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傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer,简写为FTIR),即傅里叶红外光谱仪。主要由迈克尔逊干涉仪和计算机组成。迈克尔逊干涉仪的主要功能是使光源发出的光分为两束后形成一定的光程差,再使之复合以产生干涉,所得到的干涉图函数包含了光源的全部频率和强度信息。用计算机将干涉图函数进行傅里叶变换,就可计算出原来光源的强度按频率的分布。
据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国傅里叶变换红外光谱仪市场研究及投资建议预测报告》统计数据显示:傅里叶变换红外光谱仪主要由红外光源、光阑、干涉仪(分束器、动镜、定镜)、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成,可以对样品进行定性、定量分析。与传统的分光光谱仪相比,傅里叶红外光谱仪具有扫描速度快、分辨率高、波数精度高、灵敏度高、光谱范围宽、信噪比高、重现性好等优势。
傅立叶变换红外光谱仪行业下游介绍:根据研究资料:目前,国内傅立叶变换红外光谱仪主要下游应用领域集中在医药、食品、石化、日化、农业、国防(海关、刑侦鉴定)、航天、电子电气、冶金、环保、地矿、卫生、军工、材料(半导体、超导材料等)以及高校、科研院所等,是实验室科研以及企业生产不可或缺的分析测试工具。
根据最新市场调研资料:由于傅立叶变换红外光谱仪行业在中国仍处于初期发展阶段,各方面发展尚未成熟,市场对其认知度偏低,其产品价格偏高,整体应用规模较小。其主要消费领域集中在大学实验室/研究所、药品检验所、食品、石化、环保、材料等领域。其各领域消费比重为:
(1)高校、科研院所:根据2018年6月,科技部、财政部发布了《关于加强国家重点实验室建设发展的若干意见》。意见明确,到2020年,我国国家重点实验室达到700个左右。其中,国内各高校、科研院所中国家重点实验室数量将达到430个。
专家表示:高校拥有国家重点实验室的数量是评价高校实力的一项重要指标。专家表示:随着国内网络信息、能源、海洋、物质科学、航空航天、人口与健康等重大创新领域项目研究在各高校、科研院所重点实验室的展开,对傅立叶变换红外光谱仪的需求将不断增强。
(2)医药制造业:目前,傅立叶变换红外光谱仪在医药领域的应用主要是对药品质量的快速、准确监测,如药材天麻、阿胶, 西药红霉素、环磷酰胺的监测和抗肝炎药联笨双酯同质异晶体的研究。同时,傅立叶变换红外光谱仪在临床疾病检测方面也有广泛的应用, 如利用红外光谱法对冠心病、动脉硬化、糖尿病、癌症的检测。
专家表示:医药制造行业对于保护和增进人民健康,提高居民生活质量具有十分重要的作用。随着国内人民生活水平的提高和对医疗保障需求的不断增加,我国医药制造行业越来越受到政府及公众的关注。2017年10月22日,国家卫计委正式发布关于印发《胸痛中心建设与管理指导原则(试行)》的通知,通知要求各地市级卫生行政部门要高度重视胸痛相关疾病的救治工作,鼓励满足建设条件二三级医院建设胸痛中心。胸痛中心认证标准的其中一条明确:“能够开展24小时床旁(POCT)肌钙蛋白和D-二聚体等快速检测”。
国家医疗改革也提出了“战略前移和重点下移”和“治未病”的政策。这些方针、政策和措施要求测量仪器除了拥有大型设备、更先进的检验项目之外,还应该走出医院,面向社区,走进家庭,面向农村,这也就要求在傅立叶变换红外光谱仪等检验设备和方法上有所改进,更适合分级医疗的需要。
此外,随着中国医药行业的快速增长,人口老龄化的加快、城镇化水平的提高、国内居民可支配收入的提高,以及医保体系的健全等因素的驱动,消费者对药品的质量要求不断提高,对临床疾病检测能力要求增强。将促进国内医药行业对傅立叶变换红外光谱仪消费。
(3)食品行业:食品安全关系广大人民群众身体健康和生命安全,已成为衡量人类生活质量,社会管理水平和国家法制建设的一个重要方面。习近平总书记在党的十九大报告中也强调,要“实施食品安全战略,让人民吃得放心”。目前,傅立叶变换红外光谱仪在食品领域的应用,主要体现在对乳制品的监测、酒制品的检测、茶饮品的检测、食用油检测、果蔬检测、谷类检测、肉制品检测以及蜂蜜检测等。
