基于信息化平臺的場發射掃描電鏡實驗室管理

于 洋，陳 峰,2，李文洋

（1. 吉林大學 古生物學與地層學研究中心，吉林 長春 130026；2. 東北亞生物演化與環境教育部重點實驗室, 吉林 長春 130026；3. 吉林大學 實驗室與設備管理處，吉林 長春 130021）

隨著國民經濟和科研技術的快速發展，電子顯微分析設備已成為許多行業開展微觀物質形貌和化學組分分析的主要設備及重要手段[1]。由于掃描電子顯微鏡結構復雜，價格昂貴，這類大型儀器設備的綜合管理要求管理人員專業化，管理制度規范化，管理方法科學化[2]。為適應當今高校實驗室管理新要求，促進大型儀器設備開放共享，提高資源使用效益，我校以“服務教學科研、開放共享使用”為運行宗旨，建立了實驗室綜合管理平臺和儀器設備共享平臺。古生物學與地層學研究中心掃描電鏡實驗室自加入實驗室綜合管理平臺和儀器設備共享平臺以來，積極開展校內外服務，不斷提高管理水平和儀器使用效益。

1 實驗室體制建設

1.1 實驗室管理制度

制度建設是管理工作的基礎和保障。應該通過建章立制，加強對大型儀器設備的使用、管理、維護和保養[3]。實驗室實行校、學院（中心、所、重點實驗室）、實驗室三級管理體制。嚴格遵守學校的《實驗室安全管理辦法》《實驗室安全檢查規定》《貴重儀器設備共享管理辦法》等相關制度。同時結合實驗室實際情況，制定了《管理人員崗位職責》和《實驗室安全值日官檢查制度》。

在安全管理方面，防火、防爆、防盜、防破壞的設備完好，制度上墻，逐級簽訂實驗室安全責任書，對第一次進入實驗室的各類實驗人員進行安全知識教育，并定期開展安全檢查。

在環境管理方面，房間門口掛有安全信息牌，針對危險源張貼有警示標識，有逃生路線圖，室內裝有監控。這些規章制度能夠規范實驗室的管理工作，明確儀器設備的管理職責，保障師生員工人身安全，維護教學科研工作的正常進行。

1.2 考核與激勵制度

場發射掃描電鏡屬于大型精密儀器，組成復雜、價格昂貴，要求其管理者和使用者必須具有較高的科學技術素質與研究開發能力[2]。對實驗技術人員的培訓，按照我校《實驗技術人員培訓與職業規劃工作實施辦法》，分為崗前培訓、專業技能培訓、管理培訓等3 類，校內辦班、學術報告、交流論壇及校外派出等4 種形式。對實驗技術人員的考核內容主要包括思想覺悟與政治素質、工作態度與工作紀律、實驗服務與管理、實驗室建設與管理、實驗方法研究與儀器功能開發、學習培訓與理論總結、工作效果與滿意度等方面。通過培訓規劃與考核制度，使實驗技術人員在職業操守、管理水平和專業技能等方面不斷提高，進一步提升實驗技術隊伍素質，從而更好地履行實驗教學、科學實驗及實驗室建設與管理等各項職責。

學校還制定了大型儀器設備效益核查制度，每兩年進行一次，完成核查報告并于校內公示[4]。儀器設備測試費收入絕大部分由設備依托單位分配、使用，激發了實驗技術人員工作熱情，其余部分補充貴重儀器設備共享基金。共享基金可用于儀器設備大修補貼、相關人員業務培訓，以及補充學校儀器設備開放共享平臺建設等方面。共享基金的設立，為促進儀器設備開放共享、提高儀器設備使用效益、服務教學和科研提供了支撐。

2 基于實驗室綜合管理平臺的人員培訓

我校實驗室綜合管理平臺，是基于實驗室管理工作流程設計的，是為適應當今高校實驗室管理新要求，采用新技術，并以新的工作理念設計開發的高校實驗室綜合管理平臺。廣大師生可利用平臺方便、快捷地了解實驗室情況，掌握相關政策法規、學習安全知識、參加業務培訓。

場發射掃描電鏡有很強的專業性，必須專人操作或經過嚴格培訓的人員才能使用。而且掃描電鏡屬于射線裝置，必須對實驗人員進行安全教育。根據我校《實驗室安全準入規定》，擬進入實驗室進行實驗的師生可進入實驗室綜合管理平臺的安全學習考試系統進行在線學習和在線考試，在通過通識類和輻射類知識考核后，成績合格者獲得準入資格，在簽訂安全管理責任書和安全知識確認書后方可進行實驗。操作規范培訓以理論講解和上機操作方式進行。理論講解部分介紹掃描電鏡的原理和結構，試樣制備、圖像分析，能譜儀工作原理和應用實例。上機操作部分學員在機組人員演示教學后進行實踐操作，熟練掌握后方可獨立測樣。結合學科特點，在本科生中開設了“電鏡能譜測試分析技術在地學上的應用”選修課，效果良好。

