高校大型儀器設(shè)備管理研究與實(shí)踐

魏春城

(山東理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,山東 淄博 255049)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技創(chuàng)新的需求日益迫切，高?？蒲心芰π枰粩嗵嵘?，才能提高對(duì)國民經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)?？蒲心芰Φ奶嵘?，需要科研硬件軟件的協(xié)同提高，軟件為高水平人才，硬件為大量高端儀器設(shè)備。這使得高精密、專業(yè)方向性強(qiáng)的大型儀器設(shè)備在高校內(nèi)日益增多[1-2]。為了切實(shí)提高大型儀器使用效率，更好地為高校教學(xué)、科研和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供服務(wù)，必須充分了解其特性，才能建立完善的管理體制，合理和高效運(yùn)行高校大型儀器設(shè)備[3-4]。

1 高校大型儀器設(shè)備的分類

1.1 基礎(chǔ)類大型儀器設(shè)備

高校基礎(chǔ)類大型儀器設(shè)備專業(yè)覆蓋面大、使用范圍廣[5]。基礎(chǔ)類儀器有掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線熒光光譜儀(XRF)等。例如：X射線熒光光譜儀，可實(shí)現(xiàn)元素周期表中絕大部分元素(B-U)的定性和定量分析，廣泛應(yīng)用于材料、化工、冶金以及商檢等方面樣品的分析檢測(cè)。

1.2 專業(yè)類大型儀器設(shè)備

專業(yè)類大型儀器設(shè)備使用范圍窄，只適用于單一學(xué)科。如材料專業(yè)中專業(yè)類儀器有化學(xué)氣相滲透爐、熱壓燒結(jié)爐、高溫萬能試驗(yàn)機(jī)、等靜壓機(jī)等；機(jī)械專業(yè)中專業(yè)類儀器有真空變頻爐、冷軋機(jī)、精密機(jī)床等；物理專業(yè)中專業(yè)類儀器有霍爾效應(yīng)測(cè)試儀、高真空多層膜磁控濺射儀、PECVD實(shí)驗(yàn)儀等。例如熱壓燒結(jié)爐主要用于陶瓷粉料的致密化燒結(jié)；冷等靜壓機(jī)主要用于陶瓷、耐火材料的致密化成型。各專業(yè)的大型儀器設(shè)備使用范圍窄，不能跨學(xué)科使用。

2 高校大型儀器設(shè)備的特點(diǎn)

2.1 大型儀器價(jià)格昂貴，專業(yè)方向性強(qiáng)

隨著對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備性、可靠性、重復(fù)性要求越來越高，高精密的大型儀器設(shè)備已經(jīng)成為科研水平硬性條件。高精密的大型儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，已經(jīng)超出了一般高校的經(jīng)費(fèi)承受能力。例如：透射電子顯微鏡，生產(chǎn)廠家有日本電子株式會(huì)社、美國 FEI公司等，價(jià)格在500～2000萬元。激光導(dǎo)熱儀生產(chǎn)廠家有美國安特、德國耐馳等，根據(jù)測(cè)試溫度范圍不同分為低溫、高溫、超高溫，而隨著溫度的提高，價(jià)格也成倍的增長。

2.2 大型儀器集約化，操作使用步驟復(fù)雜

目前，大型儀器設(shè)備集多種功能于一體，操作步驟復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)人員管理。以化學(xué)氣相滲透爐為例，設(shè)備由加熱、測(cè)溫、水冷、供氣等系統(tǒng)組成。日常使用步驟復(fù)雜，先要打開主機(jī)電源，編寫升溫溫度曲線；再打開空氣壓縮機(jī)，調(diào)節(jié)供應(yīng)氣體壓力；打開氮?dú)?、氬氣氣瓶，根?jù)不同的沉積要求，提供保護(hù)氣、載氣；再打開冷卻水，檢查冷卻水壓力；然后打開真空泵抽真空，爐體真空度在60 Torr以上維持3分鐘，才達(dá)到沉積要求，每天重復(fù)以上工作，一般需要1～2周時(shí)間真空系統(tǒng)才能達(dá)到要求；這時(shí)，才能開始沉積實(shí)驗(yàn).。因此，由于操作大型儀器操作復(fù)雜，儀器設(shè)備的管理最好做到專人專用。

