王靜娟

周濤在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)論壇上作純度測(cè)量技術(shù)報(bào)告

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科學(xué)界的各大領(lǐng)域從理論研究到實(shí)際應(yīng)用大抵都需要經(jīng)歷科學(xué)—技術(shù)—生產(chǎn)力的過(guò)程，這是科研成果轉(zhuǎn)化的規(guī)律。社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步呼喚科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科研成果的價(jià)值取決于對(duì)時(shí)代發(fā)展貢獻(xiàn)的大小，這是對(duì)科學(xué)研究的方向性指引。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)計(jì)量技術(shù)應(yīng)用研究室主任周濤用實(shí)際行動(dòng)做出了對(duì)科研的詮釋。多年來(lái)，他致力于關(guān)于無(wú)機(jī)質(zhì)譜的應(yīng)用研究，在高純金屬純度計(jì)量、同位素豐度與原子量測(cè)量和同位素稀釋質(zhì)譜法領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)?！拔覀兊目蒲谐晒荒軕以诳罩?，應(yīng)該讓它落地為社會(huì)做出更多貢獻(xiàn)?！彼绱苏f(shuō)道。

潛心科研，追求卓越

周濤的研究生涯始于中國(guó)原子能科學(xué)研究院。24年前，剛剛從北京大學(xué)化學(xué)系本科畢業(yè)的周濤來(lái)到中國(guó)原子能科學(xué)研究院繼續(xù)深造，開(kāi)啟他在同位素豐度和原子量測(cè)量方面的科研探索。

一直以來(lái)，元素同位素都因其特有的性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)科學(xué)、核科學(xué)等領(lǐng)域，周濤的碩士論文就是關(guān)于鋰同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究。在此期間，他接觸到了同位素質(zhì)譜和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，“標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在測(cè)量物質(zhì)或材料特性、評(píng)價(jià)分析測(cè)量方法等方面起著不可或缺的作用，一個(gè)測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的水平高低只要看它使用和存放標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的數(shù)量就可知曉?！笨蒲星拜呥@樣向周濤解釋標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重要性。

在攻讀博士期間，周濤在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院趙墨田研究員的指導(dǎo)下開(kāi)展釹原子量測(cè)量新技術(shù)的研究?！霸诨瘜W(xué)學(xué)科中，原子量作為基本常數(shù)，一切化學(xué)反應(yīng)、分析等都要用原子量進(jìn)行計(jì)算，而原子量則是通過(guò)測(cè)量元素同位素豐度得到的。”周濤向記者介紹道?，F(xiàn)代的原子量測(cè)量通常采用沿用了數(shù)十年的熱電離質(zhì)譜絕對(duì)測(cè)量法，其優(yōu)點(diǎn)是理論研究成熟，系統(tǒng)偏差小，但也存在測(cè)量周期長(zhǎng)，多個(gè)樣品測(cè)量重復(fù)性的控制技術(shù)難度大的缺點(diǎn)。而作為2000年后才發(fā)展起來(lái)的多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MC-ICP-MS），雖然也具備了高精密度同位素測(cè)量能力，但由于系統(tǒng)偏差相比熱電離質(zhì)譜有量級(jí)上的差別，國(guó)內(nèi)外質(zhì)譜界普遍認(rèn)為其只能用于相對(duì)測(cè)量，無(wú)法用于原子量測(cè)量和同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制等具有高準(zhǔn)確度需求的研究。在這種情況下，2004年，趙墨田研究員提出建立MC-ICP-MS絕對(duì)測(cè)量法并得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助。在研究過(guò)程中，周濤精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一步步的探索，再結(jié)合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的調(diào)研，最終建立了高準(zhǔn)確度的MC-ICP-MS同位素豐度絕對(duì)測(cè)量方法?！爱?dāng)時(shí)立題還是冒著很大風(fēng)險(xiǎn)的，一旦不成功，博士論文再改題肯定要延期畢業(yè)，慶幸的是我們成功了，建立的新方法與傳統(tǒng)的熱電離質(zhì)譜絕對(duì)測(cè)量法在準(zhǔn)確度上沒(méi)有差別，而測(cè)量周期至少縮短了十倍。”周濤娓娓道來(lái)。

