物理性質測量系統的使用現狀及解決辦法

王 琴, 諸躍進

(寧波大學 微電子科學與工程系, 浙江 寧波 315211)

物理性質測量系統的使用現狀及解決辦法

王 琴, 諸躍進

(寧波大學 微電子科學與工程系, 浙江 寧波 315211)

從高校物理性質測量系統實驗室管理的角度,針對該儀器利用率低、部分選件閑置嚴重、維修經費緊張、實驗人員安排不合理等問題,提出開放共享該儀器,設立維修基金,為該儀器設置專門的實驗技術人員并充分發揮實驗技術人員的作用等措施和辦法。

物理性質測量系統； 實驗室管理； 開放共享； 實驗技術人員

美國Quantum Design公司開發的物理性質測量系統(physical property measurement system,以下簡稱PPMS)是一套可以在超低溫和強磁場等極端條件下,對材料進行多種物性測量的儀器。該儀器集成了全自動的電學、磁學、熱學等選件,并被廣泛應用于物理、化學及材料科學的眾多研究領域[1-2]。

隨著我國國民經濟水平的提高,國家對高校科研投入不斷加大,高校大型儀器在數量、質量上都有很大的提升,為高校的學科建設和教學科研水平的提升奠定了良好的基礎[3-4]。其中,PPMS作為材料物理性質研究的重要分析儀器,已經在眾多高校中發揮作用。該儀器價格昂貴(一般為45～60萬美元),如何管好、用好這臺儀器至關重要。根據我校實際情況,結合作者的工作實踐和體會,對高校PPMS儀器的管理思路和做法進行了總結和探討。

1 PPMS使用的現狀與存在的問題

1.1 PPMS部分選件閑置嚴重

PPMS儀器選件多、功能廣,但是因為各選件的針對性很強,學校使用該儀器的教師并不多,因此,儀器閑置的時間相對于掃描電鏡等其他大型儀器也比較多。PPMS的選件眾多,大的分類可以分為電學、磁學、熱學3類,具體到各種功能的選件有十幾種之多,一般高校購買該設備的同時會購買多種選件,有的院校甚至會在后期增添多種選件,但是真正常用的選件只有1～2種,有的高校甚至常用的只有1種,這樣導致了其他選件的閑置。

1.2 申請維修經費困難

PPMS儀器是一臺高精密的儀器,價格昂貴,涉及的附件及耗材價格也非常昂貴,而且有些附件需要定期維護甚至更換。比如為了保持該儀器運行效率,其冷頭3～5年需要維護一次,維護費用在13萬元左右；更換最快的是干泵的“O圈”,每半年需要更換一次,每個“O圈”的價格在2 000元左右。干泵本身的使用年限也不能超過6年,每個干泵的價格在3萬元左右。PPMS儀器更新換代也非常快,如果涉及到儀器升級,需要的費用會更高。而往往因為各種原因,會出現維護費不足或申請不到維護費的現象,有些附件在得不到及時維護時,可能會導致儀器的功能不全,甚至導致儀器癱瘓。

1.3 實驗管理人員的設置問題

PPMS儀器由項目負責人(教師或科研人員)負責購置之后,由于缺乏實驗技術人員,則由項目負責人管理和使用,或者由其他實驗人員監管。而一般的項目負責人忙于科研和教學,很難將時間和精力放在儀器的使用和維護上。在這種情況下,往往由項目負責人的研究生代管,因為學生的流動性大,儀器管理和維護的經驗很難得到積累。由于高校實驗人員的長期缺乏[5],一名實驗人員管理多臺儀器的情況非常普遍,因此分配到每臺儀器上的精力與時間非常少,而PPMS儀器屬于非常專業的大型儀器,沒有經過嚴格的業務培訓,很難真正實現儀器的日常保養及維護,儀器的基本功能得不到合理和充分的運用,更談不上對儀器各種選件的開發和利用。

