透射电子显微镜管理体系的探讨与实践

唐明华, 郭　军, 张　勇

(苏州大学 分析测试中心, 江苏 苏州　215123)



透射电子显微镜管理体系的探讨与实践

唐明华, 郭军, 张勇

(苏州大学 分析测试中心, 江苏 苏州215123)

透射电子显微镜是科研单位进行材料形貌、物质结构及微区成分分析的有力工具。根据透射电镜的仪器特点及现有的管理体制,电镜中心就设备使用管理的模式转换、全面开放机制的实施、电镜专业人才培训基地的建立、日常管理制度的规范等举措进行尝试和改革。

透射电镜； 设备管理； 管理体制

苏州大学分析测试中心是目前国内省属重点高校规模最大、设备最先进的现代化理化检测实验室之一。近几年，仪器设备条件建设发展较快,管理仪器总价值约1亿元(包括透射电子显微镜、核磁、XPS等大型精密仪器 ),其中价值200万元以上的大型仪器设备透射电子显微镜(简称透射电镜)在本单位就有3台,即日本日立HT7700型透射电镜、美国FEI公司的Tecnai G220型高分辨透射电镜及Tecnai G2F20型高分辨透射电镜。目前,本单位电镜中心的这3台透射电镜已成为校内外师生进行材料形貌、物质结构及微区成分分析的有力工具。如何充分发挥透射电镜这类大型仪器的测试功能、实现资源共享、形成一套完善合理的管理体系，以确保教学兼顾科研服务，是每位实验工作者面临的实际问题,也是大型测试平台建设中的关键问题。为此,电镜中心进行了以下改革和尝试。

1　实现透射电镜使用管理的模式转换

针对国内大型设备管理的局限性[1-3],深入了解现有实验室设备的管理方式,探讨加强实验室大型仪器使用管理的优化方式,启动逐步开展研究生电镜培训从而提高研究生独立操作使用实验室大型设备能力的计划,改变原来由实验管理员为师生做样品的模式并开展网上预约系统。模式的转变贯彻了苏州大学鼓励学生尤其是研究生使用大型设备的精神,有利于提高研究生独立操作大型设备的能力,有利于扩大分析测试平台的共享力度,有利于增加科研仪器的使用效率。

培训学生主要按照“观摩—培训—考核—上岗”的方式进行,即事先与学生讨论课题组电镜的使用需求，从而确定学生需要培训的电镜类型(HT7700型或者Tecnai G220型透射电镜),观摩已具有上岗证的其他学生操作电镜，以便对透射电镜有初步了解及感性认识,学生观摩多次后提交培训申请表格,然后管理员安排培训。基础的培训包括透射电子显微镜的原理及应用、仪器操作特点及注意事项、仪器管理员完整的示范操作等课程,课程完成后根据学生的考核成绩授权上岗资格。由于透射电镜结构精密、操作复杂,一旦出现故障维修成本高、维修周期长,再加上每年都有大批的学生需要上机操作培训,这种先观摩的方式要求学生必须通读且理解《透射电镜使用手册》的理论知识,在仪器旁边细心观察和学习操作方法,同时已具有上岗证的学生可以对观摩的学生进行简单指导和讲解,从而保证在管理员进行培训前学生对电镜的生疏感降低,有利于激发学生学习电镜的主观能动性,使学生在培训中更深刻地理解课程内容。同时,创建透射电镜用户微信群,对学生个别问题进行分散式解答；定期开展透射电镜学生用户座谈会,针对学生提问进行集中辅导和问题解答；根据学生的机时累积使用情况及理论考核水平,对学生进行低、中、高3种层次的培训及指导,在整个过程中学生也由被动接受知识到主动探索知识转变、从单一地完成实验任务向解决课题难题方向转变,有利于培养学生的创造性思维能力和实验动手能力。

2　电镜中心大型设备全面开放机制的实施

针对大型仪器损坏率高、利用率低等问题[4-6],电镜中心实行每台电镜专人负责,定期进行设备的维护和保养,每日检查电镜室温湿度、样品杆O形圈及样品杆头部的清洁度、电镜是否运行正常,包括仪器控制面板/样品台指示灯、真空高压状态、样品台位置是否正常等。每月检查SF6气压、循环水水质及流量、空压机油量及启动频率等；每年度至少对仪器进行一次期间检查,包括分辨率、放大倍数示值误差的校准等。专人维护和保养有利于熟悉仪器特性、减少仪器故障率,而仪器良好状态的维护为大型设备全面开放机制的实施奠定了坚实的基础。

电镜中心大型设备全面开放主要面向校内的学生、教师及技术人员开放,为他们进行教学科研活动提供强有力的支撑,基本实现了3台电镜在时间和使用上全方位的开放,包括晚上、周末甚至国家法定节假日,为保证课题组充分利用大型设备及时获得科研结果开辟了方便快捷的通道。借鉴国外大型仪器的管理经验[7-9],尝试针对部分课题组实行无管理员监管情况下的电镜预约测试,即部分课题组的电镜测试不受管理员是否上班的影响,可根据自己的实验进程预约到凌晨等时间段测试。同时，建立紧急事故管理机制,张贴安全事故紧急处理办法及紧急事故联络人等安全规章,做好电镜使用情况登记,定期开展安全教育讲座,在保证实验室安全运行的前提下显著提高电镜的使用效率,推进电镜中心大型设备全面开放机制的实行。

