電類實驗室安全問題探究

王常策+閻群

摘要：實驗室的安全威脅有多方面，如觸電、火災等；設備老化是實驗室的隱性威脅；在加強管理制度建設的同時，更要關注設備老化問題。建議制定國家淘汰老舊實驗教學設備的標準，以及實驗教學設備制造、選件規范標準，從源頭上保障實驗室安全。

關鍵詞：實驗室安全；電路老化；強制淘汰

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）42-0255-02

學生實驗是人才培養的主要環節，實驗室是學生成才成長的重要依托。學生通過實驗能夠鞏固理論知識，鍛煉操作技能，甚至產生創新思維。實驗室是學校人才培養的重要基地，是學生成長的豐厚沃土，但，實驗室接待學生人數眾多，實驗人員流動性大，尤其是基礎實驗室往往是入職新教師的練兵場，這都給實驗室的安全運行帶來極大的現實威脅。電氣實驗設備還有一項容易忽略的設備老化問題，也是一個嚴重的隱患。只有全面系統地解決好各個環節、各個部分的隱患，落實好各項安全措施，才能確保實驗順利開展，才能保障學生的人身安全，避免國家的財產損失。本文以電工技術實驗室為例具體分析。

一、電工技術實驗室的安全威脅

觸電事故，電工技術實驗室的任務是電路性能測量，要使用各種儀表，要用電，要用強電，盡管是低壓電，但電致事故仍是電工技術實驗室的首要威脅。電工技術實驗主要使用強電，觸電事故總會發生，本實驗室發生學生觸電的事件每年都有。發生觸電事故的原因多是學生沒按操作規程，沒能正確使用相關設備造成的。但是，設備的設計也不是沒有挑剔，也可以改進設計提高安全性。火災，高校實驗室發生火災的事件是不勝枚舉了，每年都會有大大小小的火災發生。原因主要是設備電路老化，誤接短路，或是錯用電源等。電路老化，電工技術實驗室使用的設備多為測量儀表，測量儀表的重要部件是電路板、功能芯片。在電路板上，在功能芯片上集成了成千上萬的晶體管，它們長期服役后功能會退化，即電路會老化。電路板與集成芯片的老化主要分兩部分，一是制造工藝形成的系統性老化；二是使用過程中積累的功能退化。電路板芯片與相關電子元件連接要形成數以千計的微小焊點，一個焊點失效就可導致器件失效甚至整臺設備癱瘓。[1]在制板過程受焊接工藝制約，焊點和基板以及封裝材料之間的線膨脹系數差異較大，容易在焊點內部產生應力—應變集中，這種熱應力—應變往往對材料的組織結構產生損傷，導致材料的力學性能明顯下降。[2]在電路使用過程中，焊點蠕變也會使得材料的力學性能下降。電路板、芯片在使用過程中因各種因素影響，如濕度、溫度，特別是電源電壓的波動，都會使電路各個層面和環節產生老化現象。如門電路芯片老化會使邏輯門反轉速度逐漸減慢；如電路晶體管老化，會使得晶體管飽和，漏極電源逐步減小，電壓升高。電源電壓波動越大，電路老化越嚴重；晶體管受壓時間越長，老化就會越快；芯片集成度越高，老化問題就越嚴重。[3]

二、實驗室安全威脅的影響因素分析

從學校管理的層面對實驗室安全都是很重視的，各校都有一整套的安全管理制度，層層傳達，級級落實。一般都能做到會議宣講、制度上墻的狀態，但現實情況還是不容樂觀，實驗室災害事故仍時有發生。

1.實驗人員安全意識淡薄，思想麻木。實驗室人員長期在一個場所工作，很長時間都平平安安，甚至對一些危險因素也習以為常，思想的警惕性降低。再就是學生，盡管指導教師把安全問題講了多遍，由于對設備和環境的生疏，在實際操作過程中仍會出錯。比如，電工技術實驗測量電流，用一根特別線連接電流表和被測電路，這根線一個雙頭端接電流表，另一端是個插頭結構金屬圓柱，插入電路測試專用孔。但，總有學生用錯，把雙頭端接入電路，甚至接到三相交流電電源，這樣另一端金屬柱插頭就會有220伏甚至380伏的電壓，一旦觸到就很危險。

2.制度有了，但監督檢查不夠。各學校都制定了不少安全規章制度，也建立了相應的機構，但實際行動少，只是嘴上功夫，徒有虛名。不到基層實驗室巡視，沒有督促指導，制度一上墻，工作就交賬。工作目的不明確，工作只是給上級看的面子工程，應付了上級就完事大吉。在學校制定安全規章制度的時候，就要同時制定合理規范的監督檢查制度和措施。安全管理，各級領導要從自身做起，從領導開始落實安全管理制度。改變安全管理有始無終、虎頭蛇尾，會議開完就算完，有宣講，無考核的狀況。