PPMS儀器相對于其他大型儀器而言,故障率還是非常高的。對實驗人員來說,從樂觀的角度看,每一次儀器故障都是一次學習與經驗積累的機會,自己解決問題或者在工程師的指導下解決問題對實驗人員來說都是一次很大的提高。這就需要實驗人員不斷地積累實踐經驗,才能提高儀器的維護保養能力。因此,在該實驗室配備專門的實驗人員非常有必要。

2 解決方法

2.1 促進PPMS儀器開放共享,提高使用率

(1) 成立以掃描電鏡、PPMS儀器等高檔儀器為主的測試實驗中心,服務于全校師生的實驗教學與科研,服務于校外相關企事業單位,提高儀器設備的利用率[3]。

(2) 對儀器實行網絡管理。針對學校目前的儀器現狀,可以實行儀器“分散放置、統一管理”的管理模式,利用網上管理系統,實行網上預約,對儀器進行網上考核,這樣既提高了考核效率,減輕了實驗技術人員的工作量,也提高了儀器的共享率。

(3) 做好校內儀器的宣傳工作[6]。要提高大型儀器設備的利用率,必須做好宣傳工作。PPMS等大型儀器可以入網浙江省科技創新云服務平臺、浙江省大型科學儀器設備協作共用平臺等。此外,學校及院系也應該在自己的網站上對實驗儀器設備做一些介紹,以吸引更多的企事業單位前來使用。

(4) 加強對大型儀器的考核,提高PPMS儀器占有單位利用率的壓力。學校設備管理部門制定可量化的大型儀器效益考核指標體系,從實驗室管理、機時使用、人才培養、科研成果、測試收入等方面加強對大型儀器的效益考核[7]。將大型儀器的效益考核結果與院系及實驗技術人員的業績掛鉤,對使用效益好、考評結果優秀的院系,在實驗室建設經費立項、設備申請等方面,學校將予以優先考慮,對相關的實驗技術人員,學校或學院要給予適當的物質獎勵。對使用效益低下,考評不合格的院系,應該對該院系的相關領導及實驗室管理人員提出批評與警告,情節嚴重的,設備管理部門可以將其管理的儀器收回,重新調整[8]。

(5) 鼓勵PPMS儀器全方位向研究生開放[9-10]。從全校的角度來看,以實驗為基礎的研究方向較多,在實驗的過程中,研究生用到大型儀器的機會也比較多,因此,學校可以將各種儀器設備組合成一門課,納入研究生課程,請各位分管儀器的教師來講解。對PPMS儀器實驗教學的課程內容編排要有特點,可以對儀器的硬件、軟件、各類選件,特別是我院學生可能用到的選件要做重點講解。該課程的教學除了讓學生更好地了解儀器之外,還要注重對學生創新能力、實踐能力的培養,因此讓學生走進實驗室,接觸儀器非常重要。可以先設計好實驗,分批讓學生動手做一些相關的實驗,因為涉及的實驗儀器都比較貴重,做實驗之前跟學生強調注意事項,以免損壞儀器。

該實驗儀器向研究生開放,能讓研究生得到大量的實踐機會,動手能力得到訓練,科研能力得到提高,在實驗過程中提高分析問題、解決問題的能力,培養創新意識。對學生來講,能熟練使用該儀器,能讓他們在畢業找工作的時候更加自信,也可能讓他們因為會用這臺儀器而多了一個選擇的機會。該實驗儀器向研究生開放,從教學方面與科研方面都提高了儀器的利用率。

(6) 加強研究生資源的充分利用。學院設立“勤工儉學”崗位,實驗技術管理人員可選擇基礎知識扎實、動手能力強的學生進行專門培訓,達到能獨立上機操作的要求的研究生可安排“勤工儉學”崗,每月給研究生發放該崗位對應的工資。

研究生與PPMS儀器的實驗技術人員輪流值班,在保證日常工作時間正常測試的基礎上,非工作時間也能正常測試,從而更進一步地提高儀器的利用率[11]。

2.2 設立儀器維修基金

學校應推行如下政策:

