、共振拉曼、傅里葉拉曼等等，但每種方法在實(shí)際應(yīng)用中，特別是在便攜式現(xiàn)場檢測應(yīng)用中，都有很大的局限性。

　2. 拉曼增強(qiáng)技術(shù)。由于現(xiàn)在對拉曼增強(qiáng)的機(jī)理還沒有準(zhǔn)確的理論支撐，導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)和方法開發(fā)缺乏理論指導(dǎo)。目前市面上很多拉曼增強(qiáng)產(chǎn)品在針對特定檢測項目時，其實(shí)并不是最高效的。但這方面主要是因?yàn)槔碚摐螅荒苡么罅繉?shí)驗(yàn)去彌補(bǔ)，導(dǎo)致增強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)嚴(yán)重滯后且成本較高，嚴(yán)重影響了拉曼技術(shù)在某些應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

　3. 設(shè)備小型化技術(shù)。未來的拉曼產(chǎn)品如果可以實(shí)現(xiàn)低成本和小型化，完全可能走入民用領(lǐng)域。如果能做到，未來的拉曼光譜儀很可能會像驗(yàn)鈔機(jī)、公平秤那樣普及到社會的各個角落。

　國產(chǎn)與進(jìn)口產(chǎn)品的差別

　不可否認(rèn)，進(jìn)口產(chǎn)品在品牌上擁有巨大優(yōu)勢，在很多人的認(rèn)知中，“進(jìn)口”一詞就代表了質(zhì)量、性能、服務(wù)。但在實(shí)際上，這些差距正在逐步縮小。當(dāng)然，目前進(jìn)口拉曼產(chǎn)品多來自老牌的光譜儀和分析儀器廠家，如賽默飛、布魯克、Horiba、BWTEK、島津、海洋光學(xué)，在技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、研究能力等方面的綜合實(shí)力仍然是國內(nèi)企業(yè)需要追趕的。

　零部件方面，便攜式拉曼核心組件主要包括激光器、光路系統(tǒng)和光譜儀。

　光譜儀上國外廠家任然占據(jù)統(tǒng)治優(yōu)勢，特別是很多國外廠家本身就是老牌的光譜儀廠家，在生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制方面有多年的積累。從專用化方面看，未來拉曼產(chǎn)品一定是針對特定應(yīng)用的，因此光譜儀性能的定制化和裁剪，也使自身就能生產(chǎn)光譜儀的國外廠家擁有了一定的天然優(yōu)勢。一些國外廠家為保護(hù)自身拉曼產(chǎn)品線，對其使用的專用光譜儀并不出售，國內(nèi)企業(yè)往往只能購買到通用的近紅外波段光譜儀。簡智也在自主研發(fā)拉曼專用光譜儀，目前已經(jīng)完成中試，明年可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　光路系統(tǒng)國內(nèi)國外可以說不分伯仲，本身原理并不復(fù)雜，主要核心優(yōu)勢在于生產(chǎn)工藝和品質(zhì)保障。目前國內(nèi)也完全具備批量生產(chǎn)制造的技術(shù)能力。簡智擁有完善的光路系統(tǒng)研發(fā)、調(diào)試和生產(chǎn)的設(shè)備及工藝技術(shù)。從定制角度，國內(nèi)企業(yè)在光路系統(tǒng)定制上反而具有一定的優(yōu)勢，在很多拉曼應(yīng)用中需要使用特殊的光路系統(tǒng)，如長焦探頭，可變光斑，顯微共焦等訂制需求，國內(nèi)企業(yè)反而可以更快的響應(yīng)。

