從劍橋實驗室到助力中國技術突破：Kore的TOF質譜技術演進史

1991年成立的Kore Technology，是國際飛行時間質譜儀領域的開拓者之一。自成立以來，Kore始終深耕飛行時間質譜儀領域，為全球高校、科研機構及工業用戶提供高端定制化解決方案。2015年，北京雪迪龍科技股份有限公司控股收購Kore公司，不僅豐富了雪迪龍在高端分析儀器領域的業務布局，也為Kore帶來了更廣闊的市場資源與平臺支持。

從飛行時間二次離子質譜儀（TOF-SIMS）到便攜式飛行時間質譜儀，Kore的產品矩陣已覆蓋環境監測、健康安全、材料研發、食品及半導體等多元領域。在近期舉辦的 “質析毫微?譜繪萬象” 半導體痕量成分檢測技術交流會上，分析測試百科網采訪了Kore總經理Stephen James Mullock和技術專家Douglas Fraser Reich，揭秘了這家企業如何以技術創新與定制化服務全球高端細分市場，以及其加入雪迪龍后，將為中國應用行業和質譜研發注入源源不斷的動力，勾勒出技術發展藍圖。

以技術創新為核心驅動力

Kore的發展歷程始終與技術創新相伴，也與Stephen和Fraser的專注投入密切相關。

Stephen Mullock在劍橋大學獲得通用工程一等榮譽學位后，轉入材料系專攻超導體博士研究。博士畢業后他成為劍橋質譜公司（CMS）激光微探針飛行時間質譜儀的早期用戶，當時他改寫了軟件、重新設計了部分電子元件，隨后加入CMS并擔任工程經理。當Kratos收購劍橋質譜公司后決定遷址時，Stephen帶領團隊于1991年創立了Kore Technology，主要為科研和研發機構提供定制化質譜儀。

Fraser Reich博士回憶道："80年代在曼徹斯特大學研究離子束技術時，物理系的精良設備讓我著迷。"Fraser與Stephen在Kratos共事期間，共同研發了全球首臺液態金屬離子源TOF-SIMS系統。之后，Fraser來到硅谷的Evans Analytical & Physical Electronics公司，開發新一代TOF-SIMS系統，以及用于動態二次離子質譜應用的四極桿型SIMS設備，兩種SIMS都用于半導體行業。10年后，Fraser回到英國，加入了Kore公司，和Stephen再次并肩合作。

此外，Kore創始團隊的質譜產業經歷可追溯至更早的1978年。當時，作為Kore創始人之一的核心成員在 Cambridge Consultants Ltd. (CCL) 主導設計了世界上第一臺帶有反射器飛行時間質量分析儀的激光微型探針。隨后，1982年劍橋質譜（CMS）從CCL中獨立出來，專注于開發和銷售激光微探針質量分析儀，該團隊也參與其中。1987年，CMS被Kratos Analytical收購。1991年Kore公司成立后，初期主要為過往研發的產品提供技術支持，隨后逐步轉向定制化飛行時間質譜系統的開發。1993年，團隊因開發便攜式飛行時間質譜儀，獲得英國貿易和工業部 （DTI）SMART 獎和基金資助，這款質譜儀最終演變成今日的MS-200便攜式質譜儀。1995年，團隊因開發用于固體樣品表面分析的新型臺式二次離子質譜儀被DTI授予SPUR獎。該儀器可用于產品研發、質量控制和故障診斷。基于這項研發成果，Kore最終推出了其SurfaceSeer系列TOF-SIMS二次離子質譜儀。此后，Kore又成功研發了質子轉移反應飛行時間質譜儀（PTR-TOF MS）。在研發過程中，團隊創新性地開發了用于質子轉移反應的射頻離子漏斗，成為該技術領域的先驅。2015年，雪迪龍收購了Kore公司的大部分股權，并成立中國質譜團隊，從事PTR-TOF MS的研發、環境監測應用。近年來雪迪龍開始將Kore高精尖的TOF技術、TOF-SIMS等技術進一步轉化，為國內材料及半導體行業服務，也為國內的研發機構提供高端質譜及核心部件的定制化開發。

定制化服務與技術突破

面對為高校、科研機構、研發機構提供定制化服務時，如何平衡客戶個性化需求與產品質量、性能穩定性的問題，Kore形成了一套獨特模式。Stephen表示：“首先我們必須讓客戶相信我們的專業性。” Kore會深入溝通了解客戶應用場景，結合客戶預算與實驗需求判斷其思路可行性，出具詳細方案；同時會明確告知客戶潛在的技術風險；項目階段進展匯報，通過坦誠溝通建立信任。“無論進展順利還是遇到問題，我們都必須及時告知客戶。” 這種以客戶為中心的服務理念，成為Kore贏得市場認可的重要基礎。