(1) 制定合理的收費標準,對校內外開展有償服務,“以機養機”；

(2) 對校內開放服務的配套運行測試補貼,具體可根據PPMS儀器對校內開放服務收取的測試費收入,按照一定比例(例如,1∶0.6)的形式給該儀器設備發放配套運行補貼費,以補貼該儀器日常所需的損耗品、易損件及配件購置費的支出；

(3) 為了加強PPMS儀器對社會的服務力度,政府可以對PPMS儀器等大型儀器進行測試補貼,根據該儀器為企業做的貢獻、解決的技術問題以及測試收入給予相應的補貼。

上述政策能夠保證PPMS儀器進入良性運行狀態,既提高了儀器的利用率,解決了儀器運行經費、維修經費不足的矛盾,又讓實驗技術人員敢于使用儀器,不至于儀器空置而浪費資源,從而也提高了實驗技術人員的積極性。

2.3 加強實驗技術隊伍建設

2.3.1 合理的實驗技術隊伍的定位

打破“大鍋飯”式的管理方式,對實驗技術人員合理設崗、明確職責,從基本工作、常規工作、創新工作等幾方面對PPMS儀器的實驗人員計算工作量,對超額完成工作量的實驗人員給予適當的獎勵,從而促進實驗技術人員學習和工作的動力[11]。

對表現優秀的實驗技術人員,在年終評優時應與教師有同等的機會。實驗系列與教師系列的評優標準應該有所區別,為此學院應專門設立優秀實驗技術人員的名額,根據學院實驗技術人員的總人數,按照比例確定優秀實驗技術人員的人數,這樣不至于在同一個標準下(比如有的院系僅以完成科研任務分數排序來確定優秀)優秀永遠與實驗技術人員無緣,而往往很多院校的實驗技術人員在評職稱時,跟年終考核是否優秀直接掛鉤。如此不僅可以增強實驗技術人員的榮譽感,增加他們晉升的機會,而且可以提高他們投身本職工作的熱情,充分發揮他們的積極性和創造性。

在實驗技術人員晉升方面,不能與教師晉升一樣,片面強調論文和項目等科研成果,應該考核他們在實驗室管理、實驗儀器開發、實驗方法創新等方面的情況,即使是作為職稱晉升的論文,也必須有與儀器管理和技術創新相關的實驗技術方面的論文,以便促進技術人員立足本職工作進行研究和提高。

2.3.2 PPMS儀器應該實行專人專管

因為PPMS儀器涉及到的選件很多,把每一種選件鉆透都需要大量的時間和精力,而該儀器最難的地方在于制樣和維護。對有些樣品,比如電學和熱學,樣品制備的好壞直接影響到測試數據的準確性。而制樣的程序非常復雜,制樣的器件和耗材又非常昂貴,這就需要實驗技術人員細心、耐心地來制作,往往制作好一個完美的電學或熱學樣品需要花上半天的時間。

PPMS儀器屬于貴重儀器,本身非常嬌氣,而整臺儀器的系統非常復雜,往往不容易判斷問題所在。另外,儀器有些部件需要定期維護,而這些維護需要腦體結合,這就需要實驗人員有豐富的實際操作經驗,而這些經驗都需要不斷的積累,因此該儀器應該實行專人專管。

2.3.3 加強PPMS儀器實驗技術人員的技術培訓

PPMS儀器的使用與維護都需要經驗豐富的實驗技術人員,因此,技術交流非常重要,學院領導應該積極創造條件使他們有更多的機會參加各種培訓班和交流活動,使他們的管理能力和專業技術能力得到進一步的提升。

鼓勵PPMS儀器的實驗技術人員參與相關的課題組,從事測試研究工作[4]。PPMS儀器的管理需要實驗技術人員具有較強的理論基礎和知識水平,參加相關課題組的工作,可以有針對性地提高技術人員的理論水平。利用技術人員自身對儀器的熟悉程度,可以從科研需求的角度對儀器進行新功能的開發利用,從而深入分析科研中的一些問題。這樣不僅對提高技術人員本身的科研能力和技術水平,而且對課題組的科研進展也有很好的推動作用。

