...日本濱松光子學株式會社專務取締役兼固體事業部部長山本晃永先生

　　一般而言，分析儀器的發展可分為兩種：一是分析儀器本身、內部的發展，二是分析儀器相關器件的發展所帶動的分析儀器的發展。光探測器是光譜類科學儀器的「眼睛」，是搜集信號、進行信號轉換的核心、關鍵部件，其發展對分析儀器產業的發展起著巨大的推動作用。

　　光電倍增管是大家熟知的光探測器，廣泛應用於各類光譜儀器中。但近年來，一些國際儀器生產廠家已開始將ICP、光電直讀光譜儀等儀器中採用的光電倍增管逐漸換成了半導體光探測器，其中使用較多的是CCD(Charge-Coupled Devices，電荷耦合檢測器)。那麼，半導體光探測器能否取代光電倍增管？半導體光探測器技術發展現狀與趨勢如何？日本濱松公司未來將如何發展半導體光探測技術？該公司是如何看待中國儀器行業？未來將如何拓展中國市場？本文將逐一為大家解答。

　　日本濱松光子學株式會社(以下簡稱「日本濱松公司」)是光子技術和光電探測器的世界知名企業，其主要產品有光電倍增管、光電二極體、圖像傳感器、各種光源、大功率半導體雷射器等光器件。該公司固體事業部主要研發、生產各種半導體光電器件及其模塊化產品。

　　2010年9月1日，日本濱松公司固體事業部在北京舉辦「2010 HAMAMATSU光半導體技術交流會之專家交流會」。日本濱松公司專務取締役兼固體事業部部長山本晃永先生親臨現場。以此為契機，儀器信息網編輯在專家交流會現場就半導體光探測器的技術發展現狀和趨勢、日本濱松固體事業部未來的發展方向採訪了山本晃永先生。

日本濱松公司專務取締役兼固體事業部部長山本晃永先生

半導體光探測器的發展現狀與趨勢

　　「Photon is Our Business」，日本濱松公司最初是靠光電倍增管起家，主要用該產品來探測肉眼看不見的光子。該公司致力於了解光子以及光子與其他物質的相互作用，將相關技術轉化為產品並使其產業化。經過幾十年的發展，日本濱松公司不僅不斷改良真空管探測器，同時也大力發展了半導體光探測器。

　　該公司固體事業部多年來一直從事半導體光探測器相關技術的研究。近幾年，固體事業部非常重視圖像傳感器的研發，並在半導體光探測器的集成化、模塊化上取得了較大進展。山本晃永先生詳細地闡述了濱松的研究成果以及他對半導體光探測器技術發展的看法。

日本濱松公司固體事業部的主要產品

　　(1)在光探測器領域，從真空管技術到半導體技術是大勢所趨

　　山本晃永先生認為，從真空管技術到半導體技術是大勢所趨，日本濱松公司不能逆流而上。光電倍增管雖然是高性能的探測器，公司也對真空管探測器進行了一些改進，如增強其量子效率、使其小型化等，但仍殘留一些難以解決的問題，比如操作上玻璃材料的繁難性、高電壓的必須性等，這些難題限制了光電倍增管的使用。

　　但光電倍增管擁有光子探測靈敏度高的固有優勢，半導體光探測器不可能完全取而代之，但後者的市場主導優勢將日益明顯。目前在日本濱松內部，固體事業部的銷售額已超過了生產光電倍增管的電子管事業部，佔據濱松所有產品總銷售額的半壁江山。

　　日本濱松公司在繼續研究真空管技術和半導體技術的基礎上，將專心致力於相關模塊和系統的開發。總之，所有與光子相關的技術，日本濱松公司都將採取積極的態度。

　　(2)CCD已發展得比較成熟

　　隨著技術的進步，用於分光光度計、近紅外光譜、拉曼光譜等光譜儀器的CCD已發展得比較成熟，其性能已有了很大改進。

　　日本濱松公司研發出的背面入射(Back-illuminated)CCD圖像傳感器，能減少CCD的Etaloning Effect（註：Etaloning Effect是存在於非常薄的CCD晶片中，入射光線因為在晶片前、後表面發生光反射而產生幹涉，導致CCD分光靈敏度曲線在900nm附近凹凸不平的現象），從而能顯著提高圖像傳感器的靈敏度、量子效率、響應時間以及信噪比。通過拼接技術，濱松將許多CCD加以拼接，使其面積增大。目前最大的CCD平板圖像傳感器大小可達2mX2m，量子效率非常高，同時對近紅外長波的探測能力也大幅提高，可用於天文和宇宙探測領域。目前，全世界大部分的天文望遠鏡、人造衛星都在使用日本濱松的半導體光探測器產品。

