《瞭望》六评高端科学仪器:从卡脖子到全链条突围
2026/04/29 | 《瞭望》新闻周刊
工欲善其事,必先利其器。高端科学仪器是科技创新的“眼睛”与“标尺”,是国家科研实力和工业水平的重要标志。当前,国际科技竞争日益激烈,高端科学仪器已成为大国博弈的战略前沿。为加快实现高水平科技自立自强,推动高端仪器及关键核心技术实现自主可控,《瞭望》新闻周刊近期围绕我国高端科学仪器发展态势推出系列深度报道,全面剖析了我国高端仪器产业当前面临的机遇与挑战,展现了从“卡脖子”到“全链条突围”的自主创新之路。我会将上述报道汇总发布,以飨读者。
第一篇 加快高端仪器国产化
◇“发文章可以只展示长板,只要有一个性能指标世界领先,就可能发顶刊。做产品必须补齐工业化短板——稳定性、一致性、用户体验、电磁兼容、工业设计,哪一个环节掉链子,用户都不买账。”
◇“国外公司由于长期处于垄断地位,形成了技术惯性,它们在技术创新方面有时会表现出故步自封、动力不足,这也给了我们国产仪器机会。”
◇“超常规不是违反行业规律,而是在遵循规律的基础上,通过突破行业资源、要素保障等方面的常规限制,充分发掘高端仪器产业自身的发展潜能,为构建科学长效的发展体制机制奠定基础。”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 扈永顺
“工欲善其事,必先利其器”,高端仪器是衡量一个国家科研和工业发展水平的重要指标,在支撑科学研究、经济发展、民生保障等方面具有广泛的需求和广阔的发展空间,是目前我国工业领域的“蓝海”。当前,国际科技竞争日趋激烈,高端仪器成为科技强国竞争的焦点。我国加大高端仪器研发布局,不断突破关键核心技术,稳步推进国产替代。
仪器通常分为科研、行业应用、计量校准三大类。业界通常把具有高技术含量、高附加值、功能复杂、应用场景要求较高等特点的仪器归为高端仪器。
近年来,我国持续发力高端仪器产业,在科技部、工业和信息化部、国家自然科学基金委等仪器专项计划支持下,加之产业基础再造与制造业高质量发展专项资金、首台(套)重大技术装备示范应用等配套政策,以及多地出台的采购倾斜、税收优惠等措施,部分高端仪器实现了国产替代,20万分辨率气质联用仪、200kV透射电镜、600MHz核磁共振波谱仪等实现了“人有我有”。产业整体正在形成科技攻关—产业培育—应用验证的全链条布局生态,市场份额逐步提高。
对标高水平科技自立自强要求,我国高端仪器行业关键核心技术和共性技术研究储备仍显不足,高性能传感器等关键零部件和元器件、配套软件存在“卡脖子”风险,产业链存在明显短板,产业整体面临低端分散、产品研发与市场需求脱节等诸多挑战。
“十五五”规划纲要提出,聚焦战略必争领域和产业链供应链薄弱环节,采取超常规措施,全链条推动集成电路、工业母机、高端仪器、基础软件、先进材料、生物制造等重点领域关键核心技术攻关取得决定性突破。这为“十五五”时期我国高端仪器产业创新发展确定了方向。受访专家建议,更大力度支持产学研用结合,加强高端仪器基础研究积累和关键共性技术攻关,推进整机、零部件和元器件、软件和标准、材料与耗材等全链条突破。

在合肥离子医学中心国际质子放疗中心,物理师在旋转治疗室进行模拟治疗
(资料照片)合肥中科离子医学技术装备有限公司供图
缘何“叫好不叫座”
为避免高端仪器“卡脖子”,我国加大力度布局高端仪器研发,例如在大科学装置建设、使用过程中,“沿途下蛋”产出高端仪器;利用AI提升仪器整体性能;通过仪器共享,收集用户需求对仪器进行升级改造;通过协同攻关、加大推广使用力度完善高端仪器全产业链生态,等等。但国产高端仪器行业快速发展同时,仍存在“叫好不叫座”的现象。
在我国国民经济行业分类中,仪器仪表属于制造业大类。2025年我国仪器仪表行业规模以上企业实现营业收入11329.4亿元,较2012年增长了70.2%;2024年行业规模以上企业数量7326家,较2012年增长了92.7%,涌现出173家上市企业、686家专精特新“小巨人”企业、57家制造业单项冠军企业。根据2026年中关村论坛—高端仪器创新发展论坛发布的数据,我国仪器仪表行业发展指数以2012年的100为基数,2025年达到216,实现翻番,行业发展取得长足进步。
高端仪器是仪器行业的“金字塔尖”,中国仪器仪表学会分析仪器分会秘书长吴爱华告诉记者,当前国产仪器向高端发展的趋势显著,产品谱系不断完善,例如中国科学院物理研究所研究员郇庆团队历经十余年攻关,基于原创的远端液化极低振动制冷技术成功研制出了无液氦亚3K低温扫描探针显微镜,实现关键性能指标国际领先;在教育部重大慢病发病机制及综合诊疗医药基础研究创新中心设备更新项目中,北京艾锐精仪科技有限公司(下称“艾锐科技”)研制的结构光超分辨显微镜Polar-SIM首次在教育部重大平台项目中替代进口,等等。“人有我无”的情况逐渐变少。
吴爱华等受访专家同样认为,我国高端仪器发展总体处于追赶状态,存在核心部件受制于人、成果转化率偏低、市场认可度不足等挑战。实际应用中,部分产品可靠性、耐用性与国际先进水平存在差距。例如技术指标看似达标,但在真实、复杂、连续的应用环境中,难以稳定、可靠、高效地满足用户核心需求,进而使用户对国产仪器存疑,担心影响科研精度与生产安全,不敢用。此外国内用户长期依赖进口仪器形成的使用惯性与品牌信任壁垒,也使用户不愿用国产仪器。
“相对进口仪器,国产高端仪器在性能品质、覆盖度等方面缺少比较优势,从基础研究到市场应用的全链条存在断点或脱节,产业链基础不够完善,仪器企业大多规模小、单品销量少。”吴爱华举例,当前超高分辨质谱仪、冷冻电子显微镜等高端产品仍需进口。
究其原因,传统的仪器研发模式在灵活性、市场响应等方面存在局限。受科研界长期形成的以发论文为主导的指挥棒影响,一些科研人员申请项目、做出样机、发表论文后即结题,一般不以成果产业化作为核心导向;仪器技术和产品迭代快,专项项目论证、立项往往跟不上发展趋势,相关项目部署容易碎片化和短期化;政策资源较为分散,多个部委均有仪器支持项目,部门间既方向交叉,又各管一块,跨行业跨部门政策协调机制缺失。
缺少高端仪器共性技术服务、中试平台。共性技术服务目的是解决单个企业难以承担、但全行业普遍需要的技术瓶颈,需覆盖关键部件、功能材料、基础工艺、软件开发全链条,例如提供传感器稳定性测试、光学系统校准等核心部件测试验证服务等。20世纪50~60年代,原机械工业部成立了十余家致力于仪器共性技术研究和服务的专业机构,但1999年后除机械工业仪器仪表综合技术经济研究所保留事业型研究机构属性外,其他均转制为企业,行业共性技术服务能力逐渐弱化。且国内仪器企业大部分是中小微企业,企业自建实验室成本高、标准不统一,难以开展基础共性技术研发积累。
