2022年质谱仪行业发展现状及未来前景分析.docx

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1、2022年质谱仪行业发展现状及未来前景分析质谱仪是实验分析仪器的一个重要分支，技术壁垒极高，具有高分辨率、高灵敏度和高通量特点， 应用范围广。质谱仪主要通过测量带电粒子的质量进而对物质进行定性和定量分析，可以分离和检 测不同同位素。主要原理是将物质粒子电离成离子，根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按 物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成。质谱仪除了具有直接测量的基本 特性外，还具有高分辨率、高灵敏度、高通量和高精度的特点，在生命科学、材料科学、食品安全、 环境检测和医疗保健等领域具有举足轻重的作用。1 、质谱仪市场维持较高增速，国内对应百亿以上市场空间预计全球质谱仪行业

2、 2021-2026 年将维持 7.7%复合增速增长。质谱仪具有分析高灵敏性、高分辨 率和分析速度快等优势，可同时分析多种物质，有效监测未知物质，被广泛应用于医疗健康、食品 安全、环境检测、工业分析、国家安全等多个细分领域，快速发展受制于价格贵及维护成本高。近 年来随着全球技术研发投入快速增长，尤其是制药和生物科技企业研发支出显著增加，质谱仪的增 长保持较高增长。尤其是在药物研发的早期阶段到后期开发和临床试验，质谱仪在其中发挥着关键 作用。随着制药和生物技术行业的研发投入持续增加，及其他行业加大技术投入，将推动质谱仪市 场快速增长。从全球区域看，质谱仪市场规模从 2015 年的 49 亿美元增

3、长到 2021 年的 77 亿元， 根据海外咨询公司合理预测，预计全球质谱仪市场 2018-2026 年复合增速将在 7.7%左右。国内质谱仪市场规模有望获得更高增速，随着质谱仪在国内食品安全、环境监测、药物分析、生命 科学及反恐应急领域的大量应用，国内质谱仪器的市场需求量近几年增长迅猛，市场规模不断扩大。 2020 年中国质谱仪市场规模约为 142.2 亿元，复合增速超过全球平均。预计随着国产厂商技术提 升，国家和企业双重努力，推动质谱仪应用到更广阔的范围，国内质谱仪市场发展迎来快速成长期。图：中国质谱仪市场规模2、 质谱仪技术壁垒高筑，下游应用广泛，需求旺盛质谱技术以其精密性和分析能力，可

4、分析测定所有元素和同位素，应用广泛。质谱技术发展至今已 逾百年，从实验室常规化学分析手段逐步应用到生命科学、环境检测、国土安全、临床医学检测等 各个领域。质谱仪可以分析几乎地球上所有元素和同位素，其分析能力可以取代传统的无机分析技 术如电感耦合等离子光谱技术、石墨炉原子吸收等，对样品中的不同元素实现定性、半定量、定量 分析及同位素比值准确测量等。质谱仪按照质谱分析技术可分为离子阱质谱、四级杆质谱、三重四级杆质谱、飞行时间质谱等。（1）离子阱质谱仪（Ion Trap Mass Spectrometry，IT-MS）是最简单的串联质谱，体积一般较 小，具备多级串级能力，可与其他的质谱联用，如线性离

5、子阱质谱与飞行时间质谱联用（LIT-TOF）， 将两者优点结合。IT-MS 适合于分子结构的定性研究，能够给出分子局部的结构信息，具有局部高 分辨模式；缺点是定量能力不如 QMS 和 QQQ，筛选结构分子能力不足。（2）四级杆质谱仪（Quadrupole Mass Spectrometry，QMS）定量能力强，是多数检测标准中 采用的仪器设备；但缺点是无串级能力，定性能力不足，质量上限低，存在同位素和其他 m/z 近似 离子干扰。（3）三重四级杆质谱仪（Triple Quadrupole Mass Spectrometry，QQQ-MS）是 QMS 的升级 版，提供了串级功能，加强了质谱的定性

