透射電子顯微鏡運(yùn)行和管理實(shí)踐探索

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摘要：重慶大學(xué)電子顯微鏡中心的蔡司Libra200透射電子顯微鏡近10年來(lái)運(yùn)行機(jī)時(shí)達(dá)到6496h，是學(xué)校整體效益最好的大型儀器設(shè)備之一。該文對(duì)該設(shè)備近10年的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)其運(yùn)行的整體效益，并根據(jù)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，并對(duì)設(shè)備未來(lái)的運(yùn)行管理制度進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：透射電子顯微鏡；設(shè)備運(yùn)行；設(shè)備管理

透射電子顯微鏡是一臺(tái)精密且價(jià)格昂貴的電子光學(xué)設(shè)備，通過(guò)接收電子束與樣品相互作用后產(chǎn)生的各種信號(hào)，如彈性散射電子、非彈性散射電子、高角彈性散射電子和特征X射線等，對(duì)材料內(nèi)部的形貌、晶體結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行綜合分析。透射電子顯微鏡廣泛地應(yīng)用于材料、生物、醫(yī)學(xué)和半導(dǎo)體等科學(xué)研究領(lǐng)域，已經(jīng)成為大部分科研單位不可缺少的顯微分析表征設(shè)備[1-5]。為滿足日益增長(zhǎng)的科研和教學(xué)的需求，重慶大學(xué)于2009年7月購(gòu)置安裝了一臺(tái)德國(guó)蔡司的場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡（蔡司Libra200）。該設(shè)備運(yùn)行近十年來(lái)，通過(guò)不斷吸取先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)[6-8]，設(shè)備的開放制度由最初的管理員提供測(cè)試，定時(shí)開放，到現(xiàn)在的培訓(xùn)學(xué)生，持證上崗，全天開放，在保證教學(xué)工作順利開展的同時(shí)，采取了各種激勵(lì)制度，全面實(shí)施開放共享，最大限度地讓設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高效益。本文通過(guò)總結(jié)蔡司Libra200透射電子顯微鏡安裝至今的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析設(shè)備運(yùn)行管理過(guò)程中存在的問(wèn)題，并對(duì)設(shè)備進(jìn)入老舊期的運(yùn)行提出一些建議。

1透射電鏡簡(jiǎn)介

德國(guó)蔡司Libra200是一個(gè)200kV的熱場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡，可以獲得清晰的高分辨原子像，對(duì)材料內(nèi)部的形貌、微觀結(jié)構(gòu)和晶體取向進(jìn)行分析，同時(shí)配備了X射線能譜（EDS）、高角環(huán)形暗場(chǎng)像探頭（HAADF）和電子能量損失譜（EELS），可以對(duì)材料的成分分布進(jìn)行綜合分析，是一臺(tái)強(qiáng)大的分析性透射電子顯微鏡。自安裝以來(lái)，該設(shè)備主要用于支撐校內(nèi)科研工作的開展，此外還承擔(dān)材料學(xué)院本科生和研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。在滿足校內(nèi)需求之外，也為校外其他科研單位和企業(yè)提供測(cè)試服務(wù)。自2009年透射電鏡開放使用以來(lái)，累計(jì)測(cè)試服務(wù)和教學(xué)培訓(xùn)6496h，是我校利用效率最高的大型貴重儀器設(shè)備之一，該設(shè)備也多次被評(píng)為重慶市和我校大型科學(xué)儀器資源共享優(yōu)秀機(jī)組。

2透射電鏡運(yùn)行分析

蔡司Libra200透射電子顯微鏡自2009年10月運(yùn)行以來(lái)，主要用于支撐校內(nèi)科研工作的開展，圖1所示是蔡司Libra200透射電鏡2009—2017學(xué)年運(yùn)行機(jī)時(shí)的統(tǒng)計(jì)圖。設(shè)備運(yùn)行的第一年，主要的管理模式是“定時(shí)開放、管理員提供測(cè)試”，服務(wù)機(jī)時(shí)主要是為科研提供測(cè)試，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和培訓(xùn)還沒(méi)有開展，整體運(yùn)行機(jī)時(shí)不到400h。隨著設(shè)備運(yùn)行逐漸穩(wěn)定，為了進(jìn)一步提高設(shè)備的使用效率，加大設(shè)備開放的力度，2010年起開始實(shí)施“培訓(xùn)學(xué)生持證上崗”的運(yùn)行模式。通過(guò)培訓(xùn)的開展，電鏡的整體運(yùn)行機(jī)時(shí)大幅上漲，年運(yùn)行機(jī)時(shí)增長(zhǎng)一倍，到2013學(xué)年，年運(yùn)行機(jī)時(shí)相比2009年增長(zhǎng)將近2倍，培訓(xùn)的開展使設(shè)備的使用效率大幅提高。2014年到2015年透射電鏡開始出現(xiàn)各種大大小小的故障，透射電鏡維修零配件的采購(gòu)及與維修人員的協(xié)調(diào)耗費(fèi)了大量的時(shí)間，延長(zhǎng)了維修周期，從而導(dǎo)致設(shè)備可以提供測(cè)試的機(jī)時(shí)大幅縮減。2015年4月，材料學(xué)院也安裝了多臺(tái)透射電鏡，分流了材料學(xué)院內(nèi)部的測(cè)試需求，圖2為德國(guó)蔡司Libra200透射電鏡2009—2017學(xué)年測(cè)試機(jī)時(shí)占比統(tǒng)計(jì)，從中可見蔡司透射電鏡在材料學(xué)院內(nèi)部的使用率自2015年逐年下降，測(cè)試機(jī)時(shí)70%以上都來(lái)源于我校其他二級(jí)學(xué)院。2017年，學(xué)校測(cè)試分析中心又安裝運(yùn)行了一臺(tái)透射電鏡，致使蔡司透射電鏡的年使用機(jī)時(shí)再度小幅下降。

