劉敦一談中國儀器研製困境——訪北京離子探針中心主任劉敦一研究員

　　劉敦一研究員，曾任中國質譜學會理事長，2001年至今任國家大型科學儀器中心——北京離子探針中心主任。他是中國地學界的傑出領軍人物，在同位素地質年代學研究領域成就卓著。同時，身為中國最早一輩從事質譜技術與儀器研製的科學家，劉敦一研究員曾多次就儀器研製相關問題向科技部、財政部提建議，呼籲相關部門關注、促進中國儀器研製事業的發展。

　　近日，儀器信息網編輯專訪了劉敦一研究員，請他談談：他目前的儀器研製工作，以及他對中國儀器研製情況的看法。

北京離子探針中心主任 劉敦一研究員

從二次離子質譜儀器研製談起

　　北京離子探針中心的核心儀器是高分辨二次離子探針質譜計(Sensitive High Resolution Ion Microprobe II ，SHRIMPⅡ)，該儀器是同位素地質年代學領域最先進的科學儀器之一，也是劉敦一研究員在儀器研製方面的主要研究對象。2006年，北京離子探針中心承擔了「十一五」國家科技支撐計劃課題——《二次離子質譜儀器核心技術及關鍵部件研究與開發》，目前該課題已處於驗收階段，即將結題。

　　作為課題負責人的劉敦一研究員首先介紹了該課題的相關情況：「我們課題的總目標與內容是：攻克二次離子質譜(Secondary Ion Mass Spectroscopy ，SIMS)及飛行時間(TOF)串聯質譜的若干關鍵技術，自主研發一批SIMS和串聯飛行時間質譜核心關鍵部件。這個課題是由北京離子探針中心牽頭，中國計量科學研究院、中國科學院大連化學物理研究所、復旦大學等單位參與其中，各自負責不同的子課題。」

　　「我們取得了一系列課題成果。本課題的主要目標是儀器核心部件，但也搭建了飛行時間二次離子質譜儀(TOF-SIMS)、離子阱飛行時間質譜儀(Trap-TOF)的整機。通過課題組成員近四年的努力，課題組完成了課題任務書既定的各項指標，發表科技論文29篇(其中向國外發表5篇)；申請國內發明專利24項，國際發明專利6項，其中已有2項國內發明專利和1項國外發明專利已獲得授權；形成有關二次離子質譜(SIMS)及飛行時間(TOF)串聯質譜的新技術、新產品、新裝置和計算機軟體等19項；有5項成果已在相關領域成功應用；培養、凝聚和造就了一支過硬的理論和技術人才隊伍；建立了5個高端質譜儀器及關鍵部件試驗平臺和研發基地，為飛行時間質譜、串聯質譜、高分辨ICP、輝光放電、高分辨氣體同位素等高端質譜儀器自主研製的跨越式發展奠定了基礎。」

　　「此次研製出來的各儀器部件有的是針對地學領域，但大部分是沒有針對性的，比如離子源、樣品臺、離子阱、飛行管道、電學系統、高壓模塊等部件，這些與通常的飛行時間質譜與離子阱質譜的核心部件是一樣的。所以，這些部件將來會有很廣泛的適用領域。」

　　「SIMS的應用範圍其實非常廣泛，不僅可以用在地學領域，還可以應用於生命科學、材料、微電子、納米等多個領域。未來北京離子探針中心仍將繼續在SIMS方面努力探索。在『十二五』，我們首先要提升本次研製出的各部件的各項指標，縮小其體積；然後，打算繼續聯合大連化物所等國內科研機構或國外相關機構專家，研製專門針對地學領域的TOF-SIMS。」

北京離子探針中心的SHRIMPⅡ

(圖註：SHRIMPⅡ是磁質譜，其售價目前在3000萬人民幣左右，該儀器體積龐大，一臺儀器佔地面積就達幾十平米。)