近几年,随着中国人口的不断增加,居民消费理念的提升,人们对食品的消费不仅体现“量“上,将更加关注在健康、营养、绿色、无添加、功能性等方面。根据国家出台的《“十三五”国家食品安全规划》、《2017年食品安全重点工作安排》、《关于做好2017年粮食质量安全重点工作的通知》、《2018年农产品质量安全工作要点》、《2018年农产品质量安全工作要点》等政策,旨在加快建设食品安全检验检测体系,加强食品相关产品检验检测能力建设,加强粮食质量安全检验监测体系建设,提升粮食、农产品质量安全监测监管能力。在市场需求变化和政策的支持下,国内傅立叶变换红外光谱仪行业将拥有广阔的市场空间。
(4)石化行业:傅立叶变换红外光谱仪在石油化工领域的应用主要体现在:润滑油及其应用方面的进展体现在:用于鉴别未知油品和标定润滑油的经典物理性质(如粘度、总酸值、总碱值);被纳入以设备状态监测为目的的油液分析计划,用于表征在用油液的降解和污染程度;油润滑表面摩擦化学过程及产物的原位监测与表征。
傅立叶变换红外光谱仪应用于轻质油品生产控制和性质分析方面的主要进展包括:应用红外光谱预测汽油的辛烷值,应用IR测定汽油中含氧化合物的含量。此外,还应用ATRFT-IR与GC联用测定汽油中的芳烃的含量。
专家表示:目前,中国炼油行业整体呈过剩局面,而随着几大民营大炼化项目的陆续投产,未来产能过剩情况将加剧,行业竞争更加激烈,低端落后产能将加速淘汰。因此,石化行业特别是石油、轻质油、润滑油等领域对傅立叶变换红外光谱仪将有所下降。
(5)环保行业:目前,傅立叶变换红外光谱仪在环境保护方面的应用主要体现在对其水中污染物的测定、对大气中污染成份进行测定、对汽油的质量进行检测,对生活垃圾中的污染物进行测定。傅立叶变换红外光谱仪已成为我国环境监测领域重要的测量仪器。
2015年以来,我国的环保政策由总量控制转向质量提升,《“十三五”生态环境保护规划》、《关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》明确以改善环境质量为核心,《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(2018-2020)、《水十条》、《大气十条》以及《土十条》等政策更加细节地规定了环境治理的目标。在《中国国民经济和社会发展“十三五”规划纲要》、《生态环境监测质量监督检查三年行动计划(2018年-2020年)》、新《环境保护法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《中华人民共和国环境保护税法实施条例》、新《国家危险废物名录》等环保政策的严控下,我国的生态文明建设进入了新的发展阶段,环保产业已成为“十三五”重点发展的产业之一。国家将释环境生态治理、环境监测监控等市场需求,这将促进环境治理行业对傅立叶变换红外光谱仪的消费需求。
(6)材料行业:目前,傅立叶变换红外光谱仪在半导体、超导材料领域主要用于:分析铀原子与CO和CO2反应产物的基体红外光谱,研究了铀-钍-镍-锡变性锰铝铜强磁性合金的远红外性质;分析C60填料笼形包含物的红外和拉曼光谱;用反射傅立叶变换红外显微光谱法测定有机富油页岩中海藻化石等。
①半导体材料:半导体材料作为新材料的重要组成部分,是世界各国为发展电子信息产业而关注的重中之重,它支撑着电子信息产业本土化的发展,对于产业结构升级、国民经济及国防建设具有重要意义。目前,中国已成为全球最大的半导体消费市场。物联网、5G通信、人工智能等下一轮终端需求,为中国大50%半导体产业发展创造了新的机遇,这也将加大半导体行业对半导体材料的需求,促进了半导体材料行业对傅立叶变换红外光谱仪消费需求。
②超导材料:超导应用产品是超导行业的载体。超导应用产品有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能、风力超导发电机和超导变压器等,应用产品负载着超导材料,体现材料的核心价值,是超导行业的载体。
目前,中国超导材料主要是依赖于美国和日本进口,价格昂贵,占超导应用产品50%左右的成本。从整个产业链价值来看,超导材料占超导设备40%-50%的成本。超导行业的发展必将引发对超导材料大量的需求,因此,未来随着我国超导行业的不断发展,超导材料必然要实现国产化,对傅立叶变换红外光谱仪的潜在需求较大。
(6)其他行业:目前,傅立叶变换红外光谱仪在其传统领域-物质结构分析、热力学状态分析、热/动力学过程分析与表征也有着不同程度的进展。未来随着我国日化、农业、国防(海关、刑侦鉴定)、航空航天、电子电气、冶金、卫生、军工等其他下游行业的不断发展,对傅立叶变换红外光谱仪的需求将不断增加。