样机产业化需要大量资金支持,高端仪器研发周期长、回报速度慢,社会资本投资少。“高端仪器从研发到形成一定的市场竞争力往往需要至少十年时间,累计研发投入可能在3亿元以上,并需要长时间建立市场认可度,因此这不是一门能‘赚快钱’或者‘好赚钱’的生意,很少成为私人投资的首选。”吴爱华分析。
此外,高端仪器是典型的知识技术密集型产品,进口品牌凭借长期的技术积累形成垄断优势。国产仪器起步晚,缺乏长期应用验证数据,品牌认可度建设滞后,用户普遍认为国外仪器更可靠。“不敢用”“不愿用”闭塞了国产高端仪器应用反馈和技术迭代通道,限制了国产仪器性能改进提升。“国外仪器公司往往具有数十年甚至上百年的技术积累和市场声誉,产品技术成熟、可靠性高、型号完备。而国产高端仪器在这些方面存在差距,难以仅凭价格优势得到客户青睐。”郇庆告诉记者。

在哈尔滨思哲睿智能医疗设备股份有限公司生产车间,工作人员在对设备进行调试
(2026年4月16日摄) 张涛摄/本刊全链条发力
“发文章可以只展示长板,只要有一个性能指标世界领先,就可能发顶刊。做产品必须补齐工业化短板——稳定性、一致性、用户体验、电磁兼容、工业设计,哪一个环节掉链子,用户都不买账。”北京大学未来技术学院生物医学工程系主任席鹏教授认为,加速高端仪器自主可控是一个全链条发力的过程。
全链条发力核心在于以系统性、协同性、贯通性思维建设高端仪器创新体系,加强企业主导的产学研用融通创新,进行基础研究与核心部件攻关、工程化与可靠制造、应用验证与产业生态培育,打通从样机到产品的“死亡之谷”。
——创新协同机制,加强企业主导的产学研用融通创新。
以往仪器研制通常由高校院所主导,企业只参与后期,创新效率低。实验室样机要成为科研工作者手中好用、耐用的产品,需要设计、制造、验证、应用全链条发力,应由仪器龙头企业牵头高校院所、用户、中小企业合力构建创新联合体。以开发“下一代活细胞超分辨成像系统”为例,可以通过建立联合体识别其中“卡脖子”核心部件,分解科学问题,由高校院所开展定向基础研究,突破关键材料、算法、工艺,由企业主导中试与工程化、整机集成,大型医院、药企等应用单位负责提供真实应用场景和反馈。
受访专家认为,深化产学研用协同机制,需以改革协调各方利益。
艾锐科技依托席鹏课题组的科研成果成立,席鹏担任公司首席科学家,他告诉记者,为避免产学研合作流于形式,关键是构建合理的利益分配与知识产权保护机制,让高校院所科研人员可以通过技术入股、专利转化获得长期收益,而不仅仅是一次性的项目经费,“我在艾锐科技担任首席科学家,正是这种模式的一种探索。”
高校院所建立与企业需求联动的“价值实现”评价机制。强化高校院所在高端仪器攻关中的前沿引领和源头供给作用,建立以核心技术指标对标国际、关键部件自主可控、产业深度协同为核心的分类评价体系,并将成果对产业生态的支撑效能作为资源配置的重要依据。
高端仪器研制项目可以获得各类基金项目支持,基金评审机构应当进一步转变观念,仪器项目的考核应从重论文转向重实效,以技术创新指标是否真正领先、是否推动前沿研究产生有价值数据、是否产业化推广实现进口替代等作为评价标准,并增加样机交付、第三方验证、用户试用等指标。
在支持无液氦亚3K低温扫描探针显微镜研发的人才项目评价中,国家自然科学基金委交叉学部就根据科学工具方向研究的特点,大胆改革,提出了全新的评价标准,给予郇庆团队支持。最终该项目以实现多项关键性能指标国际领先,在北京大学、中国科学技术大学、上海交通大学等科研机构应用,产出了高质量科研数据,实现对进口设备的替代等优势,获得国家自然科学基金委认可。
已有地方迈出高端仪器产学研用协同创新的先人一步。北京市于2025年成立了高端科学仪器技术创新中心,按照“政府统筹、市场机制、企业主体”的思路,由领域内优势企业、区级资本共同出资成立运营实体公司,通过市场化机制链接高校院所和企业资源,聚焦单靠某个企业难以独立完成的行业共性问题,组织开展前沿共性技术研发、标志性高端科学仪器整机和关键零部件研发转化、国产科学仪器测试验评推广,解决制约高端科学仪器产业发展的系列问题。
——加强原始创新和颠覆性技术创新,避免进入“追赶—落后—再追赶”模式。
西方科技强国依靠雄厚的技术积累和先发优势,在高端仪器领域进行“探索一代、储备一代、研发一代、生产一代”战略部署,用今天卖仪器赚的钱,支撑明天要上市的新品研制,布局未来5~10年的技术探索、储备,不断巩固强化其在高端仪器领域的主导地位。
国产高端仪器打破国外公司的市场垄断,技术创新和突破是有效路径。但要防止简单的模仿性创新,陷入“追赶—落后—再追赶”模式,必须注重加强原始创新和颠覆性创新,从根本上解决原理性、基础性问题。
例如在共聚焦显微镜领域,一些国际知名品牌转盘共聚焦产品采用双转盘结构,形成了强大的专利护城河。“突破封锁,须用原创技术开辟新赛道,在关键核心技术上降维打击。”席鹏告诉记者,他们采用原创单转盘、偏振光学路线,绕开国外专利壁垒,成为进口设备的替代方案。
郇庆认为,国外高端仪器巨头垄断市场,对我们既是挑战又是机遇。“国外公司由于长期处于垄断地位,形成了技术惯性,它们在技术创新方面有时会表现出故步自封、动力不足,这也给了我们国产仪器机会。”郇庆介绍,在国外公司已推出基于近端制冷技术的无液氦扫描探针显微镜、已申请专利保护的情况下,他们团队创新性地提出了远端液化制冷方案,不仅实现了更低温度、具备更好拓展性,且系统噪声指标大幅优化。基于新技术的产品一经推出,很快拿到大量订单。
受访专家建议,持续开展高端仪器关键核心技术攻关。面向国家重大战略需求,研究梳理高端仪器关键核心技术短板,优化国家高端仪器创新专项、重大科研平台建设专项、产业化专项等项目,设立一批原创性、颠覆性基础研究项目,为高端仪器发展提供创新支撑。
——打通工程化关键堵点。突破高端仪器所需的基础工艺、工具工装、零部件、软硬件、质控技术、标校技术等,缩短与国际差距,赢得用户信任。
整合行业资源,搭建中试平台、检验检测等共性技术服务平台,强化高端仪器共性技术服务能力,破除样机难转产品障碍。“整合现有资源建设高端仪器共性技术研究机构,面向各细分领域建设成果转化促进机构,建设一批中试平台,提升中试验证、标准计量、认证认可等服务能力,补齐基础工艺、可靠性技术等短板。”机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松建议。
完善高端仪器应用验证标准。吴爱华认为,用户对国产仪器的不信任,部分源于缺乏客观、权威的应用验证评价数据,建议在医疗、半导体、制药、环境等领域制定行业专用验收规范与性能评价准则,保障数据可信、结果可比。
“根据国产高端仪器主推的应用领域,选择该领域头部用户,请他们用典型样品和高难度样品测试国产仪器的适用性,或者用同一个样品去比较同档次的仪器,看谁更适用、更好用,并反馈改进意见。”吴爱华告诉记者,只要国产仪器相对自己在不断进步,用户一定会对其更有信心。
