基于信息化平台的场发射扫描电镜实验室管理

于 洋，陈 峰,2，李文洋

（1. 吉林大学 古生物学与地层学研究中心，吉林 长春 130026；2. 东北亚生物演化与环境教育部重点实验室, 吉林 长春 130026；3. 吉林大学 实验室与设备管理处，吉林 长春 130021）

随着国民经济和科研技术的快速发展，电子显微分析设备已成为许多行业开展微观物质形貌和化学组分分析的主要设备及重要手段[1]。由于扫描电子显微镜结构复杂，价格昂贵，这类大型仪器设备的综合管理要求管理人员专业化，管理制度规范化，管理方法科学化[2]。为适应当今高校实验室管理新要求，促进大型仪器设备开放共享，提高资源使用效益，我校以“服务教学科研、开放共享使用”为运行宗旨，建立了实验室综合管理平台和仪器设备共享平台。古生物学与地层学研究中心扫描电镜实验室自加入实验室综合管理平台和仪器设备共享平台以来，积极开展校内外服务，不断提高管理水平和仪器使用效益。

1 实验室体制建设

1.1 实验室管理制度

制度建设是管理工作的基础和保障。应该通过建章立制，加强对大型仪器设备的使用、管理、维护和保养[3]。实验室实行校、学院（中心、所、重点实验室）、实验室三级管理体制。严格遵守学校的《实验室安全管理办法》《实验室安全检查规定》《贵重仪器设备共享管理办法》等相关制度。同时结合实验室实际情况，制定了《管理人员岗位职责》和《实验室安全值日官检查制度》。

在安全管理方面，防火、防爆、防盗、防破坏的设备完好，制度上墙，逐级签订实验室安全责任书，对第一次进入实验室的各类实验人员进行安全知识教育，并定期开展安全检查。

在环境管理方面，房间门口挂有安全信息牌，针对危险源张贴有警示标识，有逃生路线图，室内装有监控。这些规章制度能够规范实验室的管理工作，明确仪器设备的管理职责，保障师生员工人身安全，维护教学科研工作的正常进行。

1.2 考核与激励制度

场发射扫描电镜属于大型精密仪器，组成复杂、价格昂贵，要求其管理者和使用者必须具有较高的科学技术素质与研究开发能力[2]。对实验技术人员的培训，按照我校《实验技术人员培训与职业规划工作实施办法》，分为岗前培训、专业技能培训、管理培训等3 类，校内办班、学术报告、交流论坛及校外派出等4 种形式。对实验技术人员的考核内容主要包括思想觉悟与政治素质、工作态度与工作纪律、实验服务与管理、实验室建设与管理、实验方法研究与仪器功能开发、学习培训与理论总结、工作效果与满意度等方面。通过培训规划与考核制度，使实验技术人员在职业操守、管理水平和专业技能等方面不断提高，进一步提升实验技术队伍素质，从而更好地履行实验教学、科学实验及实验室建设与管理等各项职责。

学校还制定了大型仪器设备效益核查制度，每两年进行一次，完成核查报告并于校内公示[4]。仪器设备测试费收入绝大部分由设备依托单位分配、使用，激发了实验技术人员工作热情，其余部分补充贵重仪器设备共享基金。共享基金可用于仪器设备大修补贴、相关人员业务培训，以及补充学校仪器设备开放共享平台建设等方面。共享基金的设立，为促进仪器设备开放共享、提高仪器设备使用效益、服务教学和科研提供了支撑。

2 基于实验室综合管理平台的人员培训

我校实验室综合管理平台，是基于实验室管理工作流程设计的，是为适应当今高校实验室管理新要求，采用新技术，并以新的工作理念设计开发的高校实验室综合管理平台。广大师生可利用平台方便、快捷地了解实验室情况，掌握相关政策法规、学习安全知识、参加业务培训。

