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跟着市场走——中国地质科学院物化探研究所仪器研制中心产品研发记  

2010-10-20 23:55:08|  分类: 地质装备 |  标签: |举报 |字号 订阅

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跟着市场走
——中国地质科学院物化探研究所仪器研制中心产品研发记
    研发新产品、升级产品使其具备新功能、拓展新的应用领域,中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(以下简称物化探研究所)物化探仪器研制中心(以下简称仪器研制中心),通过不断研究国家需求、不断满足国家需求,在推动学科发展和行业进步的同时,也为自主研发的物化探装备进行了市场扩容,逐步探索出一条发展新路子。
需求决定产品研发方向
    据仪器研制中心主任高一峰介绍,该中心的前身最早是物化探研究所的实验工厂。2006年,实验工厂改名为仪器研制中心,承担着为该所物化探科研成果提供技术转让平台的职能。目前,仪器研制中心形成了产品研制、试制、生产、应用、推广紧密结合的机制,为我国勘查地球化学学科的发展提供了必要的装备“硬”支撑。
    改革开放以后,实验工厂确定了把学科发展和国家需要两个需求结合起来的新理念,其中一个需求就是,在产品研制中注重研究现代地质工作对物化探装备提出的新要求。
    20世纪80年代开始的我国金矿化探的大发展和区域化探全国扫面计划,推动了化探野外快速分析测试技术的发展。上述两项计划实施仅几年,便发现数以万计的金、银、铜及多金属元素异常。检查化探异常、区分矿致异常与非矿异常,就成了当务之急。
    按照常规的检查方法,一个异常的评价往往需要一年甚至更长的时间。在效率原则指导下,野外快速调查评价成为现代地质工作发展的一大趋势,轻便、快捷、数字化成为衡量现代地质装备的重要指标。为适应这一新的发展形势,仪器研制中心组织科研力量经过多年潜心研究、反复试验,于1995年研制出了XBG-1光导比色计,填补了国内空白。该仪器全机仅重1公斤,是分析测试数据可长期贮存且能与计算机联网的野外分析测试装备。利用这一现代装备,地质工作者可在野外工作现场直接获取金、银、铜、铅锌、镍、钴、钼、砷、锑、铋等12种以上元素的含量,结合地质情况对化探异常的找矿前景进行评价。
    高一峰说:“这一装备的诞生,将原来野外采样到化验室检验的漫长过程,精简为野外现场测试,大大提高了效率。而且金元素的检出限达到了10-9,其他元素的检出限也达到了10-6。”据介绍,XBG-2光导比色计一面世,广大地勘单位即纷纷将其应用到野外找矿实践中,在我国地球化学找金中发挥了迅速、快捷的威力。
    将产品研发和市场焊接在学科发展上
    “我国微量元素测定方法、技术和仪器的进步,有力地支持和推动了我国地球化学勘查的发展,使它在我国的地质找矿工作中获得了广泛的应用。”原地矿部物化探局副总工程师孙焕振在庆祝物化探研究所成立30周年纪念文章中写过这样一句话。高一峰说:“它其实也揭示了我们产品研发的一贯传统,就是将产品研发和市场,紧紧地焊接在学科发展上。”
    高一峰以XGY系列原子荧光光谱仪为例,详细介绍了仪器研制中心是如何用产品研发支撑学科发展,进而为产品进行市场扩容的。
    新中国成立初期,我国主要是学习和引进前苏联及欧美化探样品的分析方法和测试技术。在学习引进的过程中,化探科技人员发现,这些方法与技术,都存在一些缺点和问题,无法完全满足我国地球化学勘查工作的要求。进入上世纪六七十年代后,物化探研究所为了解决制约化探方法技术普及和进步的瓶颈,打破国外的垄断和技术封锁,组织科技人员进行持续攻关,于1978年研制成功具有自主知识产权并能推广应用的原子荧光光谱仪,并形成了系列产品,对我国化探事业的发展,特别是全国区域地球化学扫面计划的完成,发挥了重要作用。上个世纪,我国的化探事业取得了国际领先地位,原子荧光光谱仪等一批化学分析设备功不可没。
    原子荧光光谱仪作为测定砷、锑、铋、硒、碲、铅、锡、锗、锌、镉、汞等多种元素痕量分析的仪器设备,越来越多地应用到水质监测,农业、渔业环境监测,食品、商检、医学、药学、冶金、化工、地质等检验检测部门。但是因为最初的原子荧光光谱仪在检出限、精密度、线性范围、道间干扰等技术方面存在不足,化探事业的发展对其提出了更新更高的要求。
    物化探研究所根据国家需求,不断对原子荧光光谱仪的性能进行升级,从而使其成为国际领先的化探装备。高一峰以XGY-6080全自动进样氢化物发生双道原子荧光光度仪为例,对XGY系列产品的性能进行了说明。XGY-6080型全自动双通道原子荧光光谱仪,是物化探研究所根据长期研制、生产、应用原子荧光光谱仪的经验,独家采用柱塞泵流动注射氢化物发生系统研制的新型产品,在检出限等指标方面均有较大改善,实现了网络化和数字化,提高了工作效率。