　　「TOF用在高精度同位素地質測量上是史無前例的，如果我們真的能夠研製成功的話，那將是世界上第一臺專門用於地學領域的TOF-SIMS。雖然我們不能保證研製出來的TOF-SIMS能比現在的SHRIMPⅡ在精度上有很大的提升，但只要該儀器能達到磁質譜的水平，這就是很大的創新與突破。先達到，再提高，這是一條新路子。但毫無疑問的是，TOF-SIMS的造價相比於SHRIMPⅡ將下降一半，體積也會縮小許多。」

實事求是地看待中國儀器研製的種種困境

　　劉敦一研究員長期關注中國儀器研製現狀，在其擔任政協委員時他曾寫過一個名為《開展我國儀器研發製造的第二次創業》的提案，他在提案中說到：科學儀器自主研製能力是關係到國家安全與民族發展的「大事」。而劉敦一研究員在長期工作中也形成了關於中國儀器研製困境的獨到觀點。如果用一個詞來形容他這些觀點的話，那就是他在採訪中提到的「實事求是」。

　　中國儀器研製有兩「缺」

　　「中國在儀器研製方面是一窮二白、白手起家，基礎非常薄弱。目前國內基本沒有研製出大型儀器，只在一些小型儀器上有所突破，且在高端儀器研製方面沒有太多投入。早期中國在儀器研製方面與國外的差距主要體現在電子學方面，現在這種差距已不明顯。但中國儀器研製現在缺兩樣東西，一是缺乏儀器整機設計思想，二是缺乏儀器部件精密加工能力。這兩方面是我們現在最需要提升的。」

　　「儀器研製是長期任務，如果不長期發展，是無法研製出好的精密儀器的。儀器研製不是找幾個科學家、專家立幾個項就能達成的，而應培育、設立儀器研發基地與儀器精密部件加工基地。對於國內一些在技術、人才、實驗裝置都配備較完善的單位，國家可以考慮將其建成為儀器研製基地，同時可以考慮培養、建立幾家專門為高精尖儀器加工零部件的工廠。」

　　研製儀器核心部件比研製整機更艱難

　　「研製儀器整機，首先是要完成整機設計方案，然後著手各部件的研製與連接。因為儀器整機研製著眼是整體，很多核心部件可向國外供應商購買。所以在國內，儀器整機研製的過程有可能就淪為了儀器部件拼湊的過程。」

　　「中國如果沒有研製儀器核心部件的能力，我們的儀器工業還是要依賴於外界，以後的發展還是會受到限制。所以，中國必須自己研製儀器部件，這樣我們的儀器工業才能獨立，大量進口儀器的價格才有可能下降。希望相關部門能重視與鼓勵儀器部件的研製。」

　　「儀器核心部件的研製沒有捷徑，需要研究者從頭做起，以中國的薄弱基礎與粗糙的儀器部件加工能力，研製儀器核心部件的難度非常大。此外，研究者在部件研製出來以後，為了驗證該部件的性能，還可能需要搭建整機，這又是一個非常艱難的過程。所以『研製儀器核心部件比研製整機更艱難』。」

　　儀器研製項目過於強調「大聯合」

　　「目前，國內很多儀器研製項目的申請與實施是多家國內知名院校、科研院所的『大聯合』。毫無疑問，這樣的『大聯合』在項目申請時會比較具有優勢。但對於項目實施而言，這並不見得是好事。聯合的單位越多，在項目實施過程中的管理就越困難。管理不到位，最終可能導致課題目標無法完成。所以，在技術力量足夠的情況下，聯合的單位越少越好，這樣效率可能更高，不要總是過於強調『大聯合』。」

　　對儀器研製項目成果的期望值過高

　　「在對待儀器研製項目成果的態度上，我們的期望值不能過高。但現在一些人總是期望每個儀器研製項目都能做出原始創新成果，這幾乎是不可能的。其實，以中國現有的儀器研製基礎，一些高、精、尖的儀器能夠仿製出來就是很大的突破。所以，我們不能要求每一項儀器研製成果都是自主創新，不能因為一些成果沒有太多自主創新的成果就『看不起』，否則會打擊許多儀器研製人員的熱情，不利於中國儀器研製的發展。在這點上，政府的眼光應放長遠些，應有耐心。」