2.3 大型儀器需要管理人員知識(shí)性面廣

大型儀器操作不當(dāng)，會(huì)造成設(shè)備毀壞，給高校資產(chǎn)造成較大的損失，特別嚴(yán)重的，甚至造成人員傷害。以專業(yè)性大型設(shè)備熱壓燒結(jié)爐為例，原位反應(yīng)燒結(jié)陶瓷試樣時(shí)，原料中加入5% 鎂粉，即會(huì)發(fā)生爆炸。所以，管理人員必須具備較全面的專業(yè)知識(shí)。激光粒度儀測(cè)試粉料粒度時(shí)，循環(huán)溶液的選擇，如測(cè)試二氧化硅粉體，使用蒸餾水作為循環(huán)溶液時(shí)，二氧化硅會(huì)水解污染測(cè)試窗口，測(cè)試不能進(jìn)行，而清理測(cè)試窗口的工序繁瑣。

2.4 大型儀器專業(yè)化強(qiáng)，日常維護(hù)程序復(fù)雜

大型儀器設(shè)備高度集成化和專業(yè)化，其日常維護(hù)工作繁鎖。例如，多功能燒結(jié)爐的維護(hù)，循環(huán)水系統(tǒng)需要定期更換閥門、清洗過濾網(wǎng)；真空系統(tǒng)需要清理管道內(nèi)的灰塵，特別是化學(xué)氣相滲透爐爐壁與真空管道的接口處，由于高溫極冷，帶有脂類高溫氣體迅速降溫，在接口處沉積，如果長時(shí)間不清理，會(huì)造成管道的堵塞；測(cè)溫系統(tǒng)，紅外測(cè)溫儀的測(cè)試窗口，需要定期清理。

2.5 對(duì)工作環(huán)境條件要求比較高

大型儀器設(shè)備包括對(duì)安裝場(chǎng)地大小、用電、用氣、用水等，都有嚴(yán)格的要求。如激光導(dǎo)熱系數(shù)儀，不能斷水，需要安裝不間斷電源；全自動(dòng)孔徑分析儀，實(shí)驗(yàn)室溫度不能超過20℃左右，減少汞揮發(fā)對(duì)人體危害；多功能燒結(jié)爐用電量大，需要安裝專用電纜。

3 大型儀器設(shè)備管理中存在的問題

3.1 專業(yè)隊(duì)伍建設(shè)不足

現(xiàn)在高校人才引進(jìn)主要以博士研究生為主，而博士研究生的選擇主要是到科研院所做研究或是到高校做老師，而很少有人愿意到實(shí)驗(yàn)室做大型儀器設(shè)備的操作員，一是實(shí)驗(yàn)室工作繁瑣；二是個(gè)人沒有上升空間。所以，要鼓勵(lì)大型儀器設(shè)備的技術(shù)人員，從事科研工作，提供相應(yīng)的待遇，制定必要的激勵(lì)措施，并對(duì)管理人員進(jìn)行定期培訓(xùn)。

3.2 大型儀器使用與教學(xué)實(shí)驗(yàn)不相適應(yīng)

大型儀器設(shè)備操作復(fù)雜、使用成本高、測(cè)試使用周期長、耗材成本高、維修昂貴，需要專業(yè)老師操作，操作需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累，很難在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用。以孔徑分析實(shí)驗(yàn)為例，測(cè)試介質(zhì)是汞，重金屬，對(duì)人體傷害較大，并且價(jià)格昂貴，一次測(cè)試的成本為100元左右，使用液氮冷卻汞蒸氣，液氮零下180度，如果不小心碰到，將會(huì)被嚴(yán)重凍傷，只從安全性考慮，孔徑分析實(shí)驗(yàn)也不適合本科教學(xué)。