3透射電鏡運(yùn)行效益評(píng)價(jià)

大型儀器設(shè)備的效益考核一直是各大高校實(shí)驗(yàn)室管理的難點(diǎn)，各個(gè)高校采用的評(píng)價(jià)方法也不一樣[9-10]。根據(jù)《重慶大學(xué)大型儀器設(shè)備使用效益考核實(shí)施細(xì)則》我校大型儀器設(shè)備效益考核的內(nèi)容主要包括設(shè)備資料、機(jī)時(shí)利用、測(cè)樣情況、人才培養(yǎng)、科研成果、獲獎(jiǎng)情況、服務(wù)收入等7個(gè)方面，考評(píng)主要綜合這7個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果分為優(yōu)、良、合格、不合格4個(gè)等級(jí)[11]。設(shè)備運(yùn)行初期，蔡司透射電鏡的測(cè)試機(jī)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)學(xué)校要求，在機(jī)時(shí)利用、測(cè)樣情況、科研成果和人才培養(yǎng)方面均能獲得較高的得分；隨著設(shè)備的老舊化，設(shè)備測(cè)試機(jī)時(shí)和服務(wù)收入都有所降低，但是在人才培養(yǎng)和科研成果方面仍有貢獻(xiàn)。綜合各個(gè)方面，透射電鏡的運(yùn)行效益評(píng)價(jià)年年都獲得良以上的評(píng)價(jià)結(jié)果。但是，此評(píng)價(jià)體系也存在一定的缺點(diǎn)，每個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有更加細(xì)化和量化，在一定程度上缺乏客觀性。此外，設(shè)備的運(yùn)行都會(huì)面臨設(shè)備的老舊和更新?lián)Q代，單一地運(yùn)用同一個(gè)評(píng)價(jià)體系對(duì)新舊設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)，顯然缺乏公正性。

4存在的問(wèn)題和解決方案探討

隨著蔡司透射電鏡使用年限的增加，設(shè)備的老舊化使其運(yùn)行機(jī)時(shí)逐漸降低，如何根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)，提高設(shè)備的使用效率已經(jīng)成為現(xiàn)在亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)蔡司透射電鏡目前存在的問(wèn)題，提出以下解決方案：

4.1加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，減少故障率

隨著設(shè)備使用年限的增加，設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大大小小的故障，維修會(huì)耗費(fèi)大量的有效機(jī)時(shí)，嚴(yán)重降低了設(shè)備的使用率。為了減少設(shè)備的故障率，每年寒暑假開學(xué)前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行整體的維護(hù)保養(yǎng)和檢修，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。這個(gè)方法在2014年設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障以后便開始實(shí)施，也取得了一定的效果。

4.2細(xì)化培訓(xùn)制度，縮短培訓(xùn)周期

設(shè)備目前采用學(xué)生培訓(xùn)持證上崗和管理員提供測(cè)試相結(jié)合的運(yùn)行模式，但因透射電鏡的培訓(xùn)周期較長(zhǎng)，如果繼續(xù)采取“學(xué)生培訓(xùn)持證上崗”的運(yùn)行模式，可能會(huì)大大限制設(shè)備的使用率?？梢試L試采取“分級(jí)別培訓(xùn)”和“培訓(xùn)專用助管”相結(jié)合的模式[12]，細(xì)化培訓(xùn)制度，針對(duì)學(xué)生不同的科研需求，培訓(xùn)特定功能，縮短培訓(xùn)周期，同時(shí)結(jié)合專用助管提供測(cè)試，多方面增加透射電鏡的使用效率。

4.3制定激勵(lì)制度，提高設(shè)備使用率

因材料學(xué)院新購(gòu)進(jìn)多臺(tái)透射電鏡，蔡司透射電鏡在校內(nèi)的使用率逐年降低，可以嘗試實(shí)行“包年會(huì)員制”，以較低的價(jià)格激勵(lì)科研人員使用本設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

4.4完善對(duì)外開放機(jī)制，增加設(shè)備整體效益

設(shè)備在對(duì)外測(cè)試方面有很多不足，校外測(cè)試機(jī)時(shí)一直較少。設(shè)備運(yùn)行初期，校內(nèi)科研機(jī)時(shí)得不到滿足，無(wú)法分配出有效機(jī)時(shí)給校外單位，隨著我校透射電鏡越來(lái)越多，蔡司透射電鏡的使用機(jī)時(shí)有所減少，為了提高電鏡的使用效率，需要加大對(duì)外宣傳力度，吸引校外單位前來(lái)測(cè)試，嘗試制定一些激勵(lì)制度，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)惠，從而增加電鏡的使用效率。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)綜合分析蔡司透射電鏡近10年來(lái)的運(yùn)行情況，反映出了設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題和不足，為制定科學(xué)合理的管理運(yùn)行模式提供參考和依據(jù)。根據(jù)設(shè)備所處的時(shí)期不同，采取不同的運(yùn)行模式，可以有效增加老舊設(shè)備的運(yùn)行效率；通過(guò)采取不同的激勵(lì)模式，積極開展對(duì)外開放，是提高設(shè)備使用率和整體效益的一個(gè)重要途徑。

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作者：張露 單位：重慶大學(xué)