促進中國儀器研製，相關制度變革更關鍵

　　當筆者問到「如何促進中國儀器研製事業發展」的時候，劉敦一研究員有些感慨：「中國把儀器研製耽誤了這麼多年，現在相比於國外落後這麼多，想一下子跟上來幾乎是不可能的。現在要大力發展中國儀器研製事業，資金、技術、人才等多方面的支持是很重要的。但我認為，變革現有相關制度是更為關鍵的因素。」

　　「其實，目前國家越來越重視儀器研製了，相關的財政投入也在加大。據可靠消息稱：在『十二五』規劃中，除了國家自然科學基金委『科學儀器基礎研究專項』10億元的支持外，新設立的『重大科學儀器裝置研究專項』每年投入更多資金；此外，科技部設立的『國家重大科學儀器設備開發專項』對儀器項目的支持力度將上不封頂。但這些錢『可能還不容易發出去』，因為自然科學基金是支持基礎研究，目前這方面的儀器研製項目並不多，基金委可能較難找到合適項目來資助。所以我個人認為，目前的財政支持力度是夠的。但在制度方面，情況卻不這麼樂觀。」

　　儀器科研項目財政管理制度亟待改進

　　「目前，儀器研製項目的管理制度缺乏靈活性，太『死』，一是項目預算『死』，要求在項目進行前就將項目預算計劃得非常精確；二是項目周期時間太『死』，規定一個非常確切時間段，比如三年或五年。此外，一些項目計劃一旦更改，比如要申請追加項目經費，上報審核過程非常繁瑣、漫長，太費時間。儀器研製項目是具有創新性的工作，受很多未知因素影響，我們無法將預算做得很精確，無法將項目周期控制得毫釐不差。項目負責人需要一定的自由度。」

　　與儀器研製成果產業化相關的智慧財產權、審計制度要跟上

　　「儀器研製項目的成果應考慮產業化，這樣才能讓國家與民眾受惠，才能讓儀器行業發展得更好。但儀器研製成果產業化涉及利益分配，如何分配是個大問題。由此牽扯進來的智慧財產權、財務審計等問題目前沒有明確的制度規定，儀器研製者如考慮將成果產業化可能會遇到很多障礙。」

　　「首先，智慧財產權問題。目前科研人員研製出來的儀器屬於職務成果，這個成果的智慧財產權屬於研究者所在單位，而科研人員個人能否受益和受益的比例完全取決於所在單位的土政策，國家沒有統一的規定。這是不合理的，會打擊科研人員的積極性。其次，財務審計問題。目前，儀器產業化必然要與企業發生關聯，或者是科研人員與所在單位設立公司，或者將成果出售給其他公司。因為是職務成果，所以相關的財務審計程序繁多又瑣碎，讓許多科研人員非常頭痛，難以專心搞科研。要促進科研成果的產業化，相關制度應該跟上。」

　　需打破人才制度禁錮，保護儀器研製人員利益

　　「目前，許多儀器研製項目主要集中在高校與科研院所，國家現有人才制度對進入這些單位的人員的學歷要求很高，這有很多弊端。高學歷並不意味著高技術水平，且儀器研製需要的人才種類很多，並不是每一個崗位都需要博士那樣的高學歷。而那些學歷較低但在儀器研製方面很有天賦的技術人才卻得不到發掘與重用。」

　　「我國專門研製儀器的人員少，大部分研究者都是將儀器研製作為『副業』。如果儀器研製者在科研單位中不是專門從事儀器研製工作，那麼他是非常吃虧的。他的利益很難得到保障，其地位、待遇較低，發文章較難，職稱很難評上。在這樣的情況下，科研單位留住這些儀器研製人才比較困難。我國儀器研製人才本來就匱乏，用人單位還招不到人、留不住人，這樣情況就更糟糕了。相關人才制度方面該做點調整了。」