3.設備老化，這個問題也是學校容易忽視的一個問題。它從外觀上難以看到，并且更多的時候也只是部分儀表的損壞，或某臺設備的“罷工”，但，隱患很大。網絡或是電視新聞報道的正常使用的電視機、電冰箱發生自燃現象，多是線路老化所致。實驗室因實驗設備電路老化引起的災害事故也不乏案例。

三、解決安全威脅的應對之策

1.安全教育管理工作要做足。安全意識和觀念非常重要。安全教育既要有面上教育，也要有專業和部門的針對性更強的安全教育。各二級學院和實驗室主管部門要有更加細致、準確的安全規范要求，針對實驗室人員和專業學生進行專業安全教育。要讓安全觀念深入人心，要讓每位師生樹立起對人對己、對國對家負責的態度。實驗室人員自己的安全觀念一定要加強，要明白自身的安全責任，要認真學習各項規章制度，身體力行，切實執行，把各項措施落到實處。安全的落腳點在于心，各項規章制度再好，如果沒有實驗室師生的內心認知，也是廢紙一張。實驗室安全既要建立嚴密完整的安全管理制度，更要讓安全管理制度內化到師生的心里去。要讓實驗室師生樹立牢固的安全意識。

2.設施保障要到位。根據災害類型配備相關設施，基本的消防栓、手提干粉滅火器，疏散通道、應急指示燈、報警器等要配置齊全。電工技術實驗室根據自身特點要注意，實驗室接地線是否完好，漏電保護措施是否正常。要做到事事有落實，件件有保障。但，還有隱性的安全威脅，就是設備本身或說設備內部的安全隱患，也就是設備老化問題甚至更嚴重的設計本身就有隱患。在實驗室使用的各種測量儀表，電路板、芯片、元器件是會老化的，輕者表現為儀表性能下降或損毀，嚴重者會導致電路短路引起火災。在進行安全檢查時不能只是檢查滅火器有沒有、消防通道堵沒堵，這些是重要，但更重要的設備本身的安全隱患不能忽略，它是災害的隱蔽肇始者，需要引起更多注意。endprint

3.有舍有得，果斷取舍。實驗室的設備質量很難使人滿意，實驗教學設備往往是“試驗設備”。實驗教學設備市場不是很寬廣，它沒有消費電子市場廣闊，競爭也就不充分，優勝劣汰的市場機制不能有效發揮，給教學設備的低質量埋下了“禍根”。教學設備，學生做實驗，多是初次使用，又是大量學生輪換使用，損毀的幾率就會大幅度提高。國際上有統計，“一個只經過簡單訓練的人，其完成特定任務的可靠性大概是90%”，[4]壞了修，修了壞，再修再壞，再壞再修，這是實驗室里的普通景象，實驗室人員自己也認為本該如此。這里說的是，修設備不是錯，維護設備是實驗室人員的天職；但，凡事有度。工業產品是有壽命的，實驗設備、各種測量儀表也同樣是有壽命的，其生命的歷程就是老化。尤其是電子產品老化問題更為嚴重，設備損壞是老化的一種表現形式。實驗教學設備，要適時淘汰。

每年我國因使用家電造成觸電傷亡的人數就超過了1000人，因使用家電引發火災造成的經濟損失更是十分驚人。而導致這些事故的原因，家電超齡服役是最重要的一點。美國從10年前開始，針對廢舊家電的處理，制定了一系列法規法令。我國應盡快制定實驗教學設備，尤其是以電路板、電子芯片為基礎工作運行的實驗教學設備，強制報廢標準；制定強、弱電實驗教學設備的制造與選件規范，保證實驗教學設備的質量，避免安全隱患的產生。各學校在國家強制規定出臺前，可參考相關行業標準和做法，適時淘汰更新實驗教學設備。今天不舍得淘汰老舊設備，明天就得花更多的資金搞亡羊補牢之事，如果是生命的損失，再多的金錢也無法彌補。該淘汰要堅決淘汰，要有壯士斷腕之決心。舍掉一些資財，換得實驗室的安全，換得師生的平安是值得的。

參考文獻：

[1]張亮，韓繼光，郭永環，等.半導體激光釬焊SnAgCuCe無鉛焊點組織與性能[J].稀土，2015，36（6）：91-94.

[2]薛松柏，吳玉秀，崔國平，等.熱循環對QFP焊點強度及微觀組織影響規律的數值模擬[J].焊接學報，2006，27（11）：1-4.

[3]曹建民，賀威，黃思文，等.NBTI界面電荷反饋引起器件壽命變化的數值分析[J].深圳大學學報理工版，2013，30（2）：144-149.

[4]徐明，徐曉紅.對電子類實驗教學設備可靠性的一些思考[J].實驗技術與管理，2015，32（2）：236-239.endprint