科研儀器主要考量度，即測試結(jié)果“準不準”的問題，而工業(yè)化應(yīng)用并不一定要求特別高的準確度，而是更偏向?qū)τ诜€(wěn)定性的要求。氣溶膠消光光譜儀的研發(fā)是“兩條腿走路”，只是要賣給企業(yè)的話，穩(wěn)定性等方面的努力還得繼續(xù)。

人們在日常生活中常見的云、霧、煙甚霧霾等大氣現(xiàn)象其實在科學(xué)家的眼里還有別的叫法——氣溶膠。所謂氣溶膠，實則是由固體或液體小質(zhì)點分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系，又被稱為氣體分散體系。

　　“通常而言，就是指大氣中的顆粒物，比如在空氣質(zhì)量評估中提到的PM2.5。”中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所助理研究員徐學(xué)哲在接受記者采訪時表示。

　　近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研究員趙衛(wèi)雄、張為俊及其團隊負責(zé)的科研專項“氣溶膠消光光譜儀研制”項目通過驗收，儀器的成功研發(fā)被認為不僅在業(yè)務(wù)觀測和科研上產(chǎn)生重要的社會效益，同時也會進一步推動氣象觀測儀器的國產(chǎn)化并產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。徐學(xué)哲就是項目團隊的重要成員。

　　不同于市面上的“普通”光譜儀

　　氣溶膠消光光譜儀是什么？因何產(chǎn)生重要的社會效益和經(jīng)濟效益？項目負責(zé)人趙衛(wèi)雄介紹道，該儀器是一臺基于寬帶腔增強吸收光譜技術(shù)的氣溶膠消光光譜儀，實現(xiàn)消光光譜的實時、原位測量，并對測量技術(shù)和方法進行研究，建立了實驗室標校方法，完成項目既定研究內(nèi)容。在項目驗收中，儀器技術(shù)指標達到項目預(yù)期考核要求，儀器靈敏度和探測精度優(yōu)于項目設(shè)定目標。

　　氣溶膠消光光譜儀是一個連續(xù)運行的光譜觀測設(shè)備。據(jù)介紹，在技術(shù)的發(fā)展方面，其具有可擴展性，通過多組高反射率透鏡的聯(lián)用，可獲得整個紫外—可見波段的消光光譜。

　　“消光”是這一儀器的重要技術(shù)特點。所謂“消光”，徐學(xué)哲告訴記者，“就是指大氣中的顆粒物反射和吸收太陽光的特性。”他表示，顆粒物消光的大小直接影響大氣能見度，同時反映了空氣質(zhì)量。

　　“通俗而言，消光光譜儀就是評估反映大氣顆粒物消光能力的儀器。”徐學(xué)哲補充道，“我們用這臺機器測試顆粒物的消光特性，從而評估顆粒物對大氣能見度、空氣質(zhì)量以及氣候效應(yīng)的影響。在氣候評估中，氣溶膠的光學(xué)特性是一個非常重要的參數(shù)。”

　　當(dāng)前外上的光譜儀技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，與通常意義上的光譜儀相比，氣溶膠光譜儀實際上存在很大的不同。徐學(xué)哲告訴記者，“氣溶膠消光光譜儀是由光源、光學(xué)諧振腔和光譜儀三個部分組成。可以說，氣溶膠消光光譜儀和上的光譜儀不是一個概念。”

　　徐學(xué)哲表示，“上的光譜儀主要是測量不同波長處的光強，我們的這臺儀器主要測量氣溶膠的相關(guān)光譜特性。”

