■质谱仪广泛应用于环境医疗食品及工业过程分析。质谱仪从 20 世纪 20 年代出现已有近百年发展历史，一开始用于测量原子质量，随着高分辨率质谱仪出现用于有机化合物分析，随后气相色谱-质谱连用仪出现开始应用到天然有机化合物结构分析，20 世纪 80 年代离子源技术获得快速发展，质谱仪开始应用到生物医学领域。质谱仪一般由进样系统、离子源、质量分析器、检测器等四部件构成，其中，离子源和质量分析器是质谱仪的核心技术。
■环境监测：聚焦 PM2.5及 VOCs 在线分析，国产企业崛起。由于质谱技术发展，特别是在快速分析、直接分析等方面的技术突破，质谱仪在环境监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应用。“十三五”的 PM2.5源解析需求，“十四五”的 VOCs 源解析需求，大气污染物的监管至关重要，目前 VOCs 走航监测车模式处于推广阶段，预计仅政府端每年需采购 8.2 亿元运维服务。目前以禾信仪器为代表的国内企业强势崛起。
■医疗领域：主要应用于临床检验，国产企业打破海外垄断。由于基质辅助激光解吸电离(MALDI)法及电喷雾电离(ESI)法等软电离法的发展，质谱成为生命科学中最重要的工具之一，临床主要应用在微生物鉴定、新生儿疾病查、维生素检测等领域，目前涌现了禾信仪器、达瑞生物、天瑞仪器、安图生物、毅新博创等优质国产企业，打破海外垄断。
■食品安全：广泛用于品质和卫生项目检测，已有国产企业布局。
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，目前禾信仪器为代表的国产企业也在加大研发，已有部分产品研发成功，可实现对农残、兽残、非法添加物等多种目标物的快速检测。
■2020 年进口依赖度 74%，国产替代需求迫切。2020 年中国质谱仪市场规模约为 142.2 ，占全球市场 30%左右(2015-2020 年 CAGR≈20.2%)。根据海关总署数据，2014-2020 我国进口质谱仪由 44.7 亿元提升至 105.2 亿元(CAGR≈15.3%)，进口依赖度由 2014 年的 94.7%降至 2020 年的 74.0%，呈现改善趋势;从进口设备国家来看，美国、德国、新加坡、日本是我国质谱仪数量靠前的几个国家。根据 SDI 统计，目前，全球质谱仪市场主要被国际行业巨头占据，全球质谱仪市场的主要参与者为沃特世、丹纳赫、布鲁克、安捷伦、赛默飞、生物梅里埃、岛津等公司，大约占据全球了 90%的市场份额。可喜的是国产质谱仪在环境领域已经初露锋芒，目前医学食品领域也涌现一批优质企业，国产替代序幕拉开。
■企业机会：质谱仪国产化大趋势下掌握核心技术的企业机会。
1. 上周组合表现
上周我们推荐组合：晶盛机电、国茂股份、联赢激光、中国电研、恒立液压、天奇股份。截止 2021 年 8 月 15 日周区间涨跌幅+1.79%，同期机械设备申万指数涨跌幅+2.27%，同比跑输设备指数。组合开始至今组合累计收益率 30.56%，跑赢沪深 300 指数 32.99pct，跑赢申万机械指数 19.73pct。
2. 质谱分析，高端定量检测分析法
质谱分析是使待测的样品分子气化，用具有一定能量的电子束轰击气态分子(电子撞击、化学电离、场致电离、激光)，使气态分子失去一个电子而成为带电的分子离子，离子生成后，在质谱仪中被电场加速(加速后其动能跟位能相等，mv2 /2=zV)，当被加速的离子进入磁分析器时，磁场再对离子进行作用，让每个离子按一定的弯曲轨道继续前进，其行进的轨道曲率决定于各离子的质量和所带电荷的比值(m/z)(此时由离子动能产生的离心力(mv2 /R)与由磁场产生的向心力(Hzv)相等)，通过精确估计这些离子的路径和速度，就可以十分准确的计算出初始原子的质量。