中英兩國質譜團隊 提供高質量產品和定制化服務

依托核心技術，Kore以飛行時間質譜儀為核心，打造了TOF-SIMS、PTR-TOF MS、便攜式質譜儀等一系列產品，還開發了基于電子轟擊電離技術的氣體分析設備。這些產品涵蓋小型、中型、大型等不同規格——從 “可以裝在手提箱里的便攜式儀器” 到滿足高端實驗需求的大型系統，能適配多樣化的使用場景。

SurfaceSeer-I TOF-SIMS（左）、SurfaceSeer-S TOF-SIMS（右）

SurfaceSeer-I是一款高靈敏度的TOF-SIMS，用于絕緣、導電表面的成像分析與化學成分分析，是表面化學研究、研發與工業質量控制等方面的理想選擇。它配備了25 kV液態金屬離子槍（LMIG），實現高空間分辨率的分析。它采用延遲提取技術產生二次離子，配置光學相機，具備表面成像和深度剖析功能，配置二次電子檢測系統SED，具有高度穩定可調的樣品臺（X、Y、Z軸），滿足不同厚度樣品分析需求，其SIMS庫包含上千種材料的質譜數據，可識別未知的化合物和材料。

SurfaceSeer-S是一款結構緊湊且價格合理的TOF-SIMS，用于快速檢測表面化學特性。它是研究樣品表面化學成分的理想選擇，適用于產品研發和工業質量控制等。它采用低能電子槍（5KV Ar+/Cs+離子束），通過脈沖方式工作，實現樣品“無損”分析，可在1~2min內實現高速率的正負質譜分析，適用于導電物體表面和絕緣物體表面的分析，具有高分辨率、易于使用的特點，可選Surface Spectra Static SIMS Library （表面光譜靜態 SIMS 庫），包含 1900 多個譜圖和涵蓋 1000 多種材料數據。

PTR-TOF 4000（左）、PTR-TOF 4000c（右）

雪迪龍和Kore合作開發了質子轉移飛行時間質譜PTR-TOF 4000和PTR-TOF 4000c，實現在線檢測痕量VOC。其采用多試劑離子：可分析數百種VOCs，實現無需預處理，直接空氣進樣的實時在線監測，檢出限低至pptv量級，可檢測痕量污染物，具有快速響應能力，在（50~100）ms內快速甄別污染物，并具有高質量分辨率：準確識別化學組分，減少干擾。

MS-200 便攜質譜儀

MS-200 便攜式質譜儀是手提式（23公斤）、電池供電設計，采用選擇性雙膜進氣口，最適合揮發性有機化合物（VOCs），它可使用常規電子轟擊NIST質譜庫，可檢測到低ppb級別的VOCs，典型響應時間僅需30s。

EI-TOF MS小型臺式飛行時間質譜儀

Kore具有數十年的飛行時間質譜經驗，還為研發型實驗室開發了EI-TOFMS小型臺式飛行時間質譜儀。它使用70eV標準電子轟擊電離源，譜圖結果可匹配NIST庫。它具有緊湊的外形和輕量化設計，便于安裝在多種系統內；膜進樣和毛細管雙進樣系統可適應復雜應用場景。

除此之外，結合中英兩國的質譜研發團隊，雪迪龍和Kore為廣大研發機構提供高端質譜定制化開發，包括部件開發和整機定制兩大部分。部件開發包括：飛行腔、離子檢測器、離子光學系統、快速熱脫附部件、供電控制單元、數據處理軟件等。整機定制包括如：大面積大電流離子束轟擊系統，用于研究射頻等離子離子源性能的正交 TOF-MS，APCI和PTR可切換TOFMS，激光燒蝕-TOFMS等。

TOF-SIMS技術的市場定位與優勢

談及TOF-SIMS的技術原理，Fraser博士介紹道：“我們用一束強離子束轟擊樣品，它會將原子和分子濺射到真空空間中，再通過透鏡將這些離子吸上來，讓它們飛行。小分子更快到達檢測器，然后是大分子，通過飛行時間差異就能分析材料表層。”

在市場定位上，Kore的TOF-SIMS走出了差異化路線。不同于部分廠商追求復雜配置導致產品價格高昂，Kore在設計中始終堅持合理的成本控制。 “讓這些儀器經濟實惠，是我們一直以來的追求。” Fraser博士談道。這使得Kore的產品在保證成像性能、圖像分辨率與其他產品相近的前提下，價格更具優勢，讓更多用戶能夠負擔。

結語

作為飛行時間質譜儀領域的先行者，Kore憑借持續的技術創新、靈活的定制化服務及高性價比的產品，已在全球市場樹立起了專業的行業形象。未來，依托雪迪龍的資源支持，Kore后續有望為中國及全球用戶提供更優質的產品與服務，進而為質譜技術的應用普及與行業發展帶來推動作用。