已有地方在行动,《上海市促进科学仪器和科研试剂创新发展行动方案(2025—2027年)》提出,推动高校院所、企业和科技园区依托专业技术服务平台、技术创新中心等,建设具备共性技术研发、小试中试、检测验证等功能的公共服务平台;鼓励企业、行业协会等开展标准研究工作,推动制定一批具有国际影响力的技术标准。

在位于上海市嘉定区的上海交通大学医学院附属瑞金医院肿瘤质子中心拍摄的一台国产质子治疗设备旋转机架
(2024年5月24日摄)王翔摄/本刊

在黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司,单相电能表自动生产线在进行生产作业
(2025年7月25日摄)王松摄/本刊超常规补短板
长期以来,我国仪器研制以部门主导和市场化渐进改良为主,缺乏顶层设计与协同创新机制。面对高水平科技自立自强的迫切需求,“十五五”期间应以超常规举措补足市场机制失灵、人才、资金等关键短板,推动高端仪器关键核心技术攻关取得决定性突破。
高端仪器具有典型的多品种、小批量、高投入、长周期回报等特征,纯市场机制下,企业通常缺乏动力投入基础攻关,“不愿做、不敢做、做不起”。采取超常规措施即要求协调好有效市场和有为政府在资源配置中的作用,把政府、市场、社会等各方面力量有机结合起来,实现科研攻关、成果转化、市场应用有效衔接;也要求政府积极主动作为,突破传统仪器攻关组织方式,在有限时空内快速提高行业资源尤其是稀缺资源的配置效率。
“超常规不是违反行业规律,而是在遵循规律的基础上,通过突破行业资源、要素保障等方面的常规限制,充分发掘高端仪器产业自身的发展潜能,为构建科学长效的发展体制机制奠定基础。”机械工业仪器仪表综合技术经济研究所战略研究室主任李炜认为。
——采取超常规组织方式,以新型举国体制创新管理组织模式,强化政策协同、打破传统科研“碎片化”“单点突破”模式,弥补市场机制不足。
高端仪器是小众购买的“大国重器”。由于单一市场规模相对有限,企业很难有动力和实力去做原创突破,新型举国体制是保障优质企业持续开展研发、工程化和商品化的制度前提和能力底座,通过国家长期投入、风险共担、需求牵引,为企业扫清障碍。
完善跨部门政策协调机制,设立高端仪器跨区域、跨领域产学研用协同平台,在原理创新、技术攻关、产业化各环节加强合力,形成全链条一体化推进机制。“针对重点行业应用需求,制造企业联合重点用户共同攻关;针对重大科研需求,发挥国家重大科技基础设施牵引作用,集中攻关一批重大成果;针对重点领域组建‘政府+资本+战略科学家+企业’联合团队,集中突破关键核心技术。”欧阳劲松建议。
——超常规配置人才、资金等基础要素资源。
高端仪器行业技术密集、知识密集的特性决定了高端人才的核心作用,受访专家建议通过多元化人才培养机制充实人才队伍。例如通过校企共建实验室、职业院校定向培养等模式,培育兼具研发与工程经验的复合型人才;支持企业资深工程师走进高校院所开设工程实践课程,把产业界对可靠性、用户体验、成本控制的理解传递给学生。
高端仪器研制涉及多个学科专业,例如要实现活细胞长时程成像,需要联合应用光学设计、精密控制、图像算法、细胞培养等多学科知识,但高校课程设置按学科知识体系划分,不易跨学科融合。席鹏建议高校院所大力推行项目制教学,让学生在本科或研究生阶段参与到一个工程问题中来,例如可以让学生组队完成搭建一台简易显微镜或者编写一套图像采集软件的任务。通过学中做、做中学结合的方式,培养学生解决实际问题的能力。
高端仪器研发需要长期持续投入,与风险资本追求“短平快”的本性相悖,需以政策激励资本敢于投早、投小、投硬科技、投长期。
吴爱华建议主管部门支持设立仪器领域天使基金等投资于早期项目的基金,引导和鼓励各类早期风险投资基金投资高端仪器企业;鼓励各类政府投资基金对具有战略性、技术前沿性突破性的高端仪器项目和企业进行股权投资;不单纯以短期营收和利润为考核标准,而是综合评估其所投仪器项目的技术壁垒、国产化率、产业链带动能力等。
优先考虑在战略需求强或进口风险高的仪器门类中配置要素资源。仪器产品类别多、产业链复杂,同时在所有产品分类、所有产业环节超常规配置资源并不现实,需要聚焦优先级高的有限领域和环节进行针对性部署,避免目标泛化。受访专家建议,对于那些需求量少、研发投入大又是国家重大战略、重大科技活动或国民经济运行保障不可缺的高端仪器,可优先配置资源加快攻关,争取短期内解决产品谱系完整度和国产化率提升等问题,并推动技术基础积累和研发实力提升。
——超常规推动高端仪器首台(套)产品落地应用,解决国产高端仪器应用不足、迭代升级慢难题。出台国产高端仪器应用规模提升刺激性政策或实施项目,从政策层面鼓励购买、使用国产高端仪器,在科研、医疗等领域开展高端仪器应用试点,将采购使用国产仪器纳入相关项目考核指标。
李炜建议,支持用户通过合作创新采购方式开展高端仪器订购、首购,即鼓励用户邀请供应商合作研发,并按研发合同约定的数量或者金额购买研发成功的创新产品,为企业提供高端科学仪器首批订单和应用场景,降低市场风险;培育用户+共性服务平台+中小企业群发展模式,推动供需双方形成互相依存的联合体,完善首台(套)应用反馈迭代机制,加快高端仪器从技术创新到商品的迭代速度。
依托大型科研平台或国家级实验室,设立国产仪器应用示范与迭代中心,采购一批国产高端仪器向全国用户开放试用。用户在中心完成实验后,给出使用报告及改进建议。对于积极参与试用并提出有效建议的用户,可以在项目申报、职称评定等方面给予支持。同时,对于采购单位落实“尽职免责”和“容错纠错”机制,让采购决策者不必承担使用国产仪器可能出现的风险。“只有让用户从‘要我试’变成‘我要试’,国产高端仪器才能真正有更多用户。”席鹏认为。
“国产高端仪器必须走向市场,在市场上与国外仪器同台竞争,才能真正锻造出有竞争力的仪器和技术,摆脱进口依赖、实现国产替代。”郇庆建议,鼓励国产仪器自主研发、采购和应用,取消进口科研仪器设备在免税、招投标、付款方式等方面的超国民待遇,营造公平竞争环境。
多地已有探索,例如北京市提出了“国仪京用”计划,面向高等教育、科学研究、分析测试等重点场景以及行业应用需求,聚焦被国外长期垄断、国内同类产品已经取得突破、亟需市场验证迭代的高端科学仪器整机,建立“试用—反馈—迭代”闭环流程,建设高端科学仪器性能对比综合评价体系,促进高端科学仪器技术迭代和产品品质升级,提升高端科学仪器自主创新能力和产业竞争力。
第二篇 培育高端仪器国产化生态
◇以龙头企业的长期深耕为牵引,以系统化的转化生态为支撑,以产学研的深度融合为内核,这为破解高端仪器受制于人困局提供经验