　　朝著小型化、智能化發(fā)展

　　研究表明，灰霾期間吸濕增長對大氣能見度降低的貢獻可達到60%，超過顆粒物本身的消光作用，氣溶膠消光光譜儀項目將消光光譜儀運用于氣溶膠吸濕增長研究中。

　　通過采用寬帶腔增強光譜測量技術(shù)，氣溶膠消光光譜儀有效解決了現(xiàn)有單波長儀器測量時氣體吸收對消光系數(shù)測量的影響問題。

　　徐學(xué)哲介紹，氣溶膠消光光譜儀使用的是發(fā)光二極管，相比傳統(tǒng)激光器，具有價格低、壽命長、穩(wěn)定性好、維護方便等優(yōu)勢。

　　徐學(xué)哲告訴記者，氣溶膠消光光譜儀對PM2.5等環(huán)境的監(jiān)測和防治具有積極意義。2014年2015年，項目團隊將研制樣機成功應(yīng)用于APEC空氣質(zhì)量保障暨中科院“先導(dǎo)2014”京津冀地區(qū)灰霾綜合外場實驗；2016年2017年，該儀器在安徽省壽縣國家氣候觀象臺實現(xiàn)了10個月的準業(yè)務(wù)化連續(xù)觀測，性能良好。

　　目前，項目團隊已將該儀器與研制的其他同類設(shè)備在長三角地區(qū)（合肥）和珠三角地區(qū)（廣州）進行外場綜合觀測。

　　接下來，氣溶膠消光光譜儀將向小型化、智能化的方向發(fā)展。徐學(xué)哲介紹道，小型化更利于儀器的外場工作，而智能化則是儀器一個更重要的方向。

　　“按照科學(xué)研究的要求，在數(shù)據(jù)校準、數(shù)據(jù)處理，以及數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)控方面做一些智能化處理，定時將儀器需要的參數(shù)輸入設(shè)備，定時校準，定時反饋，將大大減少與儀器的人為交互。”徐學(xué)哲說。

　　當(dāng)問及什么時候能夠看到氣溶膠消光光譜儀智能化研究的成果時，徐學(xué)哲表示，智能化樣機大概在一兩年可以跟大家見面。

　　推進相關(guān)儀器的國產(chǎn)化進程

　　談到氣溶膠消光光譜儀的前景，徐學(xué)哲向記者表達了他“看好”的態(tài)度。他表示已經(jīng)“有訂單”了，不過目前的合作單位多為高校及科研院所，以研究為主，還沒有達到“工業(yè)級”的應(yīng)用。

　　徐學(xué)哲告訴記者，科研儀器主要考量度，即測試結(jié)果“準不準”的問題，而工業(yè)化應(yīng)用并不一定要求特別高的準確度，而是更偏向?qū)τ诜€(wěn)定性的要求。不過，他坦言，氣溶膠消光光譜儀的研發(fā)是“兩條腿走路”，只是要賣給企業(yè)的話，穩(wěn)定性等方面的努力還得繼續(xù)。

　　徐學(xué)哲告訴記者，其實，項目剛開始的時候，團隊成員并沒有先考慮轉(zhuǎn)化的問題。

　　與“化程度”相比，徐學(xué)哲更引以為豪的是儀器的研發(fā)“多大程度上讓我們國家擁有屬于自己的設(shè)備”。

　　“一開始只是專注實驗室基礎(chǔ)研究，當(dāng)時和氣象局合作，簡單的想法就是發(fā)展我們國家可以自行測量的氣溶膠設(shè)備。”徐學(xué)哲表示，“項目從開展到現(xiàn)在已經(jīng)有10年的時間了，已經(jīng)完成了3代，經(jīng)過了4年的改進，這是一個比較長的過程。”

　　徐學(xué)哲認為目前氣溶膠消光光譜儀“不說領(lǐng)xian，也已經(jīng)達到了水平”。他表示，現(xiàn)在主要做一些推廣，“我們現(xiàn)在需要更多用戶的反饋，看看需要什么，然后做出一些相應(yīng)的調(diào)整”。

　　當(dāng)前，我國相關(guān)儀器的總體技術(shù)水平仍然與國外水平有一定差距。“需要這些儀器的機構(gòu)常常只能通過進口購置，價格昂貴，涉及到工程師的后期維護也總是出現(xiàn)問題。”徐學(xué)哲說。

　　某種程度上，氣溶膠消光光譜儀的研發(fā)將會進一步推動氣象觀測儀器的國產(chǎn)化進程。

　　徐學(xué)哲同時希望國家適當(dāng)?shù)丶哟髮ψ灾餮兄苾x器的支持，“特別是在購置方面”。