2.3.4 加強院領導、教師、科研人員與實驗技術人員之間的交流和溝通

PPMS儀器的選件非常多,而儀器及選件的購買往往由學院的領導決定。在購買之前,如果院領導與可能用到該儀器的教師及管理該儀器的實驗技術人員有過詳細的交流,便可得知,目前使用率最高的選件是什么,還有那些選件在未來可能會用上,在購買時便可有目的地購買,以避免購買后有些選件的閑置。

鼓勵使用PPMS儀器的教師、科研人員參與該儀器的技術管理和新功能開發工作[11]。一方面,可以讓實驗技術人員更加明白科研人員的技術需求,能更好地為教師和科研人員服務；另一方面也能積極創造條件讓實驗技術人員能有機會參與教學與科研工作。在充分開發儀器功能的同時,能有效地提高自身的研究水平和解決問題的能力。

3 結語

總之,高校應從管理體制和運行機制入手,重視以人為本的管理理念,完善規章制度,充分調動各方面，特別是實驗技術人員的積極因素。通過建設開放共享機制、設立維修基金、建立考核激勵制度、培訓儀器獨立操作人員等措施,有效提高PPMS儀器的使用率,更好地為教學、科研及社會服務。

References)

[1] 李菁蕓.基于綜合物性與阻抗測量儀器的虛擬控制系統[D].武漢:華中科技大學,2012.

[2] 陳臘,康保娟,李哲, 等. 應變測量在綜合物性測量系統中的拓展與應用[J].低溫物理學報,2011,33(3):170-173.

[3] 李劍平,楊詠東. 地方高校掃描電鏡使用現狀及整改措施[J].實驗技術與管理,2013,30(1):88-91.

[4] 黃天為,白德成,張文定. 大型儀器設備開放的共享機制與措施[J].實驗室研究與探索，2008,27(10):155-160.

[5] 李育佳.“世界一流大學”目標導向下的實驗技術隊伍建設模式探討[J].實驗技術與管理,2012,29(9):197-201.

[6] 劉惠玲,胡玉梅,黃濤. 高校大型儀器設備開放與共享管理的改進[J].實驗技術與管理,2011,28(10):198-201.

[7] 肖君,李雪,陳笑怡,等.教育資源庫使用效益評估研究[J].開放教育研究,2012(3):105-112.

[8] 張煒,劉雁紅,胡煜, 等,高校大型儀器管理存在的問題及對策研究[J].實驗室科學,2009,12(2):169-173.

[9] 楊篤寶,雷留真,秦孜娟, 等.改革實驗教學提高大型儀器使用率[J].實驗科學與技術,2010,8(3):73-76.

[10] 李高宏,李建平,楊通, 等.提高儀器設備管理水平的探索[J].實驗室研究與探索,2004,23(4):91-94.

[11] 羅聯社,周云濤,張原, 等.強化實驗室管理提高實驗室效益[J].實驗室研究與探索,2010,29(11):145-149.

Current situation andsolutions for application of PPMS

Wang Qin, Zhu Yuejin

(Department of Microelectronic Science and Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211, China)

In view of the laboratory management of physical property measurement system (PPMS) in colleges and universities, and aiming at the problems such as low utilization ratio of the PPMS instrumentation, idle options, tight budget for the instrumentation maintenance, and unreasonable arrangement of experimental personnel, the measures and solutions are proposed for opening and sharing the instrument, setting up the maintenance fund, allocating the special experimental technical personnel to the instrumentation, and giving full play to the role of the experimental technical personnel.

physical property measurement system (PPMS); laboratory management; opening and sharing; experimental technical personnel

10.16791/j.cnki.sjg.2017.01.063

2016-07-13

國家自然科學基金項目(11374168);“物理學”浙江省重中之重學科開放基金項目(xkzwl1512)

王琴(1978—)，女，湖北天門，碩士,實驗師，主要從事大型儀器設備的管理與操作.

E-mail：wangqin@nbu.edu.cn

G482

A

1002-4956(2017)1-0254-03