◇依托完善的生态体系,青岛打通了从研发生产到终端应用,再到反馈迭代的完整闭环,企业得以积累海量实测数据,利用产品可靠性打破信任壁垒,让市场“敢用”国产高端仪器
◇企业作为“出题人”,在市场一线发现真实痛点,提出明确的技术需求,并与高校院所协同攻关这些“真问题”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 王凯
攻克高端仪器关键核心技术瓶颈,本质上是向基础科学和精密制造“深水区”的艰难探索,涉及技术链条长、投入周期久、市场壁垒高,全链条中任一节点薄弱,都制约整个产业体系的自主高度。在山东青岛,一场从“点状突破”到“系统创新”的深刻变革正在发生。
当地不再满足于个别产品的国产替代,而是初步构建起一个自主可控、充满活力的高端仪器产业生态。其探索的价值,不在于产出了多少项“第一”,而在于形成了一套可复制、可推广的“硬科技”产业化方法论——以龙头企业的长期深耕为牵引,以系统化的转化生态为支撑,以产学研的深度融合为内核,为破解高端仪器受制于人困局提供经验。
“只要机制对路、生态优良、人才扎根,国产高端仪器完全有能力从‘替代者’成长为全球价值链的‘引领者’。”青岛市仪器仪表行业协会副秘书长宫英钦表示。

位于青岛的凤麟核 " 麒麟中子刀 "——国产硼中子俘获治疗(BNCT)高端精准放射治疗系统
(2026年1月摄)凤麟核国科中子刀(青岛)医疗科技有限公司供图
龙头企业“挑大梁” 攻克关键核心技术
高校院所拥有大量前沿成果,却缺乏工程化能力;企业贴近市场,却往往无力承担长达10年以上的基础研发投入。破解这一问题的关键,在于让真正有实力的龙头企业“挑大梁”,让它们在高端仪器赛道上进行长期、持续的底层技术攻坚。
记者了解到,青岛积极争取“十四五”国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项部市联动项目落地实施,通过国家资源撬动企业投入,让龙头企业成为技术攻关的组织者和主力军。
龙头企业担纲高端仪器研制主力军,一种路径是企业将已有科研成果进行转化。中电科思仪科技股份有限公司副总工程师、战略与市场部主任詹建说,企业长期服务“载人航天”“探月”“北斗导航”等重大工程,并主动瞄准产业最前沿痛点将这些技术下沉转化。2025年10月,企业在业界首发175GHz光波元件分析仪,解决超高速光通信、AI算力网络中超宽带光器件测试难题。
另一种路径则是通过长期深耕“根技术”实现自主可控。青岛镭测创芯科技有限公司董事长吴松华说,企业历经二十余年技术深耕,攻克激光遥感超精细光谱分离、相干差分探测等多项关键核心技术,实现了激光雷达整机100%国产化替代。自主研发的高精度“锁频—稳频—鉴频”系列核心光电子器件、高速信号采集处理集成电路等关键部件,性能达国际同类产品先进水平,且成本较进口器件大幅降低。
除了龙头企业,产业链上还需高成长型企业在细分赛道“填空”,将“卡点”变成“支撑点”。
“通过‘专精特新’路径,能够与龙头企业的‘集团冲锋’形成有效互补。”致真精密仪器有限公司市场营销总监唐忠杰说,在扫描探针显微镜领域,公司作为牵头单位承担重大攻关任务,3年内实现全链条全机型的自主研发和高质量产业化;自研的AI大模型应用Truth-Seeker以及智能原子力显微镜,为仪器行业智能化转型提供新范式。
以系统化生态破解成果转化梗阻
“研发在实验室,死在孵化器”,是科技成果转化长期难题,对此不能仅依赖单个企业孤军奋战,须系统性构建一个涵盖中试验证、金融支撑、园区服务、质量管理等全要素的产业生态。
青岛市工信局有关负责人向记者介绍,青岛构建了“园区+协会+基金”三位一体的协同生态。成立仪器仪表行业协会,联合青岛创盛仪器仪表产业园、众创科学仪器公共研发服务平台、仪器仪表产业基金,搭建起“创新孵化+成果转化+科技金融”的综合服务体系。行业协会负责连接政府与企业、制定行业标准、组织协同攻关;专业产业园提供物理空间和一站式服务;产业基金则提供从天使轮到成熟期的资本支持。
例如中试平台建设方面,一方面通过政府搭建中试公共服务平台,联合产业园区和公共研发服务平台,打造综合服务体系,并通过资本助力加速成果转化和项目孵化;另一方面鼓励有实力的龙头企业自建中试基地,增强产业化能力。
国家级重点专精特新“小巨人”企业青岛崂应海纳光电环保集团有限公司总经理吴富强介绍,公司建立了核心零部件研发实验室与中试基地,实现从部件级设计、加工到性能测试的全流程自主掌控,年产各类环监仪器超万台,产品可靠性、稳定性强。正是这种“把中试车间建在自家院子里”的做法,确保了其光学传感器等元器件国产化率迅速达到90%以上,并能够快速进行工艺迭代。
此外,依托完善的生态体系,青岛打通了从研发生产到终端应用,再到反馈迭代的完整闭环,企业得以积累海量实测数据,利用产品可靠性打破信任壁垒,让市场“敢用”国产高端仪器。青岛盛瀚色谱技术有限公司创始人朱新勇告诉记者,公司已将整机保内故障率控制在3%以下,获得市场认可。
构建“企业出题、高校解题、市场验题”的良性互动格局
高端仪器国产化,离不开以市场为导向、企业为主体、高校院所为支撑的深度融合机制。该机制下,企业作为“出题人”,在市场一线发现真实痛点,提出明确的技术需求,并与高校院所协同攻关这些“真问题”。
青岛星赛生物科技有限公司董事长马波表示,公司联合中国科学院青岛生物能源与过程研究所,建立了“研发—转化—迭代”闭环机制,同步实现国家重大科研仪器项目落地与专业人才培育,大幅缩短成果转化周期。同时,星赛生物通过市场化多轮融资赋能,为研发迭代、产能建设、市场推广提供充足资金保障,加速高端单细胞分析与分选仪器规模化落地。
青岛还鼓励本地高校院所围绕高端仪器产业共性技术需求,设立交叉学科和研发中心,并通过政策引导推动科研人员带着技术、学生深入企业一线,解决“真问题”。
青岛高端仪器经受住了市场“验题”:镭测创芯的激光雷达产品,在冬奥会等重大活动中发挥了重要保障作用;致真精密仪器的核心设备成功进入国际头部企业供应链。
第三篇 破解高端仪器人才之困
◇在课程体系中植入“智能算法+仪器原理”的交叉模块,在实践教学中构建“虚拟仿真+真实场景”的融合平台,锻造“懂原理、通智能、强实践”的复合型队伍
◇企业是用工主体,也当好培训主体,头部企业、链主企业主动参与高技能人才培养,让学生在校期间就能掌握行业技能,实现“毕业即上岗、上岗即胜任”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 郭方达
仪器科学与技术是现代科技创新的基石,尤其在精密测量、智能传感等领域,与前沿科学研究、高端装备制造等重大需求直接相关。近年来我国高端仪器领域人才培养成效逐步显现,但距离支撑国产高端仪器崛起所需的人才规模,依然存在差距。