隨后，他們將該方法用于釹原子量的測(cè)量，結(jié)果與傳統(tǒng)的熱電離質(zhì)譜絕對(duì)測(cè)量值相吻合?！靶碌拟S原子量測(cè)量值144.242（3）通過(guò)了IUPAC-CIAAW的審查并被確定為國(guó)際新標(biāo)準(zhǔn)，相比舊的量值在準(zhǔn)確度上提高了一個(gè)量級(jí)。”周濤頗為自豪地介紹道。研究成果在分析化學(xué)和同位素測(cè)量領(lǐng)域產(chǎn)生了良好反響，周濤先后收到來(lái)自澳大利亞和印度同行開(kāi)展技術(shù)交流的請(qǐng)求，而兩年后，德國(guó)、瑞士和比利時(shí)等國(guó)的科學(xué)家，也先后采用了該方法進(jìn)行元素原子量的測(cè)量。新的測(cè)量方法為原子量測(cè)量和同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制開(kāi)辟了新途徑，標(biāo)志著我國(guó)在質(zhì)譜測(cè)量方法研究方面已經(jīng)走到了世界前列。在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，周濤憑借原子量測(cè)量和同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制成果先后獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)和質(zhì)檢總局科技興檢獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

厚積薄發(fā)，勇于開(kāi)拓

經(jīng)過(guò)數(shù)年的化學(xué)計(jì)量研究，周濤逐漸意識(shí)到高純物質(zhì)純度對(duì)于研制標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重要性?！霸诨瘜W(xué)量值溯源鏈中，處于溯源頂層的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)絕大多數(shù)是采用高純物質(zhì)制備而成，因此高純物質(zhì)的純度直接影響著標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量值的準(zhǔn)確度?！敝軡M(jìn)一步向記者介紹道，“但我國(guó)一直沒(méi)有建立起化學(xué)量值溯源的源頭——純度基準(zhǔn)?！被趯?duì)化學(xué)計(jì)量事業(yè)的使命感，周濤決心大力發(fā)展我國(guó)高純金屬純度基標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量能力。高純金屬由于純度高，主含量直接測(cè)量無(wú)法滿足對(duì)準(zhǔn)確度的要求，現(xiàn)行的通用方法是雜質(zhì)元素扣除法。然而，通常情況下，工業(yè)產(chǎn)品的純度只是扣除部分雜質(zhì)元素，忽略了非金屬元素和其他雜質(zhì)元素，只有減去盡可能多的雜質(zhì)元素才能得到計(jì)量學(xué)意義上該元素“真正”的化學(xué)純度量值。

了解情況后，周濤開(kāi)始大刀闊斧地進(jìn)行高純金屬純度基標(biāo)準(zhǔn)研制基本條件的搭建，陸續(xù)購(gòu)買了輝光放電質(zhì)譜儀、高分辨等離子體質(zhì)譜儀、碳硫分析儀等必要儀器，同時(shí)設(shè)計(jì)改造了超凈實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)硬件設(shè)施齊備之后，周濤開(kāi)始著力于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的提升?！爱?dāng)時(shí)，在高純金屬的純度測(cè)量方面，德國(guó)聯(lián)邦材料測(cè)試研究院（BAM）的技術(shù)是業(yè)內(nèi)公認(rèn)最高的?！敝軡蛴浾呓榻B道。因此，2012年周濤作為訪問(wèn)學(xué)者前往德國(guó)BAM進(jìn)行高純銀純度測(cè)定的合作研究。經(jīng)過(guò)多年的準(zhǔn)備和研究，周濤終于集齊了在高純金屬純度測(cè)量方面所有的硬件條件及軟實(shí)力。2013年，周濤主持了“十二五”科技支撐計(jì)劃課題“無(wú)機(jī)純物質(zhì)純度溯源研究與基標(biāo)準(zhǔn)研制”。對(duì)于該項(xiàng)目的研究目的，周濤很明確，就是要構(gòu)建無(wú)機(jī)純物質(zhì)純度測(cè)量高準(zhǔn)確度溯源技術(shù)方法。