3.3 專業(yè)類儀器設(shè)備利用率不高

專業(yè)類大型儀器設(shè)備盡管為教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研提供服務(wù)，但其利用率仍然較低。一是專業(yè)類大型儀器設(shè)備使用耗時(shí)較長，

不適合教學(xué)實(shí)驗(yàn)的短學(xué)時(shí)；二是操作復(fù)雜，一般只能演示，不適合培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力；三是儀器設(shè)備使用有害物質(zhì)，對(duì)身體危害較大，技術(shù)人員不愿意操作；如材料專業(yè)的冷等靜壓機(jī)，成型壓力達(dá)3000個(gè)大氣壓，設(shè)備維護(hù)繁瑣，使用過程危險(xiǎn)性高。

3.4 維護(hù)專業(yè)化、維護(hù)成本高

儀器設(shè)備的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，離不開定期的維護(hù)保養(yǎng)。場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的燈絲，每2年更換一次，需要廠家專業(yè)人員更換，價(jià)格在20萬元左右；化學(xué)氣相滲透爐的質(zhì)量流量計(jì)，易堵塞，需要定期維護(hù)，維修一次4000元；比表面分析儀測(cè)試試管，極易毀壞，需要定期補(bǔ)充。大型儀器設(shè)備維護(hù)成本高昂。

4 大型儀器科學(xué)管理模式的探討

4.1 發(fā)展優(yōu)勢(shì)學(xué)科，提高使用效率

大型儀器設(shè)備分為基礎(chǔ)儀器設(shè)備和專業(yè)儀器設(shè)備，要區(qū)別對(duì)待，基礎(chǔ)類儀器設(shè)備要統(tǒng)一管理，積極地建設(shè)網(wǎng)絡(luò)共享機(jī)制；對(duì)于基礎(chǔ)類大型儀器設(shè)備，購買前要充分論證，從學(xué)科發(fā)展、人員配置、研究基礎(chǔ)、用電、場(chǎng)地等方面考量，發(fā)展優(yōu)勢(shì)學(xué)科是提高專業(yè)類大型儀器設(shè)備的關(guān)鍵。

4.2 做好大型儀器設(shè)備的教學(xué)與科研管理

發(fā)展優(yōu)勢(shì)學(xué)科，加強(qiáng)科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提高研究生教育是提高大型儀器設(shè)備使用率的有效手段。現(xiàn)代科學(xué)研究的高度發(fā)展，專業(yè)化強(qiáng)，一個(gè)人的單打獨(dú)斗很難有大的作為，通過團(tuán)隊(duì)建設(shè)，集合眾人力量才能有所發(fā)展。而研究生是對(duì)科研團(tuán)隊(duì)很好的補(bǔ)充，博士研究生專業(yè)性強(qiáng)、科研素養(yǎng)高、科研時(shí)間較為集中，能還好的熟悉和操作大型專業(yè)儀器設(shè)備。

4.3 建立大型儀器設(shè)備資源共享平臺(tái)

服務(wù)地方，服務(wù)企業(yè)，通過校企合作，把高校的科研成果轉(zhuǎn)化到企業(yè)，形成生產(chǎn)力；一方面，減少企業(yè)的儀器設(shè)備投入，減少國家重復(fù)投入造成資金浪費(fèi)。另一方面，企業(yè)的交費(fèi)可以有效地補(bǔ)充大型儀器設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用不足，保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)用。建立校企合作共享平臺(tái)能有效提高大型儀器設(shè)備的使用效率，實(shí)現(xiàn)資源共享。

5 結(jié)束語

高校大型儀器設(shè)備價(jià)格昂貴、專業(yè)性強(qiáng)、操作使用步驟復(fù)雜、維護(hù)成本高，通過區(qū)別對(duì)待基礎(chǔ)類和專業(yè)類大型儀器設(shè)備、提高實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員素質(zhì)、發(fā)展優(yōu)勢(shì)學(xué)科、建立資源共享平臺(tái)，有利于提高儀器設(shè)備的使用效率，為國家和地方的科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供服務(wù)。