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专注化探分析30年——访中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中心实验室主任 张勤研究员
发布时间:2019-04-08 21:29浏览次数:

  专注化探分析30年——访中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中心实验室主任 张勤研究员

  谈到张勤的科研生涯,用“专注”来形容最为贴切。张勤1983年毕业于成都地质学院岩矿分析专业,毕业后即进入物化探所工作。可以说,从那时起,张勤就开始了痕量元素分析的研究工作,到现在已有30多年,已取得了教授级高级工程师(二级岗位)和研究员的高级职称。

  张勤,目前是中国地质调查局局属单位中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(简称“物化探所”)中心实验室主任,同时兼任所属廊坊开元高技术开发公司的总经理。

  他,分析化学出身,但是对于仪器的结构与原理有着深刻理解;对于电子电路虽然只有初级水平,但是理解吸收能力非常强。当开发使用

  XRF、ES、ICP-OES/MS等仪器时,他对自己的要求从来都是不仅仅是“做”个分析方法,而是要深入了解仪器的原理和功能,要能够对仪器研制提出有建设性的意见。

  1983年毕业于成都地质学院岩矿分析专业,毕业后即进入物化探所工作。可以说,从那时起,张勤就开始了痕量元素分析的研究工作,到现在已有

  ICP-MS用户会在西安召开。本次会议,赛默飞邀请了物化探所张勤研究员作

  刚刚加入物化探所,张勤即与张锦茂先生等老一辈专家一起研发原子荧光光谱技术,负责研究相关分析方法;1993年,张勤师从物化探所中心实验室主任周丽沂教授,攻读研究生,研究生毕业后再次进入到张锦茂先生的原子荧光光谱技术研究团队,后来研究团队研制出具有领先水平的半自动间歇式单通道XGY系列原子荧光光谱仪;这些经历也是如今张勤除了中心实验室主任的身份之外,还拥有另外一个身份——廊坊开元高技术开发公司总经理的源头吧。

  “今年年底,我们将推出一款新产品,全自动间歇式气体发生——氢火焰双通道无色散原子荧光光谱仪,新产品集中采用了20多项18项专利技术。”张勤自豪地说到。仪器系统具有无”记忆效应的特点,气体发生采用间歇式反应模式,其最大优势是进样量可扩大到10mL,灵敏度相应得到了大幅提升。而泵管式反应方式存在,记忆效应大、测定速度慢、进样量小、泵管易老化、长期测定稳定性差等问题。该新品还可以直接进行元素的价态分析,将成为分析各类样品中痕量超痕量As、Sb、Bi、Hg、Se、Ge、Cd、Sn、Pb、Zn、Te等元素的专用分析仪器。

  “新仪器还可以自动瞬时扣除测定背景,”说到原子荧光光谱仪器的扣背景技术,张勤说已经想了20年了,如今终于实现了。“原子荧光仪器的仪器噪声较大,目前多通过反射器消除或扣除以“空白值”测定的方式扣除,而“空白值”并不是一个稳定值,还需要采取“校正操作”,但是这些都不是好的解决方法,不是严格的操作方式,也是成了原子荧光光谱仪无法打开国际市场的一个重要原因。”

  虽然廊坊开元高技术开发公司研制生产原子荧光光谱仪非常早,但是在如今的原子荧光光谱仪市场上,公司所占市场份额非常小,对于此点,张勤并不避讳,“过去公司的发展方向没把握准。今后我们将实现更专业的研发、生产和销售,不是我要卖仪器给你,而是你要找我买。”在张勤担任公司总经理两年多的时间里对将原有原子荧光光谱仪进行了升级换代,推出了多款差异化产品,以满足不同领域不同类型用户的需求。

  谈到已经从事了30多年的勘查地球化学样品分析测试技术专业,张勤说到,仪器的进步大力推动了化探测试技术的发展,过去只能检测30多个元素就是因为当时的仪器性能跟不上。2000年以后,ICP-OES的全谱出现、ICP-MS成熟、XRF性能提高,以及AFS、AAS等的仪器以及方法上的进步,推动了化探分析技术的跨越式发展。