各類CCD圖像傳感器

　　(3)CMOS發展前景看好，日本濱松公司力求讓其取代CCD

　　山本晃永先生說到，CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器與CCD在生產工藝上有許多相似之處，因其在集成化、生產成本、響應時間、使用方便、耗電量等方面的優勢，發展尤為迅速，甚至可能比CCD圖像傳感器發展更為快速。目前，CMOS和CCD各有所長，CMOS還不能完全取代CCD，但是未來在很多領域CCD會被CMOS所取代。

　　日本濱松非常看好CMOS的發展前景，在CMOS上傾注很大精力，不斷加大該產品的研發力度，力求讓CMOS取代CCD。公司針對CMOS的缺點進行了一些改進，引入背面入射技術(back-illuminated)的同時，採用碘化銫作為轉化晶體，提高探測器的靈敏度與效率。經過改造之後，APS(Active Pixel Sensor，有源像素傳感器，是CMOS的一種)的性能幾乎可以做得與CCD一樣好。

　　近期日本濱松推出了多款大小不一、功能各異的CMOS新產品。例如用於牙科檢查的CMOS，形狀小巧、適合人的嘴型，且可以一次成像;而用於乳腺癌檢測的CMOS平板檢測器具有面積大、探測速度快、解析度高、低劑量的特點，能避免X射線對人體的傷害。

日本濱松生產的各類CMOS圖像傳感器

　　(4)MOEMS、MEMS促成了半導體光探測器的模塊化、小型化

　　MOEMS(Micro-Opto-Electro-Mechanical System，微光機電系統)是在MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微機電系統)基礎上發展起來的新技術，該系統把微光學元件、微電子和微機械裝置有機地集成在一起，能夠充分發揮三者的綜合性能，可實現光學元件間的自對準，可用於光學器件和裝置的製造。

　　日本濱松公司不僅生產各類半導體探測器，還生產與各種探測器相關的信號處理電路、數據採集卡以及模塊產品。固體事業部充分利用MOEMS與MEMS技術，在光電二極體、雪崩二極體、圖像傳感器等產品的基礎上，生產出了光電二極體電路及模塊、矽雪崩二極體模塊、圖像傳感器模塊等模塊化產品。以CMOS圖像傳感器為例，採用MOEMS技術可將圖像傳感器、光柵、後續電路加工在同一塊矽片上，這樣實現了元器件的集成化、小型化，同時也方便用戶的使用。

小型分光計系列產品

拇指大小的超小型分光計

　　近期研發出來的超小型分光計，採用了MEMS的納米壓印(NanoTechnology)技術，只有拇指大小，敏感波長範圍為340-750nm。從產品到產品模塊、系統，這將是日本濱松公司固體事業部以後所要堅持的方向。

　　隨著時代的發展，人們對於小型、可攜帶的東西的需求將增加。在日本，一些測試化妝品美白效果的小儀器很流行，類似的小型儀器在美國也很受歡迎。分析儀器、醫療儀器要走進尋常百姓家，就必然要求其小型化，而儀器小型化必然要求其器件也小型化。半導體技術就是滿足這種需求的有效手段，其目前發展的重要主題是MEMS，而NanoTechnology(納米技術)應該是關鍵。

　　從真空管技術到半導體技術、MEMS、納米技術，這是濱松技術的變遷。未來幾年，日本濱松公司仍要徹底地鑽研這些技術，這是不變的方針。而唯一要改變的是各項技術的開發速度。技術開發得越早，日本濱松的產品在技術上就越有競爭力，這是很重要的。

與會濱松高層

　　(日本濱松光子學株式會社專務取締役兼固體事業部部長山本晃永先生(右二)、北京濱松光子技術股份有限公司總經理席與霖先生(左二)、北京濱松光子股份有限公司總經理助理兼第一事業部部長段鴻濱先生(左一)、日本濱松光子學株式會固體事業部伊藤伸治先生(右一))