　激光器作為拉曼激發(fā)光源，對譜圖質(zhì)量的影響非常大，0.2nm線寬的光源會在1000cm-1上造成2~3cm-1的模糊，如果沒有一個純凈穩(wěn)定的光源，無論光譜和光路系統(tǒng)多優(yōu)秀，整體性能仍然是低下的，可以說，對于目前很多拉曼產(chǎn)品，光源的性能已經(jīng)成為了制約整機(jī)性能的瓶頸。而很多國外的老牌光譜儀或分析儀器廠家，本身并不研發(fā)生產(chǎn)激光器，其所用的半導(dǎo)體激光器多用于激光測距和激光通信領(lǐng)域，不完全符合拉曼光源的要求。而國內(nèi)在半導(dǎo)體激光器技術(shù)方面，已經(jīng)具備國際先進(jìn)水平。南京簡智依托作為國內(nèi)激光第一大所的上海光機(jī)所的研發(fā)實(shí)力，擁有目前便攜式拉曼產(chǎn)品中最優(yōu)質(zhì)的激光光源。明年即將推出的最新一代785nm半導(dǎo)體激光器，可以實(shí)現(xiàn)800mw，小于0.02nm線寬的穩(wěn)定輸出，光譜穩(wěn)定度小于0.01nm/度，溫控精度達(dá)到0.01度，光功率穩(wěn)定度小于2%@6h，并使接受數(shù)值孔徑NA提升至>0.35。簡智新一代激光器已通過10000小時MTBF可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證，未來將成為簡智產(chǎn)品的核心優(yōu)勢之一。

　系統(tǒng)和應(yīng)用方面，國內(nèi)企業(yè)擁有天然優(yōu)勢。包括軟件訂制、譜圖采集、算法調(diào)整、附件訂制等，國外企業(yè)無法做到靈活訂制，而目前拉曼應(yīng)用剛剛開始起步，通用類產(chǎn)品明顯不能很好的符合各種新需求、新應(yīng)用，例如我們的一些客戶需要在軟件中加入特殊功能，或者提供樣品需要我們建立算法模型，這類的需求在國外企業(yè)由于研發(fā)團(tuán)隊不在國內(nèi)，往往不能及時得到滿足，而國內(nèi)企業(yè)則可以在很短的時間里進(jìn)行設(shè)計和驗(yàn)證。

　儀器信息網(wǎng)：預(yù)測未來拉曼光譜儀的市場發(fā)展?jié)摿?包括應(yīng)用方向、方法標(biāo)準(zhǔn)、政策法規(guī)等)?

　南京簡智：目前拉曼光譜儀的市場規(guī)模還不大，除了研究領(lǐng)域外，主要是在一些政府檢測部門，包括公安、食藥、海關(guān)、檢驗(yàn)檢疫、質(zhì)檢等。但目前與拉曼光譜相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)非常缺失，國內(nèi)目前還沒有拉曼光譜儀的國標(biāo)，行標(biāo)也只針對某些特殊應(yīng)用，不能很好的覆蓋目前的市場需求。

　標(biāo)準(zhǔn)方面，由于國內(nèi)目前正大力推廣團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，因此這也是一個很好的機(jī)會，傳統(tǒng)的國標(biāo)行標(biāo)周期長，從申報到立項再到發(fā)布實(shí)施往往要兩三年的時間，而拉曼技術(shù)正處于應(yīng)用爆發(fā)期，拉曼企業(yè)可以考慮形成聯(lián)盟并制訂團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。簡智儀器在去年起草了首個SCIS標(biāo)準(zhǔn)，并于今年發(fā)布實(shí)施，后續(xù)還有一系列的標(biāo)準(zhǔn)制訂計劃。

　政策法規(guī)方面，新版GMP和衛(wèi)生部79號令，以及2015年下半年公布的新《食品安全法》和新《反恐法》都對拉曼應(yīng)用起到了很大的推動作用，而且從“快檢”、“快篩”的角度，一定程度上可以避免拉曼沒有標(biāo)準(zhǔn)無法出檢測報告的尷尬，專注于快速篩查應(yīng)用，快速擴(kuò)大市場應(yīng)用面。

　我們相信未來隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善、設(shè)備性能的提升、應(yīng)用方法的豐富，拉曼技術(shù)的潛力十分巨大，簡智目前專注于拉曼技術(shù)以及拉曼應(yīng)用解決方案，致力于中國拉曼儀器產(chǎn)業(yè)走向世界。