中国仪器仪表学会副理事长、天津大学教授曾周末认为,国际竞争变局对复合型人才提出了更高要求,如高端仪器中的传感器部件属于多学科交叉领域,亟待加强融合物理、材料、微电子等专业知识的人才培养。

东南大学仪器科学学院的学生在展示自主研发的遥控车
(2024年8月24日摄) 新华社发(蔡敦昊摄)
高端仪器对人才提出迫切需求
高端仪器之争是国家科技实力之争,也是仪器研制与操作人才培育实力的较量。
高校人才培养方面,我国较早设立了仪器科学与技术一级学科(下称“仪器学科”),一些高校走出特色发展之路。天津大学选取智能感知等特色路径,在传感技术与仪器装备等领域取得进展;中国计量大学推进“仪器学科登峰行动”,与一线研究机构及企业开展从基础研究到应用开发的全链条合作。
经过多年发展,我国仪器相关人才培育已形成一定基础,但仍不能满足当前经济社会发展对高端仪器的迫切需求。受访专家认为,我国高端仪器行业正处于“破与立”的关键期:一方面,核心技术瓶颈尚未完全突破;另一方面,政策红利、技术革命、需求升级三重因素叠加,为国产替代与创新突围提供了历史机遇。
挑战与机遇之下,补足人才缺口成重要环节。据中国传感器与物联网产业联盟统计,“十四五”末,仅我国传感器领域高端研发人才缺口就已达12万人,国内高校相关专业年毕业生仅1.5万人,且30%以上流向国外企业或科研机构。同时,符合科研项目需求的操作人员缺口也较为突出。研发与实操两类人才短缺,制约我国高端仪器研发与落地应用。
诸多短板待补
仪器学科跻身一级学科之列,但在人才、基金、资源分配中常被归到机械、控制、电子等大类里,地位不突出;一些科研资助中,仪器类长期无独立申请代码。
人才培养模式与现实需求存在脱节。高端人才培养资源上,仪器学科博士点数量在不同地区和高校分布不均;个别高校在学科评估时,将仪器学科成果计入其他学科,学科地位被弱化。
人才培养方式与市场需求脱节。沈阳仪表科学研究院有限公司焊接高级技师王军认为,当前不少职业院校仪器仪表类课程设置整体滞后于产业技术发展趋势,“这是‘拿着旧地图找新大陆’,学生毕业后需重新培训,平均需要1年至2年才能独立开展工作。”
学科评价机制关注不够。有受访者表示,当前高校院所的人才评价体系对仪器学科的原创性贡献缺乏科学度量。高端仪器领域的重大突破往往体现为装备研制、标准制定和工程应用,而非高影响因子论文。而现行评价体系对论文仍过度倚重,使得从事仪器研发的教师和科研人员在职称晋升、项目申报中面临“干得出来、写不出来、评不上去”的困境,影响人才积极性。
产业格局挤压人才空间。天津三英精密仪器股份有限公司董事长须颖表示,目前我国在高端仪器领域仍部分依赖进口,质谱仪等领域,赛默飞、安捷伦等海外巨头占据绝大部分市场份额。产业差距反过来抑制人才培养的市场动力——企业规模小、利润薄,难以支撑高水平研发团队的建设;缺乏龙头企业,高端人才缺乏施展舞台。一位业内人士坦言,“高校培养的仪器专业学生,毕业后要么转行,要么进外企,留在国产仪器企业的比较少。”
全方位协同破局
破解高端仪器人才之困,需要在学科体系、人才通道和评价机制等多个层面协同发力。
完善学科体系,提升仪器学科地位。受访专家建议,为仪器学科设独立赛道与专属申请代码,改变其从属状态,增强从业者身份认同;规范学科评估成果归属认定,建立透明可追溯机制,防止成果被系统性划拨,确保评估真实反映学科建设水平。
深化产教融合。曾周末建议,主动拥抱变革,在课程体系中植入“智能算法+仪器原理”的交叉模块,在实践教学中构建“虚拟仿真+真实场景”的融合平台,锻造“懂原理、通智能、强实践”的复合型队伍;扩大仪器学科博士点布局,优化区域分布,鼓励中西部地区高校依托区域产业特色建设仪器学科博士点。
推行订单式人才培养模式,建立“企业导师+高校导师”双导师制,让人才培养真正贴近产业一线。王军等专家建议,企业是用工主体,也当好培训主体,头部企业、链主企业主动参与高技能人才培养,让学生在校期间就能掌握行业技能,实现“毕业即上岗、上岗即胜任”。
改革评价机制,让实干者有奔头、有舞台。曾周末建议,构建符合仪器学科特点的分类评价体系,将仪器装备研制、标准制定、重大工程应用等原创性贡献纳入高校职称评审和科研评价的核心指标,改变“唯论文”倾向。设立面向标准研究与制定的科技专项,重点支持国际标准牵头制定工作。受访专家认为,让从事标准和装备研发的人才获得与发表高水平论文者同等认可,才能激励更多优秀人才投身仪器事业。
第四篇 AI浪潮助推仪器高端化
◇智能化系统集成提升国产仪器精度、效率等,在一定程度上弥补了硬件层面对比国外产品的劣势
◇AI大模型将彻底改变仪器的价值定位,仪器通过内置的行业大模型,如材料发现、蛋白质结构预测等专业模型,直接输出分析结论和决策建议
◇加快构建仪器领域安全合规、权责清晰的数据共享机制,面向科研、医疗、工业检测、环境监测等重点领域,有序开放更多应用场景与测试环境,形成更丰富的本土化训练数据,以数据积累提升智能水平
文 |《瞭望》新闻周刊记者 谢奔 余春生
AI算力领域的高速光通信芯片,制造过程需经过多道严密检测工序,以确保质量、性能与可靠性达到设计要求。曾经,用于表面缺陷检测的AOI(自动光学检测)仪器长期被国外企业垄断。位于湖南长沙的湖南奥创普科技有限公司,将AI算法与机器视觉、精密光学深度融合,研制出的仪器仅数分钟即可精准识别上万颗芯片是否存在表面缺陷,企业也因此跻身国产高端检测仪器头部序列。
仪器性能提高,过去主要依赖精密制造和高端传感器的创新突破,因此一些高端仪器赛道长期由具有技术沉淀和成熟精密加工体系的国外企业领跑。随着AI技术飞速突破,国产仪器率先探索与AI、物联网等智能化、网络化技术深度融合,让越来越多仪器搭载“感官”、拥有“大脑”、擅长“决策”,以“硬件筑基+智能赋能”模式推动性能指标显著提升,在一些领域实现与国外同类产品的“并跑”甚至“弯道超车”。
在制造业大省湖南,智能仪器领域涌现出一批新锐企业和前沿产品,推动国产仪器走向高端。

在湖南奥创普科技有限公司装配车间,工作人员正在调试设备
(2026年2月24日摄)张佩雯摄
智能化成为高端仪器“必选项”
由湖南大学、国家超算长沙中心研发人员承担的新一代国产智能产科超声仪器系统研发国家重大科研仪器研制项目,近期获得突破性进展,团队自主研发的“云边端协同的产前超声智能筛查与质控技术”,让传统超声仪器搭载了智慧能力。
湖南大学副校长、国家超算长沙中心主任李肯立介绍,团队依托合作医院的数百万份病例数据训练AI算法,将软件接入传统超声仪器,通过实时动态交互引导医生采集超声成像,并辅助进行智能分析,使诊断准确率提升至95%、效率较传统仪器提升60%。
当前,国产仪器正从简单的数字化,迈向AI+仪器深度融合的智能化新阶段,既可以将智能化软件系统接入仪器,如湖南大学超声筛查系统;还可以将智能传感、机器视觉等技术嵌入仪器,重塑仪器结构和形态,让仪器搭载“智慧大脑”。