與會專家

　　(從左到右依次為：中國儀器儀表行業協會朱明凱副理事長、國家地質測試實驗中心楊嘯濤研究員、中科科儀原董事長金鶴鳴先生、中國分析測試協會汪正範研究員)

濱松將加大半導體光探測器在中國市場的推廣力度

　　採訪中，山本晃永先生表達了對中國科學儀器行業發展情況的看法：中國科學儀器行業正蓬勃發展，雖然目前日本濱松的半導體光探測器在中國的用戶並不是很多，但公司更重視中國市場，將把最新的產品和技術推廣到中國來。

　　(1)中國科學儀器行業必將崛起，其市場容量巨大

　　回顧過往，手機、計算機在中國發展都很快，下一步中國的儀器儀表行業一定也會快速發展。醫療儀器、分析儀器都與人們的健康密切相關。中國人口是日本的十倍，這意味著如果中國儀器行業發展起來，那麼其市場容量可能會是日本的10倍。而跟科學儀器發展密切相關的就是儀器探測器件的發展。

　　滿足用戶的需求始終是日本濱松公司努力的方向。作為儀器元器件的供應商，日本濱松公司一定要領先市場一步，這樣才能提供市場需要的產品。雖然中國科學儀器行業可能還需要十年、二十年才能發展起來，但日本濱松對此非常有耐心，會非常關注中國市場需要什麼樣的技術和產品，也會不斷地研發新產品去滿足這些需求。

　　(2)加大半導體光探測器在中國分析儀器行業的推廣力度

　　山本晃永先生介紹了日本濱松中國用戶的一些情況。濱松固體事業部生產的各式各樣的半導體探測器有50%銷往國外，其餘在日本國內銷售。許多國際知名的儀器生產商都在使用濱松的探測器。但在中國，雖有儀器企業也使用濱松的半導體探測器，但是數量較少。

　　日本濱松公司固體事業部的約50%的產品都應用於醫療儀器，這個領域仍然是其非常重視的領域。同時，因為醫療儀器與分析儀器存在許多相似之處，所以日本濱松公司打算將在醫療儀器領域的優勢發展到分析儀器等領域。

　　同時，該公司將加強與中國用戶的溝通與交流，加大市場推廣力度，把固體事業部的半導體光電器件的新技術、新產品介紹給中國用戶，同時也要告訴他們如何選擇、使用和應用濱松的產品，希望能為中國儀器行業的發展盡一份力。

採訪現場

　後記

　　在採訪過程中，筆者仔細聆聽山本晃永先生對儀器企業發展的一些看法，他提到：「小規模的科學儀器企業若沒有特色，就沒有發展潛力與市場競爭力。島津、貝克曼等國際知名企業都是由有特色的小企業發展起來的。企業規模小並不可怕，可怕的是小企業沒有自己的特色、隨波逐流，只知模仿重複，不知發明創造，最終導致價格競爭，互相殘殺。日本濱松公司雖然是一家小公司，但一直很努力地研發光子相關的各種技術與產品，希望能夠通過公司的產品來促進科學儀器行業的發展。」

　　也許，日本濱松公司能夠發展壯大就在於它五十餘年來一直堅持自己的特色，將主要精力集中在自己優勢的光探測器領域，因而能在儀器光電元器件市場上佔有其他公司不可替代的一席之地。然而相比之下，目前國內科學儀器企業總體「大不夠大，小不夠專」，儀器元器件企業發展更是緩慢，這些客觀因素決定中國儀器行業短時間內或不會有較大改觀。同時， 中國儀器生產企業不僅只盯著整機儀器的研發，也不能忽視儀器元器件的開發。

　　採訪編輯：楊丹丹

　　附錄1：山本晃永先生簡介

　　1970年3月畢業於靜岡大學研究生院工學部應用化學專業

　　1970年3月入職日本濱松公司

　　1985年1月就任日本濱松公司固體事業部部長至今

　　1985年12月就任取締役

　　1987年12月就任常務取締役

　　2004年12月就任專務取締役

　　2005年7月就任代表取締役專務取締役

　　附錄2：日本濱松光子學株式會社

　　http://www.hamamatsu.com/

　　附錄3：北京濱松光子技術股份有限公司

　　http://www.bhphoton.com/