3　建立专业人才培训基地,培养中、高级电镜人才

具备良好专业素质的仪器管理员能够在熟知并充分使用仪器已有功能的基础上探究仪器的新功能,使一台仪器可以在相对广泛的研究领域发挥作用,也就是说仪器管理者的专业水平是至关重要的,决定了使用仪器的用户最终能否获得理想的实验结果。为了培养技术精湛、专业素质高的电镜专业人才,电镜中心设立实验技术人员培训交流经费,每年资助一线实验技术人员参加电镜学会或其他省市电镜技术及电镜实验室管理交流会,到其他单位进行考察学习和交流；与电镜供应商签订专属培训计划,如FEI公司的TEM basic course或日立透射电镜HT7700应用技术培训班等,构建实验技术人员的理论知识体系,提高综合专业素质。另外,电镜中心内部定期开展理论实践的交流和探讨,参与江苏省大型科学仪器设备共享服务平台等网站或论坛,实验技术人员日常遇到的各类仪器维护、技术及管理的难题在这类交流讨论的平台上都能妥善得到讨论和解决。

由于电镜中心归属于苏州大学分析测试中心这个共享平台,与学院内做科研的教师是分开的,因此实验技术人员被边缘化、得不到重视这一问题得到有效改善,同时电镜中心建立有效的用人激励机制,更加看重实际工作态度、工作能力及工作效果；建立服务对象评价制度,即走访学生、教师等服务对象,让他们对本单位不同仪器的测试工作进行评价和打分,与实验技术人员的考核、晋升、津贴等直接挂钩,从而激发实验技术人员的管理责任心、为校内外用户服务的热心,对于培养一支技术过硬、专业素质高、服务优良的大型仪器管理队伍具有积极的意义[10-11]。

4　制定规范,强化设备的使用及维护管理

有效的规章制度能够保证仪器状态及测试培训工作有条不紊地顺利进行[12],电镜中心在近3年的管理实践中不断完善修订设备的使用规范等,做了如下尝试与努力。

(1) 实验技术人员根据各课题组使用电镜的需求,不断制定完善“透射电镜培训人员须知”“透射电镜培训申请表”“透射电镜F20送样单”等各类表格,并编纂简明扼要的作业指导书及两万多字详细的中文电镜使用手册，“FEI Tecnai G220透射电镜使用手册”“FEI Tecnai G2F20透射电镜使用手册“及“HITACHIHT7700透射电镜使用手册”,方便学生了解和学习3台电镜的相关知识、电镜中心的相关规章及使用流程。

(2) 建立规范学生严格使用电镜的奖惩措施。对于失约、迟到、使用优盘考取数据、测样后不按实记录、将水及食物带入电镜室的测试人进行通报及警告处分；对于未经培训擅自使用电镜、误操作、违规操作造成仪器故障等问题,给予测试人暂停培训预约资格处分,并通知其课题组承担故障造成的相应费用等,保证学生在满足自己测试需要的同时,严格遵守电镜中心规章制度,积极谨慎地对待大型仪器的使用。

(3) 建立电镜仪器资料的记录及存档制度,如电镜购买前的可行性论证报告、购买合同,电镜安装调试后的技术参数、验收报告,随机带的仪器说明书、操作软件光盘等能够反映电镜仪器性能及技术参数的资料保存；日常温湿度记录、电镜使用状态、电镜故障及维修记录等电镜日常运行资料的记录保存；检测报告、校准报告、参与高校实验室分析测试比对活动等电镜出具的报告资料存档等。这些仪器档案资料的保存对充分发掘电镜仪器性能、减短仪器维修周期、有效开展测试及科研工作提供了强有力的保证。

5　优化组合,充分利用现有设备为科研服务

针对3台不同型号的透射电镜提供不同需求的测试以高效快捷地服务科研:HT7700型透射电镜配备可以一次性装3个样品的3头样品杆,TEM操作结果显示在电脑显示器上(代替了传统的荧光屏),可以在明亮的环境中实施操作,具有低倍率、大视野查找样品的优点,对于实验探索过程中制备的样品可以进行高效地查看和筛选；TecnaiG220型透射电镜主要用于材料类样品的形貌观察；而Tecnai G2F20型透射电镜则进行需要较强理论和技术水平的测试分析项目，如衍射花样、STEM暗场像、微区能谱分析、三维重构取图和解析等。3台透射电镜各司其职,安全正常运行,既能够向用户提供基本的检测结果,也能提供满足科研的高质量要求的测试。

6　结语

近几年来,电镜中心3台透射电镜满负荷运作,为校内外的科研服务及地方经济建设都起到了至关重要的推进作用,我们将在管理体制与运行、仪器维护与共享、人员引进与培养等方面进一步细化与规范,保证透射电镜这类大型仪器的开放使用工作更加完善。

References)

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Exploration and practice on management system of transmission electron microscopy

Tang Minghua, Guo Jun, Zhang Yong

(Analysis and Testing Center,Soochow University,Suzhou 215123,China)

Transmission electron microscopy (TEM) is a powerful tool for materials morphology,structure and composition analysis. In accordance with the characteristics of TEM instruments and the current management system,Electron Microscopy Center has well carried out the exploration and reform in the transformation of management mode,the implementation of the all-round opening mechanism,the establishment of the professional talent training base and the normalization of daily management system.

transmission electron microscopy; equipment management; management system

10.16791/j.cnki.sjg.2016.09.068

2016-03-17修改日期：2016-05-16

国家自然科学基金青年基金(21301333)

唐明华(1986—),女,山东烟台,硕士,实验师,主要研究方向为材料微观结构表征与分析

E-mail：mhtang@suda.edu.cn

郭军(1962—),女,吉林长春,硕士,教授,主要研究方向为材料微观结构表征与分析.

E-mail：guojun@suda.edu.cn

G271

A

1002-4956(2016)9-0256-03