越来越多仪器企业看准这一趋势,加速智能化布局。奥谱天成(湖南)信息科技有限公司是国家级专精特新“小巨人”企业,在公司总经理刘斌看来,智能化已经是仪器走向高端的必选项,目前该公司已组建20余人的创新团队,加快研发搭载嵌入式AI实时校准技术的新一代智能化拉曼光谱仪。
在长沙麓邦光电科技有限公司,企业基于自主研发的无掩膜激光直写设备,制造出液晶聚合物衍射光学模组,成为量子光学、半导体测量、金属增材制造等前沿领域探索的重要科研工具,旗下高端光学元器件产品在国内多所高校得到应用。麓邦光电总经理范颖超说,企业去年投入研发费用的30%进行产品与工艺的数智化升级,正探索AI技术在光学仪器设计与制造环节的应用。

长沙麓邦光电科技有限公司研发人员正在调试设备
(2026年3月4日摄) 朱莉摄
让更多仪器“能思考”“会决策”
在AI大模型等智能技术加持下,仪器“能思考”“会决策”,提升国产仪器核心竞争力。
智能化系统集成提升国产仪器精度、效率等,在一定程度上弥补了硬件层面对比国外产品的劣势。通过融合智能算法与大数据分析,新一代仪器具备高精度识别与自适应反馈能力,在高速光通信芯片检测等应用场景中有效解决了高端制造长期面临的“控不住、测不准”难题。
走进位于衡阳智能衡器计量产业园的深圳市易瑞生物技术股份有限公司基地,记者看到一台针对乳品检测需求研发的全自动乳品安全快检工作站。“在生物医药行业,传统检测、计量流程繁琐,主要依靠大量的检测人员和小型仪器,我们研发的工作站能够快速、同步检测多项指标,全过程无人化操作、仅需10分钟即可出结果,实现‘样本进、结果出’。”易瑞生物研发总监莫秋华说。
引入智能技术,推动仪器从“能用”到“好用”。高端仪器使用结果易受环境因素、操作者的专业素质影响,利用智能技术可以辅助甚至替代人工操作,提升了仪器的适用性,让仪器“解锁”更多复杂场景,有望推向更广阔市场。
在环境监测和水文测量领域,国产一体式超声波水位计等产品应用了智能回波分析技术,能够通过声波智能处理软件自动识别并过滤水面波动、蒸汽、泡沫等干扰波,无需人工调试即可完成精准测量;在医疗领域,湖南极索医疗科技有限公司自主研制的穿刺手术机器人,在AI辅助下能够自动规划穿刺路径,同时精准定位病灶,医生只需控制穿刺的深度,“智能技术带来便捷、高效、易用的体验,降低了部分手术对医生经验的依赖程度,提升了手术效率,在基层医疗机构应用前景广阔。”极索医疗负责人陈芊妤说。
AI大模型及数据分析技术赋予仪器智能决策能力。智能化正驱动仪器成为新质生产力的“数据发生器”,其价值也从单纯的测数据升级为产生数据、分析数据,并依托丰富数据进行智能决策、智能诊断,成为具备决策能力的智能体。
“奥谱天成正在研制的新一代拉曼光谱仪,以行业顶级测试专家的测试数据为基础,针对每一类样品形成了数十种测试标准,可以自动调节测试波长、焦距等参数,并生成测试的最佳方式。”刘斌说。位于湖南的威胜信息、力合科技等企业,其产品已实现从单一计量向“测量、计量、检验、检测”四位一体的智能终端转变,仪器还能通过数据驱动的智能感知平台,实现远程运维和故障预判。
拥抱AI浪潮制胜高端领域
智能化是仪器行业进阶高端的重要支撑。湖南省计量检测研究院副院长陈红江认为,未来仪器智能化将呈现三方面的趋势,值得关注。
从单点智能向平台通用智能演进。未来高端仪器不是孤立的智能体,而是科研和工业生产“智慧大脑”的延伸,将具备硬件抽象化能力,不同厂商、不同型号的仪器可通过统一平台实现兼容与调度,形成从人机辅助到自主智能的演进;大模型技术将深度融入仪器操作,用户可通过自然语言指令让仪器自动完成复杂的实验流程与数据分析。
从数据采集向知识发现跨越。AI大模型将彻底改变仪器的价值定位,仪器通过内置的行业大模型,如材料分析、蛋白质结构预测等专业模型,直接输出分析结论和决策建议。例如未来质谱仪不仅能给出图谱,还能结合大模型自动解析未知物质的结构,成为科研人员的AI助手。
从单一计量向全生命周期质量管控升级。随着数字孪生技术的发展,智能仪器将与生产工艺深度融合。在半导体、新能源等高端制造领域,仪器数据将直接驱动生产参数的动态调整,实现“测量即决策”,从而提升良品率和生产效率。
受访专家认为,应紧抓高端仪器智能化发展趋势,进一步强化政策引导、场景开放和人才支撑,帮助更多智能技术找准在仪器领域应用的结合点,推动我国高端仪器形成竞争优势。
加快建设AI+仪器共性技术攻关平台。目前,多地已经出台政策措施,强化AI与仪器融合领域科研攻关。湖南省科技厅相关负责人介绍,在2026年全省重大科技攻关计划、重点研发计划中,将部署量子测量等智能计量装备及传感器方向。当地还瞄准智能衡器领域,加快概念验证平台、中试平台、“首台套”应用验证场景布局。专家建议,依托国家产业计量测试中心,设立科技专项,聚焦“AI算法计量测试”等前沿问题展开技术攻关,重点解决算法的准确性、鲁棒性和安全性问题;建立跨领域的AI计量测试平台,为智能仪器的可信应用提供“度量衡”。
持续推动场景开放,为国产仪器创造用武之地。加大对国产高端智能仪器的首购首用支持,特别是在半导体、生物医药等关键领域,鼓励用户单位优先采用国产智能仪器,加速技术迭代;加快构建仪器领域安全合规、权责清晰的数据共享机制,面向科研、医疗、工业检测、环境监测等重点领域,有序开放更多应用场景与测试环境,形成更丰富的本土化训练数据,以数据积累提升智能水平。
打通仪器创新链,培养会算法、懂仪器的专业人才。多家仪器企业负责人反映,复合型人才稀缺制约了仪器智能化进程,需进一步推动仪器研发人才培育范式变革,探索增设AI+仪器、智能检测技术等交叉学科。“进一步强化高端仪器领域产学研用深度融合,围绕智能感知、核心部件、系统集成、数据质控等关键环节开展联合攻关,推动仪器从单点突破迈向系统领先。”衡阳智能衡器计量产业园发展有限公司副总经理邹波建议。
第五篇 大科学装置衍生高端仪器
◇大科学装置在攻关前沿科学难题过程中,为实现超高温、超低温、超高真空、超强磁场等极端实验条件,需要突破高功率加热、大型低温系统、超高真空获得、高场超导磁体、高精度诊断测量等一系列尖端核心技术,这些技术也成为解决高端仪器“卡脖子”难题的关键
◇“过去,质子治疗设备需从国外进口,一个疗程治疗费用20万~30万元。现在国产超导质子治疗系统正式投入使用后,设备成本和运维费用有望降低约三分之一。”
◇依托核聚变、强磁场、先进光源等装置集群,全省已累计衍生200余项科技成果,孵化近50家科技型企业,推动聚变能源、量子信息等未来产业加速崛起,让大科学装置技术高效转化为市场认可的高端仪器
文 |《瞭望》新闻周刊记者 姜刚 戴威