實驗室綜合管理平臺的使用，大大增強了師生的安全意識，至今未發生安全事故。理論講解和上機培訓提高了師生的理論知識水平和動手能力，大大減少了因操作不當引起的儀器故障，提高了工作效率。

3 基于儀器設備共享平臺的儀器使用

利用網絡技術，建立信息化管理平臺，加強大型儀器設備開放共享，提高使用效益，已成為當今科研院校的共識[2-7]。我校儀器設備共享平臺是基于校園信息化管理，集信息化、自動化、網絡化于一體的貴重儀器設備開放共享管理系統。可實時在線了解儀器設備開放共享政策規定、查詢平臺儀器設備信息、進行測試預約和計費結算。截至2019 年，平臺錄入儀器設備信息1088 臺套、價值18.16 億元，其中已開放共享345 臺套，價值3.51 億元。儀器種類有電鏡類、能譜類、光譜類、質譜類、波譜類、色譜類、X 射線類、顯微鏡及圖像分析、生化分離分析、熱分析、測量計量及微加工類等多類貴重儀器。

我中心JSM-6700F 冷場發射掃描式電子顯微鏡于2016 年加入儀器設備共享平臺，主要服務于地球科學領域的微區形貌和成分研究，年平均使用機時1000 h，年平均服務師生200 余人次。加入共享平臺后，能夠讓更多的用戶了解儀器的詳細信息、所在實驗室、開放方式和使用狀態，根據實際需要進行預約，提高了便捷性。機組人員可以實時了解儀器的預約情況，根據用戶需求準備材料，安排實驗時間和維護保養計劃，有序開展工作。儀器管理者可以利用共享平臺進行數據統計分析，掌握儀器的工作狀態，為制定管理方案提供依據。

以校內教師客戶為例，共享平臺上的掃描電鏡送樣檢測工作流程見圖1。校內教師客戶登錄共享平臺，檢索到本實驗室掃描電鏡，提交預約申請。儀器負責人登錄共享平臺進行審核，符合要求的申請予以通過，否則駁回申請并給出理由。申請通過的客戶將待測樣品送給機組人員，儀器負責人在平臺上進行“送樣接受”確認操作，分配測試任務給具體機組人員。客戶按約定時間進行測試，測試結束后，機組人員將測試結果以拷貝CD 的形式提供給客戶，并在平臺上進行“原始記錄登記”和“費用核定”。校內教師客戶確認測試費用，并可提交測試評價。機組打印測試結算單交給客戶，客戶辦理相關繳費業務，測試工作流程結束。

圖1 共享平臺上的掃描電鏡送樣檢測工作流程

利用共享平臺，提高了掃描電鏡的利用率，不只校內用戶，校外單位也可以通過共享平臺預約實驗。共享平臺對實驗進程記錄詳盡，反饋及時，實現了信息化管理。

4 儀器設備的維護保養

由于掃描電子顯微鏡是一臺組成復雜、精密且價格昂貴的儀器，操作人員不僅要能夠進行嚴格、正確的儀器操作，更需要對其進行細致的日常維護，以確保其處于良好的工作狀態[8]。

實驗室門口放置粘塵墊，進入實驗室前必須換拖鞋，保持室內潔凈。夏天開空調，冬天停暖氣，使電鏡室的溫度始終維持在22±2 ℃，濕度40%～60%。場發射電鏡需長期開機保持真空狀態。如遇停電或維修等特殊情況，需提前關機，來電后及時開機。停電期間由不間斷電源（UPS）給離子泵供電，UPS 連接的蓄電池每5 年要更換一次。每天工作前檢查機械泵油液面，確保液面在油位刻度線的安全水平線上。若低于安全刻度線，應馬上添加機械泵油。每天工作前檢查氮氣瓶氣量，確保出氣口壓力指針處于0.45～0.55 MPa之間。壓力低于2 MPa 時需更換氮氣瓶，氮氣瓶用鉸鏈固定牢靠。定期查看循環水量以及潔凈程度。若水量低于浮漂，及時補充去離子水。若發現水質污濁，應先關機，清潔水箱后再加入去離子水，有少許漂浮物時，可用濾網撈走。應定期清洗樣品載樣臺、送樣桿、噴金儀玻璃罩等易受污染的部件。應做好電離輻射監測，佩帶個人劑量計，每季度由學校統一送檢。

5 結語

掃描電鏡實驗室對外開放以來，為地學領域的許多重大課題及研究生論文提供了大量高質量的圖像和數據[9-14]，對學科發展起到了重要的支撐作用。加入實驗室綜合管理平臺和儀器設備共享平臺以來，實驗室管理更加規范，在科研和教學工作中發揮出最大的作用。