透射電子顯微鏡運行和管理實踐探索

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摘要：重慶大學電子顯微鏡中心的蔡司Libra200透射電子顯微鏡近10年來運行機時達到6496h，是學校整體效益最好的大型儀器設備之一。該文對該設備近10年的運行情況進行分析，評價其運行的整體效益，并根據設備運行過程中存在的問題，并對設備未來的運行管理制度進行了探討。

關鍵詞：透射電子顯微鏡；設備運行；設備管理

透射電子顯微鏡是一臺精密且價格昂貴的電子光學設備，通過接收電子束與樣品相互作用后產生的各種信號，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，對材料內部的形貌、晶體結構和成分進行綜合分析。透射電子顯微鏡廣泛地應用于材料、生物、醫學和半導體等科學研究領域，已經成為大部分科研單位不可缺少的顯微分析表征設備[1-5]。為滿足日益增長的科研和教學的需求，重慶大學于2009年7月購置安裝了一臺德國蔡司的場發射透射電子顯微鏡（蔡司Libra200）。該設備運行近十年來，通過不斷吸取先進的管理經驗[6-8]，設備的開放制度由最初的管理員提供測試，定時開放，到現在的培訓學生，持證上崗，全天開放，在保證教學工作順利開展的同時，采取了各種激勵制度，全面實施開放共享，最大限度地讓設備高效運轉，提高效益。本文通過總結蔡司Libra200透射電子顯微鏡安裝至今的運行數據，對設備的運行效率進行評價，分析設備運行管理過程中存在的問題，并對設備進入老舊期的運行提出一些建議。

1透射電鏡簡介

德國蔡司Libra200是一個200kV的熱場發射透射電子顯微鏡，可以獲得清晰的高分辨原子像，對材料內部的形貌、微觀結構和晶體取向進行分析，同時配備了X射線能譜（EDS）、高角環形暗場像探頭（HAADF）和電子能量損失譜（EELS），可以對材料的成分分布進行綜合分析，是一臺強大的分析性透射電子顯微鏡。自安裝以來，該設備主要用于支撐校內科研工作的開展，此外還承擔材料學院本科生和研究生的實驗教學任務。在滿足校內需求之外，也為校外其他科研單位和企業提供測試服務。自2009年透射電鏡開放使用以來，累計測試服務和教學培訓6496h，是我校利用效率最高的大型貴重儀器設備之一，該設備也多次被評為重慶市和我校大型科學儀器資源共享優秀機組。

2透射電鏡運行分析

蔡司Libra200透射電子顯微鏡自2009年10月運行以來，主要用于支撐校內科研工作的開展，圖1所示是蔡司Libra200透射電鏡2009—2017學年運行機時的統計圖。設備運行的第一年，主要的管理模式是“定時開放、管理員提供測試”，服務機時主要是為科研提供測試，實驗教學和培訓還沒有開展，整體運行機時不到400h。隨著設備運行逐漸穩定，為了進一步提高設備的使用效率，加大設備開放的力度，2010年起開始實施“培訓學生持證上崗”的運行模式。通過培訓的開展，電鏡的整體運行機時大幅上漲，年運行機時增長一倍，到2013學年，年運行機時相比2009年增長將近2倍，培訓的開展使設備的使用效率大幅提高。2014年到2015年透射電鏡開始出現各種大大小小的故障，透射電鏡維修零配件的采購及與維修人員的協調耗費了大量的時間，延長了維修周期，從而導致設備可以提供測試的機時大幅縮減。2015年4月，材料學院也安裝了多臺透射電鏡，分流了材料學院內部的測試需求，圖2為德國蔡司Libra200透射電鏡2009—2017學年測試機時占比統計，從中可見蔡司透射電鏡在材料學院內部的使用率自2015年逐年下降，測試機時70%以上都來源于我校其他二級學院。2017年，學校測試分析中心又安裝運行了一臺透射電鏡，致使蔡司透射電鏡的年使用機時再度小幅下降。

3透射電鏡運行效益評價

大型儀器設備的效益考核一直是各大高校實驗室管理的難點，各個高校采用的評價方法也不一樣[9-10]。根據《重慶大學大型儀器設備使用效益考核實施細則》我校大型儀器設備效益考核的內容主要包括設備資料、機時利用、測樣情況、人才培養、科研成果、獲獎情況、服務收入等7個方面，考評主要綜合這7個方面進行評價，評價結果分為優、良、合格、不合格4個等級[11]。設備運行初期，蔡司透射電鏡的測試機時遠遠超過學校要求，在機時利用、測樣情況、科研成果和人才培養方面均能獲得較高的得分；隨著設備的老舊化，設備測試機時和服務收入都有所降低，但是在人才培養和科研成果方面仍有貢獻。綜合各個方面，透射電鏡的運行效益評價年年都獲得良以上的評價結果。但是，此評價體系也存在一定的缺點，每個評價標準沒有更加細化和量化，在一定程度上缺乏客觀性。此外，設備的運行都會面臨設備的老舊和更新換代，單一地運用同一個評價體系對新舊設備進行評價，顯然缺乏公正性。

4存在的問題和解決方案探討

隨著蔡司透射電鏡使用年限的增加，設備的老舊化使其運行機時逐漸降低，如何根據設備的特點，提高設備的使用效率已經成為現在亟待解決的問題。針對蔡司透射電鏡目前存在的問題，提出以下解決方案：

4.1加強設備維護保養，減少故障率

隨著設備使用年限的增加，設備經常會出現大大小小的故障，維修會耗費大量的有效機時，嚴重降低了設備的使用率。為了減少設備的故障率，每年寒暑假開學前，對設備進行整體的維護保養和檢修，發現問題及時解決。這個方法在2014年設備出現嚴重故障以后便開始實施，也取得了一定的效果。

4.2細化培訓制度，縮短培訓周期

設備目前采用學生培訓持證上崗和管理員提供測試相結合的運行模式，但因透射電鏡的培訓周期較長，如果繼續采取“學生培訓持證上崗”的運行模式，可能會大大限制設備的使用率?？梢試L試采取“分級別培訓”和“培訓專用助管”相結合的模式[12]，細化培訓制度，針對學生不同的科研需求，培訓特定功能，縮短培訓周期，同時結合專用助管提供測試，多方面增加透射電鏡的使用效率。

4.3制定激勵制度，提高設備使用率

因材料學院新購進多臺透射電鏡，蔡司透射電鏡在校內的使用率逐年降低，可以嘗試實行“包年會員制”，以較低的價格激勵科研人員使用本設備進行測試。

4.4完善對外開放機制，增加設備整體效益

設備在對外測試方面有很多不足，校外測試機時一直較少。設備運行初期，校內科研機時得不到滿足，無法分配出有效機時給校外單位，隨著我校透射電鏡越來越多，蔡司透射電鏡的使用機時有所減少，為了提高電鏡的使用效率，需要加大對外宣傳力度，吸引校外單位前來測試，嘗試制定一些激勵制度，進行適當的優惠，從而增加電鏡的使用效率。

5結語

通過綜合分析蔡司透射電鏡近10年來的運行情況，反映出了設備在運行過程中存在的問題和不足，為制定科學合理的管理運行模式提供參考和依據。根據設備所處的時期不同，采取不同的運行模式，可以有效增加老舊設備的運行效率；通過采取不同的激勵模式，積極開展對外開放，是提高設備使用率和整體效益的一個重要途徑。

參考文獻

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作者：張露 單位：重慶大學