在科技创新和产业创新深度融合的浪潮中,大科学装置已成为推动科技创新的关键利器。目前,安徽已建、在建和预研大科学装置13个,其中合肥未来大科学城9个装置集结成片,成为全国大科学装置最密集、创新能级最高的区域之一。
大科学装置在向技术高峰进发的过程中,不仅攻关原创重大科技难题,也“沿途下蛋”,将阶段性成果及时转化为现实产品或应用。近年来,安徽充分发挥全超导托卡马克、稳态强磁场等大科学装置集群优势,正走出一条“装置攻关—关键技术突破—科学仪器衍生—产业转化落地”的科学仪器自主创新之路。

在安徽合肥拍摄的有“人造太阳” 之称的全超导托卡马克核聚变实验装 置(EAST)
(2025年1月15日摄) 黄博涵摄 / 本刊
国之重器牵引科学仪器研发
在位于安徽省合肥市西郊的“科学岛”上,静静矗立着一座由中国科学院合肥物质科学研究院(下称“合肥研究院”)等离子体物理研究所建设的“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置。
近年来,这台形似巨型甜甜圈的装置,其长脉冲高约束模运行时间不断延长,先后实现60秒、100秒、403秒、1066秒等重大突破,在一次次地刷新纪录中,“无限清洁能源”的梦想正照进现实。
与此同时,研究人员围绕“人造太阳”装置的科研需求开展攻关,推动一系列衍生成果同步落地,转化为高端仪器。
太赫兹诊断系统就是科研人员在“人造太阳”需求驱动下研发的关键核心技术。在核聚变研究中,上亿摄氏度高温的等离子体无法用实体探针探测,太赫兹诊断系统便成为关键“眼睛”,它借助太赫兹波无损穿透等离子体内部,既能捕捉微秒级的瞬时变化,也能分辨毫米级微小结构,通过实时监测等离子体状态,为“人造太阳”安全稳定运行筑牢技术支撑。
依托太赫兹诊断系统,团队成立安徽中科太赫兹科技有限公司开展工程化转化,成功研制出主动式太赫兹人体成像安检仪、太赫兹激光透射成像系统等高端仪器。主动式太赫兹人体成像安检仪是国内唯一采用太赫兹波段的高端安检装备,兼具无接触、检测高效、精度出众、隐私保护性强等优势,有效解决了传统安检效率低下、用户体验不佳等问题。由该技术转化而来的地铁安检设备,理想情况下的检测效率可达2秒/人,目前已在合肥、青岛、天津等城市轨道交通网络投入应用,守护公众出行安全。此外,相关技术成果还广泛应用于海关监管、矿山检测、监狱安防、法院安检、烟草生产等多个场景。
随着大科学装置集群效应不断彰显,一批批创新科学仪器正加速在江淮大地落地生根。“近年来,我们努力把握规律,打破‘装置仅用于科研’的认知,将大科学装置衍生技术作为高端仪器自主创新的源头,推动装置技术从‘实验室’走向‘生产线’,打通大科学装置与高端仪器产业之间的转化壁垒。”安徽省发展改革委相关负责人表示。
衍生技术破解仪器“卡脖子”难题
高端仪器的核心竞争力,在于关键核心技术自主可控。
大科学装置在攻关前沿科学难题过程中,为实现超高温、超低温、超高真空、超强磁场等极端实验条件,需要突破高功率加热、大型低温系统、超高真空获得、高场超导磁体、高精度诊断测量等一系列尖端核心技术,这些技术也成为解决高端仪器“卡脖子”难题的关键。
近年来,安徽依托大科学装置的技术积淀,聚焦高端光谱仪器、极低温制冷设备、量子精密测量仪器、医疗检测仪器等关键领域,组织产学研用协同攻关,突破一批关键核心技术,实现部分领域高端仪器国产替代。
科研人员基于“人造太阳”研制中发展的超导磁体、射频、离子源等技术,研发出超导质子治疗系统,可精确高效治疗人体肿瘤。传统放疗将X射线射向肿瘤并穿透肿瘤,这一过程中不可避免地损害附近健康组织。而质子治疗通过控制质子束的能量来调整布拉格峰在人体内停留的位置,使高剂量区精准覆盖肿瘤靶区,最大限度保护肿瘤周围正常组织。
“过去,质子治疗设备需从国外进口,一个疗程治疗费用20万~30万元。国产超导质子治疗系统正式投入使用后,设备成本和运维费用有望降低约三分之一。”合肥中科离子医学技术装备公司有关负责人介绍。
同样聚焦物质科学与生命健康领域,坐落于“科学岛”的稳态强磁场大科学装置,能够产生目前全球可用于科学研究的最高稳态磁场,其衍生的精密测量、结构解析技术,为高端医疗仪器与分析仪器的研发提供技术赋能。
合肥研究院刘青松团队依托强磁场技术,研发出精准肿瘤用药检测仪器,为数千名肿瘤患者提供个性化诊疗方案,相关仪器实现量产。“核磁技术对解析药物结构、筛选药物具有非常重要的作用。”刘青松说,对于化学合成的小分子,在强磁场下可以清晰地确认其结构。
在量子科技领域,依托空地一体量子精密测量实验设施突破的量子精密测量技术,成功转化为量子磁力仪、量子陀螺仪等高端测量仪器,在地质勘探、航空航天、医疗诊断等领域展现出巨大应用潜力。同步辐射光源大科学装置衍生的光谱分析、材料检测技术,转化为高端光谱仪器,广泛应用于新能源、新材料、环境监测等行业,助力产业提质升级。
安徽围绕大科学装置衍生技术,已在等离子体诊断、超导材料、太赫兹激光、精密测量等领域突破百余项关键核心技术,数十款高端科学仪器实现国产替代,填补国内技术空白。

南京原子制造研究所工作人员正在利用 Ga 、As、 O 三种原子“制造”人工分子物种
(2026年4月22日摄) 南京原子制造研究所供图
机制赋能打通成果转化堵点
大科学装置技术衍生高端仪器,关键在于成果转化的“最后一公里”。这并非简单的技术输出,而是从实验室原型机到产业化产品的系统工程,要打通需求对接、中试验证、人才适配、资金支持、政策保障等堵点。
立足大科学装置集聚优势,安徽以“沿途下蛋”理念破解转化难题,构建“政产学研金服用”深度融合的创新生态。依托核聚变、强磁场、先进光源等装置集群,全省已累计衍生200余项科技成果,孵化近50家科技型企业,推动聚变能源、量子信息等未来产业加速崛起,让大科学装置技术高效转化为市场认可的高端仪器。
安徽中科光栅科技有限公司,正是这一模式下的鲜活样板。依托合肥光源核心光栅技术,科研团队以知识产权作价入股成立公司,专注光栅研发与规模化量产。目前,公司自主研发的产品成功突破大口径光栅制造瓶颈,实现高端光学仪器关键部件的国产化替代,为我国半导体检测、航天装备等领域补上了关键核心技术自主可控短板。
“合肥综合性国家科学中心重大成果转化库专项资金、地方股权机构投资等,为我们技术攻关提供了真金白银的坚实保障。”中科光栅负责人表示。
大科学装置建设、运行中产出的科研成果能够快速产业化,离不开制度护航。安徽出台《安徽省深化科技体制机制改革构建以企业为主体的科技创新体系实施方案》,要求完善科技研发“沿途下蛋”机制,建设前沿技术概念验证中心,支持企业建设科技成果转化中试(培育)基地等。安徽省科技厅在省科技创新攻坚计划中专门设置高端科学仪器技术方向,2025年支持仪器整机和关键部件攻关10项,金额达5300万元,为科学仪器创新筑牢制度根基。
