高校大型仪器设备管理研究与实践

魏春城

(山东理工大学 材料科学与工程学院,山东 淄博 255049)

随着我国经济的快速发展，科技创新的需求日益迫切，高校科研能力需要不断提升，才能提高对国民经济贡献。科研能力的提升，需要科研硬件软件的协同提高，软件为高水平人才，硬件为大量高端仪器设备。这使得高精密、专业方向性强的大型仪器设备在高校内日益增多[1-2]。为了切实提高大型仪器使用效率，更好地为高校教学、科研和地方经济建设提供服务，必须充分了解其特性，才能建立完善的管理体制，合理和高效运行高校大型仪器设备[3-4]。

1 高校大型仪器设备的分类

1.1 基础类大型仪器设备

高校基础类大型仪器设备专业覆盖面大、使用范围广[5]。基础类仪器有扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)等。例如：X射线荧光光谱仪，可实现元素周期表中绝大部分元素(B-U)的定性和定量分析，广泛应用于材料、化工、冶金以及商检等方面样品的分析检测。

1.2 专业类大型仪器设备

专业类大型仪器设备使用范围窄，只适用于单一学科。如材料专业中专业类仪器有化学气相渗透炉、热压烧结炉、高温万能试验机、等静压机等；机械专业中专业类仪器有真空变频炉、冷轧机、精密机床等；物理专业中专业类仪器有霍尔效应测试仪、高真空多层膜磁控溅射仪、PECVD实验仪等。例如热压烧结炉主要用于陶瓷粉料的致密化烧结；冷等静压机主要用于陶瓷、耐火材料的致密化成型。各专业的大型仪器设备使用范围窄，不能跨学科使用。

2 高校大型仪器设备的特点

2.1 大型仪器价格昂贵，专业方向性强

随着对测试数据的准备性、可靠性、重复性要求越来越高，高精密的大型仪器设备已经成为科研水平硬性条件。高精密的大型仪器设备价格昂贵，已经超出了一般高校的经费承受能力。例如：透射电子显微镜，生产厂家有日本电子株式会社、美国 FEI公司等，价格在500～2000万元。激光导热仪生产厂家有美国安特、德国耐驰等，根据测试温度范围不同分为低温、高温、超高温，而随着温度的提高，价格也成倍的增长。

2.2 大型仪器集约化，操作使用步骤复杂

目前，大型仪器设备集多种功能于一体，操作步骤复杂，需要专业技术人员管理。以化学气相渗透炉为例，设备由加热、测温、水冷、供气等系统组成。日常使用步骤复杂，先要打开主机电源，编写升温温度曲线；再打开空气压缩机，调节供应气体压力；打开氮气、氩气气瓶，根据不同的沉积要求，提供保护气、载气；再打开冷却水，检查冷却水压力；然后打开真空泵抽真空，炉体真空度在60 Torr以上维持3分钟，才达到沉积要求，每天重复以上工作，一般需要1～2周时间真空系统才能达到要求；这时，才能开始沉积实验.。因此，由于操作大型仪器操作复杂，仪器设备的管理最好做到专人专用。

2.3 大型仪器需要管理人员知识性面广

大型仪器操作不当，会造成设备毁坏，给高校资产造成较大的损失，特别严重的，甚至造成人员伤害。以专业性大型设备热压烧结炉为例，原位反应烧结陶瓷试样时，原料中加入5% 镁粉，即会发生爆炸。所以，管理人员必须具备较全面的专业知识。激光粒度仪测试粉料粒度时，循环溶液的选择，如测试二氧化硅粉体，使用蒸馏水作为循环溶液时，二氧化硅会水解污染测试窗口，测试不能进行，而清理测试窗口的工序繁琐。

2.4 大型仪器专业化强，日常维护程序复杂

大型仪器设备高度集成化和专业化，其日常维护工作繁锁。例如，多功能烧结炉的维护，循环水系统需要定期更换阀门、清洗过滤网；真空系统需要清理管道内的灰尘，特别是化学气相渗透炉炉壁与真空管道的接口处，由于高温极冷，带有脂类高温气体迅速降温，在接口处沉积，如果长时间不清理，会造成管道的堵塞；测温系统，红外测温仪的测试窗口，需要定期清理。