6、能力，检测标准中常作为 QMS 的确认检测手段，另外还具有 SRM、MRM、母离子扫描、中性丢失等功能，对特征基团的结构研究有很大帮助；分辨力不 足，仍容易受 m/z 近似离子干扰。（4）飞行时间质谱仪（Time Of Flight，TOF-MS）是速度最快的质谱仪，分辨能力强，有助于定 性 m/z 近似离子的区别，质量上限更高；无串级功能，限制了进一步的定性能力。质谱仪应用中根据样品形态及性质不同，进样及电离产生离子的方式也不同，可与色谱、光谱等仪 器并用。 例如电感耦合等离子质谱仪（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）是将

7、 ICP 的高温电离特性与质谱仪的灵敏快速扫描相结合，是最强有力的元素分析、同位素分析和形态分析 仪器。 而色谱和质谱联用（气相色谱质谱联用仪（Gas chromatography mass spectrometry，LC_MS）， 液相色谱质谱联用仪（Liquid chromatography mass spectrometry，GC-MS）主要基于色谱和质 谱的仪器灵敏度相当，加之使分离效果好的色谱成为质谱的进样器，而速度快、分离好、应用广的 质谱仪作为色谱的鉴定器，使它们成为目前最好的用于分析微量有机混合物的仪器。质谱仪下游应用广泛，需求旺盛。质谱仪下游应用非常广泛，适用于各大行业监测标

8、准，如环境检 测、食品安全检测等传统行业，半导体检测等精密仪器检测，另外质谱仪也可应用于临床医疗检测， 进行元素测定和辅助精准治疗，目前处于发展初期，有望成为新的重要下游分支。整体下游需求旺 盛，为质谱仪国产替代提供良好的契机。（1） 环境检测由于质谱技术的发展，特别是在快速分析、直接分析等方面的技术突破，质谱仪在环境 检测领域应用日益广泛，已在大气、水质等监测领域成功实现产业化。随着相关技术发 展，环境监测领域的颠覆性技术正向灵敏度高、选择性强的光学/光谱学分析、质谱/色谱 分析方向发展，向多监测参数实时、在线、自动化监测以及区域动态遥测方向发展，向 环境多要素、大数据综合信息评价技术方向发

9、展。随着我国生态环境监测网络建设的全面启动，监测机构的完善、监测项目的完备和监测 要求的提高带动了我国环境监测设备市场需求的大幅增长，行业发展进入快速通道。 2020 年 4 月，生态环境部办公厅印发“十四五”空气质量改善规划编制技术大纲， 对“十四五”期间污染物浓度防治目标的设定提出了改善需求，环境检测市场容量的延 续性得到进一步保障。根据智研咨询估计，预计 2021 年-2026 年环境检测市场规模进 一步增长，年复合增速达 9.37%。（2） 食品安全检测质谱技术具有良好的定性以及精确定量功能，可广泛应用于食品中有毒有害物质及非法 添加物质分析、转基因食品检测、食品安全快速检测等领域。

10、随着未来国家针对食品安全检测范围和检测标准的不断提高，以及我国食品生产、流通 及餐饮服务企业数量的不断增加，食品安全检测行业的快速增长将为上游检测仪器市场 需求提供强大支撑，质谱仪在食品安全领域的应用空间将会不断增长。根据中商产业研 究院数据显示，预计我国食品安全检测市场 2017-2021 年的年复合增长率超过 20%。（3） 医疗检测质谱仪主要用于临床检验，临床质谱检验具有高灵敏度、高特异性、重现性好，高通量、 高效率和低成本等优势，可在临床生化检验、临床免疫学检验、临床微生物检验以及临 床分子生物诊断等多领域对传统诊断方法进行替代。 预计国内临床质谱检测市场将会是一个 100 亿元以上的