　　適當時候，一些強制性制度支持國產儀器產業是必要的

　　「目前，在購買儀器的時候，許多資金充裕的單位多是考慮國外進口儀器，對國產儀器則不作考慮，這種情況非常不利於國產儀器的發展。如果將來國產儀器發展到一定水平，國家可以採取一些強制制度，即只要國產儀器能夠達到使用要求，儀器購買單位必須購買國產儀器。這樣的強制性制度雖然可能存在不合理的地方，但是其對中國儀器研製以及國產儀器產業發展的推動作用一定是巨大的。」

　　針對以上方面，劉敦一研究員曾向相關部門提過許多建議，比如延長儀器研製項目周期，靈活調整項目經費，讓科研人員能夠享有一定比例的智慧財產權，允許用人單位採用崗位責任制與合同制等等。讓人欣慰的是，有關部門在參考多方建議之後已經在許多方面有所調整了。

　　在採訪的最後，劉敦一研究員還說到：「質譜類儀器研製需要機械、電子、物理、電氣等多個學科的知識與成果，其對技術的要求是綜合的、是最高水平的。這類儀器的研製可以帶動其他種類儀器的發展，所以我一直建議重點發展質譜。介入這類比較高端儀器的發展，我們要鼓勵自主創新，也要鼓勵拷貝複製。我國各行各業對有機質譜的需求很大，如果我們真的能夠研製出來，能保證儀器性能穩定，那麼中國可以少買很多進口儀器，節省很多資金。」

　　採訪編輯：楊丹丹

　　附錄1：劉敦一研究員簡介

　　劉敦一，1937年4月生，男，黑龍江人。1962年畢業於雲南大學物理系。1962年至今，在中國地質科學院地質研究所從事同位素地質及其質譜技術方法研究。期間多次出國與國外同行進行合作研究或短期學術訪問；曾長期擔任同位素地質研究室和同位素地質開放實驗室主任；1991年晉升為研究員；2001年至今，任國家大型儀器中心「北京離子探針中心」主任；曾任國際地質科學聯合會副主席(1992—2000年)、國際地質科學聯合會提名委員會委員、中國地質學會副理事長、中國質譜學會理事長，現任國際地質科學計劃(IGCP)中國國家委員會主任和中國國際前寒武研究中心主任。第八屆、九屆、十屆全國政協委員。

　　他在早前寒武紀地質年代學、超高壓變質巖定年、蛇綠巖定年研究方面有突出成果，首次發現並釐定了38億年和38.5億年我國最老巖石和鋯石；在同位素質譜技術方法和淨化實驗室建立上引領了我國同位素地質實驗室的發展；引進了世界上先進的SHRIMPⅡ質譜儀，並快速建立鋯石U-Th-Pb微區定年技術；2010年，其採用鋯石SHRIMP定年法測定了來自美國的月巖和月球隕石樣品年齡，重新確定了月球雨海紀的年齡，獲國際認可。

　　他領導的北京離子探針中心，以最高的儀器利用率和開放程度，為國內外地學界提供了一個高水平的年代學實驗與研究平臺，以及大型科學裝備遠程共享示範研究—離子探針系統實現世界首創遠程控制技術，得到國內外地學界的一致讚譽，並成為一個國際性開放實驗室。

　　他曾發表論文151篇，其中國際SCI論文29篇；獲得國土資源科技獎一等獎1項，排名第一；部級科技成果二等獎3項，排名為第二、三、七；部級科技成果三等獎3項，排名為第一、一、二。

　　2008年，美國科學雜誌(American Journal of Science)出版專刊慶賀劉敦一的70歲生日(AJS，2008年3月號，Vol.308 No.3)，該刊序言稱其為「中國地學界傑出的領軍人物」，褒揚其領導的北京離子探針中心為「世界上運行最成功的實驗室之一」。

　　附錄2：北京離子探針中心

　　http://www.bjshrimp.cn/

　　http://www.instrument.com.cn/news/20101201/052094.shtml