  “今后,化探分析的发展方向之一是研发和采用固体进样分析技术。”张勤解释到,化探分析不是一个“好”职业,需要检测的元素种类多、样品量大,前处理样品需要使用大量的无机酸,对环境有污染,,对分析人员有极大的“健康伤害”。张勤所指的固体进样分析技术主要指XRF和电弧直读光谱等分析技术。

  XRF制样简单,多采用固体进样分析技术,对环境无任何特殊要求,在无损和原位分析方面具有不可替代的地位。而且随着固体进样分析技术的进步,目前XRF已经可以检测原来必须采用其它方法分析的氯、溴、硫等元素,能直接测定的样品类型也得到了极大的扩展。张勤介绍,他新研制的高压制样技术,使XRF能够检测一些以前不能测定的元素和样品。电弧直读光谱“脱胎”于早期的1米光栅光谱仪,虽说是很“老”的仪器,但是如今在其上应用了很多新技术,如CID、CCD等检测技术的应用使其成为了全谱;“就检测能力来说,对于固体样品如土壤和岩石等,今后该技术非常有可能超过ICP-MS。”

  对于在化探样品分析中已被普遍使用的ICP-MS,张勤说到,“ICP-MS技术已经发展到了一个‘顶点’,未来的进展将主要集中于技术的成熟度和专业化仪器方面。”激光剥蚀技术作为进样系统与ICP-MS联用是固体进样技术发展的另一个方向,但是,该联用技术多用于少量样品分析或科研领域。因为技术支撑还不够,如存在制样和校正标准物质等问题,激光剥蚀-ICP-MS成为一种定量分析手段还需要时间去完善。

  谈到张勤与赛默飞之间的“缘分”,可以追溯到1998年,物化探所购入了赛默飞的POEMS3型等离子体光质谱仪。说起这台仪器,张勤的感触很多,“POEMS3是一台ICP-OES与ICP-MS联用的全新独特的分析仪器,如今市场上已经没有同类型的仪器了。”张勤说道,“因为ICP-OES与ICP-MS各自的特性,使得在同时测量主量、次量和痕量元素时,很多情况下两者是不能互相兼顾的。当时,我主要是更多地单独使用其中的ICP-MS部分,巧妙地单独使用ICP-OES,因为其光谱是全谱型,特别适合于地质样品基体复杂、测定元素多、样品数量巨大特点。”

  在98年8月,张勤首先将POEMS3型仪器中的ICP-OES和ICP-MS引入到了化探样品分析中,张勤说由于化探样品量巨大大,平均每天分析1000个样品左右,因此可以称之为生产型分析化学。2000年又引进了塞默飞的M6型原子吸收光谱仪,开发了痕量Au的高精度分析方法。紧接着2005年引入XSERIESII型ICP-MS和IRISIntrepidXSPⅡ型ICP-OES,2010年引入ELEMENTXR型HR-ICP-MS,,这些仪器已经在大规模化探样品分析中得到广泛采用。张勤主持的“勘查地球化学样品中76元素测试方法技术和质量监控系统的研究”项目成果,获得2011年度国土资源科学技术奖一等奖。项目成果中赛默飞的元素分析仪器起到了关键性的作用。2014年又引进了iCAPQ型ICP-MS,与原有仪器相比,保持了原有的分析速度,由于提高了灵敏度,进一步降低了干扰,使化探样品中的痕量镉、银等元素得以实现与其它元素同时测定。

  谈及多年来使用赛默飞仪器的感触,张勤说到,赛默飞的ICP-OES和ICP-MS技术发展紧跟“变化”,与实际应用结合紧密。所说的“变化”即用户需求的变化,赛默飞仪器创新的原动力来自于关注用户的需求。如,赛默飞ICP-MS在我国地质检测领域的使用非常广泛,用户在实际应用时不断考验仪器的分析性能,通过用户的大量应用,赛默飞能及时总结用户的反馈建议,以此来不断改进自己的技术。业内经常有同行向张勤咨询,张勤总是说,“如果你是以做实际样品分析为主,最好选择赛默飞的仪器;因为赛默飞的仪器在长久的应用中已经得到了验证,应用效果非常不错,你完全不需要‘冒险’。”

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