(1)mv2 /2 = zV;
(2)mv2 /R = Hzv;
得出 m/z=H2R2/(2V) (质谱基本公式)(m：离子质量，v：离子速度，z：离子电荷，V：加速电压，R：曲率半径，H：磁场强度)
现在所有已知的原子的质量都已经被测量了出来，质谱仪目前最主要的用途是用来分析样品的组成成分。质谱分析的灵敏度特别高，进量通常只要几微克(μg)甚至更少的样本，便可得出一张满意的质朴图，质谱是唯一可以给出分子量，确定分子式的方法，分子式的确定对化合物的结构鉴定至关重要。
质谱图的横轴是单位电荷质量(m/z)，纵轴表示离子流强度，通常以相对强度表示，最强的离子流强度定义为 100%，其他的均以百分数表示，质谱图的解析需要专业人士。
质谱仪(Mass Spectrometry)一般由进样系统(Inlet System)、离子源(Ion Source)、质量分析器(Mass Analyzer)、检测器(Ion Detector)等四部件构成，其中，离子源和质量分析器是质谱仪的核心技术。
质谱仪从 20 世纪 20 年代出现已有近百年发展历史，一开始用于测量原子质量，随着高分辨率质谱仪出现用于有机化合物分析，随后气相色谱-质谱连用仪出现开始应用到天然有机化合物结构分析，20 世纪 80 年代离子源技术获得快速发展，质谱仪开始应用到生物医学领域。
在分析样品的质量数之前必须在离子源中将其离子化，分析物的极性决定了离子源的选择。目前各种离子化方法在分析应用价值上各具独特之处，没有单一种类的离子化方法适用于所有的分析需求。对于气相质谱仪(GC/MS)，人们一般会选择 EI，而 ESI 则多是液相质谱仪(LC/MS)的配臵，还有 MALDI 在生物领域有一定应用。
根据《质谱仪通用规范》(标准号：GB/T33864-2017)，质谱仪根据核心部件质量分析器的不同，可以分为飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、离子回旋共振质谱仪、磁质谱仪等类型。
质量范围、分辨率是质量分析器的两个主要性能指标。质量范围指质谱仪所能测定的质荷比的范围;分辨率表示质谱仪分辨相邻的、质量差异很小的峰的能力。高分辨率的质量分析器能够将两个质荷比十分相近的被分析物离子信号区分开来。
2.1. 广泛应用于环境医疗食品及工业过程分析
质谱分析技术作为产业关键共性技术，在多个行业或领域广泛应用，在环境监测、医疗健康、食品安全、工业过程分析等领域拥有广阔的市场前景。
2.1.1. 环境监测：聚焦 PM2.5及 VOCs 在线分析，国产企业崛起
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，质谱仪在环境监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应用。2014 年，环保部出台了《关于开展第一阶段大气颗粒物来源解析研究工作的通知》(环办[2014]7 号)，寻找污染物源头的工作拉开序幕，通知要求大部分省会城市在 2015 年底，地级以上城市在 2016 底摸清 PM2.5 的主要来源，“十三五”是 PM2.5 源解析需求的爆发初期。2019 年，全国 261个细颗粒物(PM2.5)未达标地级及以上城市平均浓度为 40 微克/立方米，与 2015 年相比下降 23.1%，提前完成“十三五”目标;但与此同时，臭氧(O3)浓度上升了 21%，臭氧污染已成影响各地空气质量的重要因素，而挥发性有机物(VOCs)是臭氧形成的重要前体物，在治理中尤为关键。