    进入21世纪以来,各种化探分析仪器研制技术都取得了迅猛的发展,物化探研究所研发的化探仪器始终在国内占据一席之地。目前,随着化探76元素地球化学填图、区域化探扫面和多目标区域地球化学调查工作的开展,XGY系列原子荧光光度计尤以在砷、锑、汞、锗、硒测试的准确度和精密度遥遥领先国内同类产品,成为各地质实验室必备的分析装备,并多次应邀在全国化探会议上作产品推介。
    勘查技术创新和仪器开发相得益彰
    在一代代勘查地球化学家致力于研究和推广“汞的勘查地球化学”找矿技术的过程中,上世纪70年代,物化探研究所具有独立知识产权的测汞仪器——塞曼测汞仪开始研制和批量生产。
    仪器根据汞的冷蒸气原子吸收原理,采用塞曼效应进行背景校正,具有较强的抗干扰能力和较高的稳定性及较低的检出限,可在实验室和野外现场测定土壤、岩石中汞和土壤气中汞。广泛应用于地球化学探矿、地震预报和监测、地热普查、考古、采空区及地裂缝等地质灾害勘查、城市环境监测、石油勘探和油气普查、食品、卫生防疫等领域,是国内用于野外现场测量土壤中汞和土壤气中汞的专门仪器,尤其是在监测土壤气中汞具有独到之处,各项测试指标处于世界先进水平。XG系列塞曼测汞仪XG-4塞曼测汞仪在1984年获地质矿产部科技成果三等奖。仪器不断更新换代,如今更加智能和轻便,稳定性能好,准确度高,检出限低,线性范围宽,操作简单、快速,便于使用。
    物化探研究所使用该仪器在山西万家寨引黄工程大梁水库区和坝址区渗汛性评价、“5·12”汶川特大地震后陕西宁强的强余震观测中发挥了重要作用,得到专家好评。尤其是在科学技术部2002年度863计划“考古地球物理综合探测技术”研究课题中,用于在秦始皇陵封土堆上方开展汞量测量的方法技术研究,以判断地宫平面位置和范围,为“以水银为百川江河大海”的说法和秦始皇陵封土堆下地宫的存在提出地球化学方面的科学依据。
    装备技术服务实现多领域拓展
    无线电波坑道透视仪不仅能在金属矿山应用,还能在煤矿开采中应用。“拓展老装备到新的应用领域,既是为地质装备的市场空间扩容,更是为了把科技成果的生产力效应放到最大。”高一峰以无线电波坑道透视仪为例,说明了他们在地质装备应用推广上的这一理念。
    该仪器早在1966年即完成定型生产,原以寻找金属矿为主,功能较为单一。进入到市场经济后,物化探仪器研制中心应用现代先进成熟技术,对坑道透视仪进行了持续不断的性能升级。
    “在矿山应用无线电波坑道透视仪,可以为矿山带来两大效益”,高一峰介绍,“第一大效益是节省投资,第二大效益就是提高矿山安全生产性。”
    以煤矿为例,使用无线电波坑道透视仪可以设计出更为科学合理的采掘方案,避免因采掘方案设计不合理而带来的报废,可为矿山挽回百万甚至上千万元的经济损失。从提高矿山生产安全性来看,在煤矿井下采掘工程布置前,使用无线电波坑道透视仪弄清拟采区的断层、陷落柱、老窿、水包、瓦斯包后,就可以提前设置处置预案,避免透水、瓦斯突出事故的发生。
    高一峰说,正是基于这样的认识,他们在无线电波坑道透视仪成功研制后,对其性能进行了持续性的提升。现在,这一产品已更新到第六代,对金属矿体的透视距离在50~100米以上,对煤矿的透视距离则达到了200~500米。今年,他们还要将其更新到第七代,使其对煤矿体的透视距离进一步提高。为适应数字矿山的发展趋势,WKT-6型无线电波坑道透视仪增加了测量数据的即时存储功能,在测量的同时,所测的数据会自动存储在内部的非易失性存储器中,保证数据在关机、断电等情况下不会丢失。仪器还设有与电脑通讯的数据传输接口,用户可以非常方便地将数据传输到电脑中,进行分析和解释。仪器还配备了专门的分析解释软件,可以将测得的数据处理成图,提高了地质构造推断和解释的精度。
以超前的眼光发掘新的市场
    以超前的眼光预测社会新需求和市场空间,更是仪器研制中心对传统创新性的继承和发扬。在产品研制中,他们除了注重研究现代地质工作对物化探装备提出的新要求,还注重研究我国在现代化进程中对物化探装备可能提出的新需求,并在发展过程中形成了独具特色的产品。
    近年来,在国家新能源政策的激励下,各地开发地热、浅层地温能资源的热情普遍高涨。这一新形势,其实也蕴藏了地热资源调查评价装备的市场空间。高一峰说:“为适应这一形势,我们及时开发出了DWW-1B数字微机测温仪。”
    DWW-1B型数字微机测温仪是由CMOS单片机控制的便携式测温仪,具有精度高、体积小、功耗低、蓄电池供电、测温范围广、辨温能力强、环境要求低、地表浅温和深井测温两用的特点。目前,这一仪器已得到广泛的应用。
    牢牢把握国家科研发展工作需求,不断拓展仪器研发思路和新的应用领域,不断推动学科发展和行业进步。在这条路上,物化探所物化探仪器研制中心任重而道远。
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