高校大型儀器設備管理研究與實踐

魏春城

(山東理工大學 材料科學與工程學院,山東 淄博 255049)

隨著我國經濟的快速發展，科技創新的需求日益迫切，高校科研能力需要不斷提升，才能提高對國民經濟貢獻。科研能力的提升，需要科研硬件軟件的協同提高，軟件為高水平人才，硬件為大量高端儀器設備。這使得高精密、專業方向性強的大型儀器設備在高校內日益增多[1-2]。為了切實提高大型儀器使用效率，更好地為高校教學、科研和地方經濟建設提供服務，必須充分了解其特性，才能建立完善的管理體制，合理和高效運行高校大型儀器設備[3-4]。

1 高校大型儀器設備的分類

1.1 基礎類大型儀器設備

高校基礎類大型儀器設備專業覆蓋面大、使用范圍廣[5]。基礎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，可實現元素周期表中絕大部分元素(B-U)的定性和定量分析，廣泛應用于材料、化工、冶金以及商檢等方面樣品的分析檢測。

1.2 專業類大型儀器設備

專業類大型儀器設備使用范圍窄，只適用于單一學科。如材料專業中專業類儀器有化學氣相滲透爐、熱壓燒結爐、高溫萬能試驗機、等靜壓機等；機械專業中專業類儀器有真空變頻爐、冷軋機、精密機床等；物理專業中專業類儀器有霍爾效應測試儀、高真空多層膜磁控濺射儀、PECVD實驗儀等。例如熱壓燒結爐主要用于陶瓷粉料的致密化燒結；冷等靜壓機主要用于陶瓷、耐火材料的致密化成型。各專業的大型儀器設備使用范圍窄，不能跨學科使用。

2 高校大型儀器設備的特點

2.1 大型儀器價格昂貴，專業方向性強

隨著對測試數據的準備性、可靠性、重復性要求越來越高，高精密的大型儀器設備已經成為科研水平硬性條件。高精密的大型儀器設備價格昂貴，已經超出了一般高校的經費承受能力。例如：透射電子顯微鏡，生產廠家有日本電子株式會社、美國 FEI公司等，價格在500～2000萬元。激光導熱儀生產廠家有美國安特、德國耐馳等，根據測試溫度范圍不同分為低溫、高溫、超高溫，而隨著溫度的提高，價格也成倍的增長。

2.2 大型儀器集約化，操作使用步驟復雜

目前，大型儀器設備集多種功能于一體，操作步驟復雜，需要專業技術人員管理。以化學氣相滲透爐為例，設備由加熱、測溫、水冷、供氣等系統組成。日常使用步驟復雜，先要打開主機電源，編寫升溫溫度曲線；再打開空氣壓縮機，調節供應氣體壓力；打開氮氣、氬氣氣瓶，根據不同的沉積要求，提供保護氣、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，才達到沉積要求，每天重復以上工作，一般需要1～2周時間真空系統才能達到要求；這時，才能開始沉積實驗.。因此，由于操作大型儀器操作復雜，儀器設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性面廣

大型儀器操作不當，會造成設備毀壞，給高校資產造成較大的損失，特別嚴重的，甚至造成人員傷害。以專業性大型設備熱壓燒結爐為例，原位反應燒結陶瓷試樣時，原料中加入5% 鎂粉，即會發生爆炸。所以，管理人員必須具備較全面的專業知識。激光粒度儀測試粉料粒度時，循環溶液的選擇，如測試二氧化硅粉體，使用蒸餾水作為循環溶液時，二氧化硅會水解污染測試窗口，測試不能進行，而清理測試窗口的工序繁瑣。

2.4 大型儀器專業化強，日常維護程序復雜

大型儀器設備高度集成化和專業化，其日常維護工作繁鎖。例如，多功能燒結爐的維護，循環水系統需要定期更換閥門、清洗過濾網；真空系統需要清理管道內的灰塵，特別是化學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，如果長時間不清理，會造成管道的堵塞；測溫系統，紅外測溫儀的測試窗口，需要定期清理。