目前 VOCs 走航监测车模式处于推广阶段，按照我国 4 个直辖市+293 个地级市+388 个县级市，目前大多采用租赁模式，根据产业链调研数据，走航监测车的日收费约为 2 万元，假设每年每个市走航车有 2 个月的使用时间，则仅政府端每年需要采购 8.2 亿元((4+293+388)*2*30*2/10,000≈8.2 亿元)，此外工业园区也是 VOCs 监控的重点区域，即也是质谱仪潜在需求。
2011 年开始，禾信研制的 PM2.5在线源解析质谱监测系统开始用于环保行业，禾信的PM2.5在线源解析仪器自从 2012 年装备在了首个国家大气超级站里，迄今已用于全国范围布局。
2015 年禾信推出在线挥发性有机物 VOCs 质谱仪，发展为今日的 SPIMS-2000 高时空分辨VOCs 走航监测系统，是当前 VOCs 监测市场上很“火”的仪器。这两款质谱仪也分别入选“十一五”国家重大科技成就展和“十二五”国家重大科技成就展。根据公司官网披露，截止 2018 年，禾信的 PM2.5源解析业务覆盖全国 31 个省级行政区域、服务覆盖 152 个城市，VOCs 走航监测评估业务已完成全国 18 个省、170 个城市。
禾信仪器的 SPAMS 系列产品精准定位为 PM2.5 在线源解析，具有智能高效的在线源解析功能，最快 1 小时可得到源解析结果，在 PM2.5 在线源解析市场拥有良好的市场认可度。公司的 SPIMS 系列产品可以进行环境恶臭 VOCs 快速监测、城市 VOCs 移动走航监测、化工园区 VOCs 溯源监测等，自产品上市以来，市场空间迅速扩张。报告期内，依托质谱核心分析技术，禾信仪器的数据分析服务不断拓展，逐渐形成了 PM2.5 在线源解析、臭氧来源解析、VOCs 在 线 走航 分 析、 空气 质 量综 合 分析 等多 样 化数 据分 析 服务 。禾 信 仪器 的AC-GCMS-1000、GGT-0620、DT-100 等产品已实现转产，在大气环境监测、水质监测领域均可进行应用。
禾信仪器的 SPAMS 系列产品主要用于单颗粒气溶胶的在线解析，技术路径为飞行时间质谱技术。美国 TSI 公司曾开发出商品化的气溶胶飞行时间质谱仪(型号：TSI-3800)。雪迪龙的气溶胶单颗粒激光解离双极式飞行时间质谱仪(型号：LAAP-TOF)也可用于单颗粒气溶胶的在线监测。
禾信仪器的 SPIMS-2000、3000 的质量范围与 iTOFMS-2G 相似，低于 PTR-TOF-1000;SPIMS-3000 的质量分辨率可达 5,000，高于同行业公司的同类产品;SPIMS-3000 的检测限为 10ppt，与 PTR-TOF-1000 持平，高于其他同行业公司同类产品技术水平。在产品结构方面，SPIMS 在小型化、便携式方面具有一定的优势，通过车载走航可以支撑环保部门进行VOCs 污染的快速筛查。
2.1.2. 医疗领域：主要应用于临床检验，国产企业打破海外垄断
由于基质辅助激光解吸电离(MALDI)法及电喷雾电离(ESI)法等软电离法的发展，质谱成为生命科学中最重要的工具之一。其主要原因是质谱检测的是分析物本身独特的物理性质，即分子量。质谱仪作为一个在医疗上支持诊断的重要工具，临床方面主要应用在微生物鉴定、新生儿疾病筛查、维生素检测等领域中。根据国家卫健委《2019 年卫生健康事业发展统计公报》统计，全国三级医院数量 2,749 家，二级医院数量 9,687 家，疾控中心 3,403 家，妇幼保健机构 3,071 家，质谱仪需求空间可观。
目前国内处 于应用 开发初期 。生物 医药领域 常见质谱 仪有 LC-MS/MS、GCMS、QTOF-MS/Orbitrap、MALDI-TOF。