2.5 对工作环境条件要求比较高

大型仪器设备包括对安装场地大小、用电、用气、用水等，都有严格的要求。如激光导热系数仪，不能断水，需要安装不间断电源；全自动孔径分析仪，实验室温度不能超过20℃左右，减少汞挥发对人体危害；多功能烧结炉用电量大，需要安装专用电缆。

3 大型仪器设备管理中存在的问题

3.1 专业队伍建设不足

现在高校人才引进主要以博士研究生为主，而博士研究生的选择主要是到科研院所做研究或是到高校做老师，而很少有人愿意到实验室做大型仪器设备的操作员，一是实验室工作繁琐；二是个人没有上升空间。所以，要鼓励大型仪器设备的技术人员，从事科研工作，提供相应的待遇，制定必要的激励措施，并对管理人员进行定期培训。

3.2 大型仪器使用与教学实验不相适应

大型仪器设备操作复杂、使用成本高、测试使用周期长、耗材成本高、维修昂贵，需要专业老师操作，操作需要长期的经验积累，很难在本科实验教学中使用。以孔径分析实验为例，测试介质是汞，重金属，对人体伤害较大，并且价格昂贵，一次测试的成本为100元左右，使用液氮冷却汞蒸气，液氮零下180度，如果不小心碰到，将会被严重冻伤，只从安全性考虑，孔径分析实验也不适合本科教学。

3.3 专业类仪器设备利用率不高

专业类大型仪器设备尽管为教学实验和科研提供服务，但其利用率仍然较低。一是专业类大型仪器设备使用耗时较长，

不适合教学实验的短学时；二是操作复杂，一般只能演示，不适合培养学生的动手能力；三是仪器设备使用有害物质，对身体危害较大，技术人员不愿意操作；如材料专业的冷等静压机，成型压力达3000个大气压，设备维护繁琐，使用过程危险性高。

3.4 维护专业化、维护成本高

仪器设备的良好运转，离不开定期的维护保养。场发射扫描电子显微镜的灯丝，每2年更换一次，需要厂家专业人员更换，价格在20万元左右；化学气相渗透炉的质量流量计，易堵塞，需要定期维护，维修一次4000元；比表面分析仪测试试管，极易毁坏，需要定期补充。大型仪器设备维护成本高昂。

4 大型仪器科学管理模式的探讨

4.1 发展优势学科，提高使用效率

大型仪器设备分为基础仪器设备和专业仪器设备，要区别对待，基础类仪器设备要统一管理，积极地建设网络共享机制；对于基础类大型仪器设备，购买前要充分论证，从学科发展、人员配置、研究基础、用电、场地等方面考量，发展优势学科是提高专业类大型仪器设备的关键。

4.2 做好大型仪器设备的教学与科研管理

发展优势学科，加强科研团队建设，提高研究生教育是提高大型仪器设备使用率的有效手段。现代科学研究的高度发展，专业化强，一个人的单打独斗很难有大的作为，通过团队建设，集合众人力量才能有所发展。而研究生是对科研团队很好的补充，博士研究生专业性强、科研素养高、科研时间较为集中，能还好的熟悉和操作大型专业仪器设备。

4.3 建立大型仪器设备资源共享平台

服务地方，服务企业，通过校企合作，把高校的科研成果转化到企业，形成生产力；一方面，减少企业的仪器设备投入，减少国家重复投入造成资金浪费。另一方面，企业的交费可以有效地补充大型仪器设备的维护费用不足，保证其正常运转用。建立校企合作共享平台能有效提高大型仪器设备的使用效率，实现资源共享。

5 结束语

高校大型仪器设备价格昂贵、专业性强、操作使用步骤复杂、维护成本高，通过区别对待基础类和专业类大型仪器设备、提高实验室技术人员素质、发展优势学科、建立资源共享平台，有利于提高仪器设备的使用效率，为国家和地方的科技发展和经济建设提供服务。