在研究過(guò)程中，周濤及其團(tuán)隊(duì)建立了全雜質(zhì)元素扣除法，對(duì)高純金屬中90余種雜質(zhì)元素含量分別進(jìn)行了測(cè)量，涵蓋了元素周期表中所有自然界存在的元素種類，從而達(dá)到了計(jì)量學(xué)意義上的純度目標(biāo)。他還采用建立的方法，研制出具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高純銅、高純硅等純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，隨后繼續(xù)在“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)課題“貴金屬與金屬氧化物純度計(jì)量技術(shù)研究”中，成功研制高純金、高純銀、高純鉑和高純銦純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，在化學(xué)計(jì)量溯源體系建設(shè)中實(shí)現(xiàn)了零的突破?！案呒兘饘偌兌葮?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的純度量值均超過(guò)99.999%，相比國(guó)際同類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，定值水平提高了1個(gè)量級(jí)?！闭劶坝诖?，周濤略顯興奮。

高純金屬純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制，彌補(bǔ)了化學(xué)計(jì)量溯源體系中缺乏頂級(jí)溯源的純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，強(qiáng)化了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溯源性的要求，明確了元素校準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的溯源途徑，同時(shí)為我國(guó)化學(xué)純度計(jì)量基準(zhǔn)的建立提供了必不可少的技術(shù)方法和實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，其中全雜質(zhì)元素扣除原則的推廣和應(yīng)用將促進(jìn)我國(guó)高純金屬材料生產(chǎn)和檢測(cè)水平的提升。

技術(shù)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)合影

不忘初心，牢記使命

2019年，亞太地區(qū)化學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主席作為國(guó)際同行評(píng)審專家來(lái)到中國(guó)科學(xué)計(jì)量研究院，對(duì)中國(guó)在高純金屬純度測(cè)量方面的工作給予高度贊揚(yáng)，并且肯定了周濤及其團(tuán)隊(duì)在計(jì)量領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。但周濤不滿足于此，他有更深層次的考慮，“科學(xué)研究要頂天立地，既要力爭(zhēng)國(guó)際領(lǐng)先的地位，更要提升服務(wù)國(guó)家發(fā)展的能力”。因此，他帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)，繼續(xù)開(kāi)始了新的征程。這次，他們要將技術(shù)研究轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，解決我國(guó)科技發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。

將目前已掌握的科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，服務(wù)于社會(huì)，這是周濤從事科研工作的初衷。他帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)一方面開(kāi)展與紫金礦業(yè)股份有限公司和廣東先導(dǎo)集團(tuán)等在高純金屬產(chǎn)品研發(fā)方面有較高需求的企業(yè)的合作，另一方面，他也在航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵高溫合金材料方面不斷探索與航空材料研究院、鋼鐵研究總院的合作模式，力圖解決新形勢(shì)下“卡脖子”的技術(shù)難題。

如今，距離周濤最初進(jìn)入中國(guó)原子能科學(xué)研究院已經(jīng)過(guò)去了24個(gè)年頭。在這24年里，他與科研相伴，與時(shí)代同行，從同位素測(cè)量到化學(xué)計(jì)量溯源技術(shù)再到將研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，每一項(xiàng)研究工作都建立在對(duì)國(guó)家在計(jì)量領(lǐng)域發(fā)展需求的考量上。在未來(lái)的研究道路上，他仍將潛心鉆研，不斷挑戰(zhàn)一個(gè)又一個(gè)的科研高峰，為國(guó)家貢獻(xiàn)自己的力量。