在此基础上,安徽还以产学研用协同攻关破解工程化关键堵点。推动合肥研究院、中国科学技术大学等高校院所与企业深度合作,搭建大科学装置衍生技术研发中心、工程化验证平台,针对仪器研发中的工艺优化、批量生产、可靠性提升等关键问题联合攻坚。
当前,更多科学仪器创新项目正加快落地见效。位于合肥市庐阳区的合肥科学仪器产业园一期目前已经建成,企业正陆续入驻,二期正加紧建设。作为高端科学仪器产业核心载体,项目将打造全链条产业支撑体系,建设综合服务中心,布局研发、中小试、检测、实验、生产制造等功能板块,配套孵化器、加速器及附属工程,为产业集群化发展夯实空间载体。
“下一步,我们将持续畅通转化渠道、放大平台优势,加快转化大科学装置衍生技术成果,为高端科学仪器研发、中试熟化与产业化落地提供全周期服务,助力打造特色鲜明的科学仪器产业创新高地。”合肥市庐阳区区长杨丙红说。
第六篇 共享牵动科研仪器研发
◇“我们希望以共享为纽带,整合产学研各方力量,倒逼核心技术攻关,让共享过程中积累的用户需求、技术经验、智力成果,转化为仪器研发的驱动力,逐步实现高端气体稳定同位素质谱仪器自主可控和相关科学技术自立自强。”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 付敏
同位素质谱仪器能够通过测量样品中的同位素比值来揭示物质来源、年代与环境信息,是地球科学、环境、食品、考古等领域的核心精密仪器。当前同位素质谱仪器已实现部分国产化,但高端仪器仍高度依赖进口,并存在重复购置、资源利用率不高等问题。近年来,我国加大力度推动同位素质谱仪等高端科研仪器资源向社会开放共享,并以共享加速高端仪器研发。
自然资源部第三海洋研究所(下称“海洋三所”)形成了以放射性与稳定同位素技术为特色的全国仪器共享服务体系,在共享中挖掘需求、在服务中迭代技术、在协同中推进研发,蹚出一条以共享促研发、以开放促创新的高端科学仪器国产化自主创新之路。

自然资源部第三海洋研究所李玉红高级工程师开展吹扫捕集/气相色谱—同位素比值质谱联用技术调试
(2025年7月21日摄) 受访者供图
让稀缺高端仪器变普惠
同一元素的化学性质几乎一样,但原子质量不同,能被同位素仪器精准识别。这是因为同位素的质子数相同,但中子数不同,科学家把同一元素的不同核素互称为同位素。利用同位素技术,科学家能够推算地球的年龄、破解马王堆汉墓文物的年代密码、精准诊断甲状腺疾病、鉴别蜂蜜是否掺假、追溯白酒年份……
高端同位素质谱仪器购置成本高、运维难度大、专业要求高,单靠一家单位、一个部门难以实现高效利用,而且还存在重复购置、资源分散等问题。如何让包括同位素质谱仪器在内的高端仪器得到更高效利用,海洋三所的科研仪器共享之路给出了答案。
海洋三所科学仪器共享平台主任尹希杰介绍,为响应国家重大科技基础设施和大型科研仪器向社会开放的政策要求,海洋三所率先组建科学仪器共享平台,涵盖同位素质谱仪、放射性检测设备、环境监测仪器等高端科研设备,由分析测试中心统一管理运行,通过集约化管理+网络化预约+有偿服务+考核激励,面向高校、企事业单位开放共享。
十多年来,海洋三所的仪器共享规模从最初的57台套,扩充至如今的280台套,仪器总原值达2.1亿元。该平台已为全国30个省区市、82个城市的273家高校院所和企业提供检测技术服务,既助力青年科研人员开展前沿研究,也为中小企业降低研发成本,消除创新过程中的硬件制约。
在科技部组织的国家科研仪器共享考核中,海洋三所科学仪器共享平台多次被评为优秀、良好等级,成为全国科研仪器共享的标杆案例。
满足用户需求让仪器变好用
单纯分配仪器机时、提供硬件使用,只能解决“有得用”。海洋三所科学仪器共享平台跳出传统的开放硬件、分配机时共享模式,深度挖掘仪器背后的技术潜力,将仪器共享优势转化为技术创新优势。
“共享平台的技术团队扎根一线,深挖仪器性能,针对不同领域的科研需求,开展测试方法优化、实验技术创新、设备升级改造,实现功能进阶,突破高端设备技术瓶颈。”尹希杰表示。
2023年12月,生态环境部南京环境科学研究所丁达研究员团队在研究地下水污染物以及中国科学技术大学刘桂建教授团队在研究大气污染物时,由于苯系污染物浓度太低,现有分析技术无法完成其碳和氢同位素的精准测试。
两家单位科研团队通过与海洋三所科学仪器共享平台对接,海洋三所同位素技术团队经过半年多的技术攻关,研发了吹扫捕集/气相色谱—同位素比值质谱联用技术,实现水体中痕量苯系物单体碳氢同位素精准测试的能力。
与此同时,海洋三所同位素技术团队还将国产热脱附设备与稳定同位素质谱联用,成功建立了大气中微量挥发性有机化合物(VOCs)的单体碳氢同位素检测方法,解决了科学家们在相关研究中遇到的检测技术难题,推动了同位素技术在水体及大气污染物中的示踪研究。
“从样品前处理、检测参数优化,到数据报告分析、科研问题解答,平台技术人员全程跟进,实现从采样到数据的全流程质量管控。这种以需求为导向的服务模式,让仪器共享成为真正贴合科研实际、助力成果产出的精准服务,让每一台高端仪器都能发挥最大价值,变‘能用’为‘好用’。”尹希杰说。
技术攻关持续升级仪器水平
针对进口仪器的适配性短板,海洋三所技术团队主动攻关,开展仪器升级改造与核心技术研发,填补了多项国内技术空白。
例如在同位素检测核心设备元素分析—同位素质谱联用系统的改造中,技术人员针对国外自动进样器样品室不密封、氦气消耗大、测试本底高的问题,自主研制零本底自动进样器,既提升了测试精度,又大幅降低耗材成本;针对硫同位素测试过程中产生的二氧化硫气体腐蚀性强、记忆效应大、现有仪器无法检测低含量硫样品的痛点,该团队研发二氧化硫气体捕集和富集纯化一体装置,解决了废气污染与检测局限的双重难题……这些仪器升级改造与技术创新成果,不仅提升了海洋三所的科研核心竞争力,更通过共享平台面向全国开放,成为行业共同的技术财富。
此外,聚焦国家高端质谱仪器国产化的重大科研需求,今年3月,海洋三所分析测试中心与天美集团签约共建“Sercon气体稳定同位素质谱技术研发及应用创新实验室”。该公司全资持有全球气体稳定同位素质谱标杆品牌英国Sercon,双方通过共建实验室,将推进气体稳定同位素质谱仪尽早国产化,形成国产仪器从技术研发到场景化应用的全链条闭环。
截至目前,海洋三所围绕仪器改造与技术研发,累计发表学术论文50余篇,涵盖同位素分离、检测技术、应用研究等核心领域;获得国家技术发明专利十余项,其中4项成功实现转化,破解了多项同位素检测领域的“卡脖子”技术难题,让国内科研机构与企业能够享受高精度、低成本的同位素检测服务。
“我们希望以共享为纽带,整合产学研各方力量,倒逼核心技术攻关,让共享过程中积累的用户需求、技术经验、智力成果,转化为仪器研发的驱动力,逐步实现高端气体稳定同位素质谱仪器自主可控和相关科学技术自立自强。”尹希杰说。
(《瞭望》2026年第17期)