2.5 對工作環境條件要求比較高

大型儀器設備包括對安裝場地大小、用電、用氣、用水等，都有嚴格的要求。如激光導熱系數儀，不能斷水，需要安裝不間斷電源；全自動孔徑分析儀，實驗室溫度不能超過20℃左右，減少汞揮發對人體危害；多功能燒結爐用電量大，需要安裝專用電纜。

3 大型儀器設備管理中存在的問題

3.1 專業隊伍建設不足

現在高校人才引進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驗室做大型儀器設備的操作員，一是實驗室工作繁瑣；二是個人沒有上升空間。所以，要鼓勵大型儀器設備的技術人員，從事科研工作，提供相應的待遇，制定必要的激勵措施，并對管理人員進行定期培訓。

3.2 大型儀器使用與教學實驗不相適應

大型儀器設備操作復雜、使用成本高、測試使用周期長、耗材成本高、維修昂貴，需要專業老師操作，操作需要長期的經驗積累，很難在本科實驗教學中使用。以孔徑分析實驗為例，測試介質是汞，重金屬，對人體傷害較大，并且價格昂貴，一次測試的成本為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，將會被嚴重凍傷，只從安全性考慮，孔徑分析實驗也不適合本科教學。

3.3 專業類儀器設備利用率不高

專業類大型儀器設備盡管為教學實驗和科研提供服務，但其利用率仍然較低。一是專業類大型儀器設備使用耗時較長，

不適合教學實驗的短學時；二是操作復雜，一般只能演示，不適合培養學生的動手能力；三是儀器設備使用有害物質，對身體危害較大，技術人員不愿意操作；如材料專業的冷等靜壓機，成型壓力達3000個大氣壓，設備維護繁瑣，使用過程危險性高。

3.4 維護專業化、維護成本高

儀器設備的良好運轉，離不開定期的維護保養。場發射掃描電子顯微鏡的燈絲，每2年更換一次，需要廠家專業人員更換，價格在20萬元左右；化學氣相滲透爐的質量流量計，易堵塞，需要定期維護，維修一次4000元；比表面分析儀測試試管，極易毀壞，需要定期補充。大型儀器設備維護成本高昂。

4 大型儀器科學管理模式的探討

4.1 發展優勢學科，提高使用效率

大型儀器設備分為基礎儀器設備和專業儀器設備，要區別對待，基礎類儀器設備要統一管理，積極地建設網絡共享機制；對于基礎類大型儀器設備，購買前要充分論證，從學科發展、人員配置、研究基礎、用電、場地等方面考量，發展優勢學科是提高專業類大型儀器設備的關鍵。

4.2 做好大型儀器設備的教學與科研管理

發展優勢學科，加強科研團隊建設，提高研究生教育是提高大型儀器設備使用率的有效手段。現代科學研究的高度發展，專業化強，一個人的單打獨斗很難有大的作為，通過團隊建設，集合眾人力量才能有所發展。而研究生是對科研團隊很好的補充，博士研究生專業性強、科研素養高、科研時間較為集中，能還好的熟悉和操作大型專業儀器設備。

4.3 建立大型儀器設備資源共享平臺

服務地方，服務企業，通過校企合作，把高校的科研成果轉化到企業，形成生產力；一方面，減少企業的儀器設備投入，減少國家重復投入造成資金浪費。另一方面，企業的交費可以有效地補充大型儀器設備的維護費用不足，保證其正常運轉用。建立校企合作共享平臺能有效提高大型儀器設備的使用效率，實現資源共享。

5 結束語

高校大型儀器設備價格昂貴、專業性強、操作使用步驟復雜、維護成本高，通過區別對待基礎類和專業類大型儀器設備、提高實驗室技術人員素質、發展優勢學科、建立資源共享平臺，有利于提高儀器設備的使用效率，為國家和地方的科技發展和經濟建設提供服務。