11、新兴市场。随着国内质谱仪厂商 在高端医疗质谱仪领域不断加大研发投入和提高产业化力度，临床质谱价格将会逐渐降 低，质谱仪的临床应用需求不断释放，国内市场在中长期内有望持续扩容。（4） 半导体检测等工业检测在工业过程分析领域，质谱仪可在半导体检测、石油化工、高纯气体杂质检测、钢铁生 产等涉及工业过程检测分析的行业进行广泛应用。其中半导体检测目前已涉及质谱仪、 光谱仪、色谱仪等高端分析仪器，半导体检测从设计验证到最终测试都不可或缺，根据 SEMI 测算，半导体检测设备市场近 176 亿元，空间广阔。3、 质谱仪在半导体检测领域应用较多，国产 ICP-MS 应用空间广泛半导体检测的高精度与质谱仪的精密

12、度不谋而合，因此质谱仪在半导体检测领域应用较多，是不 可或缺的检测手段。 半导体检测具有精度高、速度快、纯度高等特性，从半导体设计验证到封装测试均不可或缺，贯穿 整个半导体制造全过程。按照电子系统故障检测中的“十倍法则”，如果一个芯片中的故障没有在 设计、制造、封装测试等环节发现，则最终发现故障导致的成本损失是前期的十倍以上。根据前瞻 产业研究院整理与预测，2020 年我国半导体检测设备市场规模已达到 176 亿元，预计 2026 年将 达到近 400 亿，未来五年复合增速 14%，保持快速增长。图：中国半导体检测设备市场规模质谱仪可应用在半导体检测的不同环节，对相关材料和环境进行物性、化学成

13、分和微量污染物的 监测与监控。质谱仪具有灵敏度高、动态线性范围宽、可多元素同时分析等优点，可应用在 IC 硅 片表面杂质分析、超纯水、超纯试剂分析、高纯气体分析等多个方面，例如可以测定高纯四氧化硅 中 Mg、V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn 九种金属元素情况，在半导体工业用高纯材料的痕量 （10 -9）杂质分析应用广泛。另外值得一提的是公司推出的新品 ICP-MS 可以广泛应用于半导体工业用高纯材料的痕量分析中， 如靶材、高纯气体、高纯试剂、电子化学品等物性、化学成分、杂质分析等。目前国内半导体厂商 主要使用进口品牌，具备较大替代空间。 ICP-MS 相对于其他质谱仪，定量能力强，

14、是各种工业检测的金标准，可以胜任超痕量（10 -12）检 测。同其他检测方式比，ICP-MS 主要有以下几个优点，在半导体检测中起着不可或缺的重要作用。 1） 灵敏度高，对多数元素达到更低的检出限； 2） 动态线性范围宽； 3） 可多元素同时分析； 4） 分析速度快，单个样品一般几秒钟内完成； 5） 分析元素范围广，能分析元素周期表中绝大多数元素。4 、质谱仪市场长期被海外巨头占据，国产厂商厚积薄发质谱仪市场长期被海外巨头垄断。由于发达国家投入较早，质谱仪发展普遍领先于新兴市场，目前 全球质谱仪主要被欧美日本等发达国家所占据，主要生产厂商为实验分析仪器的国际巨头 Thermofisher（赛默飞）、Danaher（丹纳赫）、岛津、安捷伦、布鲁克等。随着新兴国家科学技术水平提 升与研发投入不断增加，质谱仪整体市场增速将快于发达国家，国产厂商替代具备广阔的空间。与实验分析仪器类似，国内质谱仪市场对外依存度高，国产厂商替代空间广阔。目前国内质谱仪对 外依存度仍然较大，主要从国外进口高档产品。2020 年中国质谱仪进口金额为 15.27 亿美元，占 整个国内市场规模 80%左右，主要进口国家为美国、德国、日本等。按照质谱仪均价 15 万美元 （100 万人民币左右计算），对应 10000 台进口质谱仪可供国产替代，发展潜力巨大。