由于国内对质谱的需求急剧增加，为能更好的服务于临床检测市场，国内外各大质谱厂商将其优质产品向国家药品监督管理局(NMPA，原 CFDA)进行申报，其中一些质谱检测仪器已经获得 NMPA 认证并取得相关医疗器械证件。临床质谱是近期质谱应用的热点，在中国需要进行临床医疗器械第二类的注册，此前主要获得注册的是三重四极杆液质和 MALDI-TOF，今年一款 ICP-MS 也获得注册许可。
对进口质谱企业来说，可以选择自己进行进口医疗器械注册，也可选择贴牌(OEM)给中国的企业进行国产医疗器械注册。我们熟知的 SCIEX(丹纳赫子公司)、梅里埃、布鲁克、安捷伦、沃特世、岛津，都进行了进口医疗器械注册，同时安捷伦也贴牌给中国企业(如品生医学)进行国产医疗器械注册，赛默飞均选择贴牌进行国产医疗器械注册(英盛、丰华等多家)，珀金埃尔默选择让自己收购的国内企业(新波生物)进行国产医疗器械注册。截止 2020年 9 月，进口质谱当前获得进口医疗器械注册许可的有 9 款，除 2 款 MALDI-TOF 外，其余均为三重四极杆液质。
国产医疗器械注册相对进口医疗器械注册程序简单一些，近期已获得临床医疗器械第二类注册许可的产品共计 15 项，三重四极杆液质 5 项，ICP-MS 类 1 项，MALDI-TOF 类 9 项。
MALDI-TOF 类有 5 项的用途是微生物质谱，有 2 项明确为 SNP 检测，有 2 项没有指明专用用途，可能是既可以做微生物鉴定，也可作 SNP 检测。根据下表，可以看出 MALDI-TOF大都是国内自主知识产权制造的产品，三重四极杆液质大多是 OEM，比如品生贴牌安捷伦的质谱，苏州新波是自家珀金埃尔默的产品，其余多为贴牌赛默飞的产品，ICP-MS 一项是贴牌赛默飞的产品。
2.1.3. 食品安全：广泛用于品质和卫生项目检测
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，从使用主体来看，包括食品企业、第三方检测实验室和政府监管实验室，从检测项目来看分为品质检测和卫生检测。
根据国家市场监督管理总局数据，2020 年我国各类食品安全检测机构共计 3,545 家，食品及食品接触材料检测市场规模达 169 亿元。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。假设每家食品安全检测机构配 1-2 套质谱仪，均价按照 300 万元计算，则食品检测企业采购质谱仪市场约为 21 亿元(3,545*300*2/10,000≈21)。
2.2. 2020 年进口依赖度 74%，国产替代需求迫切
根据 Transparency Market Research 测算，2018-2026 年全球质谱仪市场的年均复合增长率将达到 7.70%。根据智研咨询数据，2020 年中国质谱仪市场规模约为 142.2 亿元，占全球市场 30%左右(2015-2020 年 CAGR≈20.2%)。
根据海关总署数据，2014-2020 年我国进口质谱仪由 44.7 亿元提升至 105.2 亿元(CAGR≈15.3%)，进口依赖度由 2014 年的 94.7%降至 2020 年的 74.0%，呈现改善趋势;从进口设备国家来看，美国、德国、新加坡、日本是我国进口质谱仪数量靠前的几个国家。根据SDI 统计，目前，全球质谱仪市场主要被国际行业巨头占据，全球质谱仪市场的主要参与者为沃特世、丹纳赫、布鲁克、安捷伦、赛默飞、生物梅里埃、岛津等公司，大约占据全球了90%的市场份额。从全球市场来看，目前质谱仪的销售主要集中于欧美地区，其中北美地区占据了全球质谱仪市场的主导地位，美国是全球最大的质谱仪销售市场，英国、法国、德国占据了欧洲地区质谱仪市场的主要份额。(资料源/安信证券研究中心)