场发射扫描电镜有很强的专业性，必须专人操作或经过严格培训的人员才能使用。而且扫描电镜属于射线装置，必须对实验人员进行安全教育。根据我校《实验室安全准入规定》，拟进入实验室进行实验的师生可进入实验室综合管理平台的安全学习考试系统进行在线学习和在线考试，在通过通识类和辐射类知识考核后，成绩合格者获得准入资格，在签订安全管理责任书和安全知识确认书后方可进行实验。操作规范培训以理论讲解和上机操作方式进行。理论讲解部分介绍扫描电镜的原理和结构，试样制备、图像分析，能谱仪工作原理和应用实例。上机操作部分学员在机组人员演示教学后进行实践操作，熟练掌握后方可独立测样。结合学科特点，在本科生中开设了“电镜能谱测试分析技术在地学上的应用”选修课，效果良好。

实验室综合管理平台的使用，大大增强了师生的安全意识，至今未发生安全事故。理论讲解和上机培训提高了师生的理论知识水平和动手能力，大大减少了因操作不当引起的仪器故障，提高了工作效率。

3 基于仪器设备共享平台的仪器使用

利用网络技术，建立信息化管理平台，加强大型仪器设备开放共享，提高使用效益，已成为当今科研院校的共识[2-7]。我校仪器设备共享平台是基于校园信息化管理，集信息化、自动化、网络化于一体的贵重仪器设备开放共享管理系统。可实时在线了解仪器设备开放共享政策规定、查询平台仪器设备信息、进行测试预约和计费结算。截至2019 年，平台录入仪器设备信息1088 台套、价值18.16 亿元，其中已开放共享345 台套，价值3.51 亿元。仪器种类有电镜类、能谱类、光谱类、质谱类、波谱类、色谱类、X 射线类、显微镜及图像分析、生化分离分析、热分析、测量计量及微加工类等多类贵重仪器。

我中心JSM-6700F 冷场发射扫描式电子显微镜于2016 年加入仪器设备共享平台，主要服务于地球科学领域的微区形貌和成分研究，年平均使用机时1000 h，年平均服务师生200 余人次。加入共享平台后，能够让更多的用户了解仪器的详细信息、所在实验室、开放方式和使用状态，根据实际需要进行预约，提高了便捷性。机组人员可以实时了解仪器的预约情况，根据用户需求准备材料，安排实验时间和维护保养计划，有序开展工作。仪器管理者可以利用共享平台进行数据统计分析，掌握仪器的工作状态，为制定管理方案提供依据。

以校内教师客户为例，共享平台上的扫描电镜送样检测工作流程见图1。校内教师客户登录共享平台，检索到本实验室扫描电镜，提交预约申请。仪器负责人登录共享平台进行审核，符合要求的申请予以通过，否则驳回申请并给出理由。申请通过的客户将待测样品送给机组人员，仪器负责人在平台上进行“送样接受”确认操作，分配测试任务给具体机组人员。客户按约定时间进行测试，测试结束后，机组人员将测试结果以拷贝CD 的形式提供给客户，并在平台上进行“原始记录登记”和“费用核定”。校内教师客户确认测试费用，并可提交测试评价。机组打印测试结算单交给客户，客户办理相关缴费业务，测试工作流程结束。

图1 共享平台上的扫描电镜送样检测工作流程

利用共享平台，提高了扫描电镜的利用率，不只校内用户，校外单位也可以通过共享平台预约实验。共享平台对实验进程记录详尽，反馈及时，实现了信息化管理。

4 仪器设备的维护保养

由于扫描电子显微镜是一台组成复杂、精密且价格昂贵的仪器，操作人员不仅要能够进行严格、正确的仪器操作，更需要对其进行细致的日常维护，以确保其处于良好的工作状态[8]。

实验室门口放置粘尘垫，进入实验室前必须换拖鞋，保持室内洁净。夏天开空调，冬天停暖气，使电镜室的温度始终维持在22±2 ℃，湿度40%～60%。场发射电镜需长期开机保持真空状态。如遇停电或维修等特殊情况，需提前关机，来电后及时开机。停电期间由不间断电源（UPS）给离子泵供电，UPS 连接的蓄电池每5 年要更换一次。每天工作前检查机械泵油液面，确保液面在油位刻度线的安全水平线上。若低于安全刻度线，应马上添加机械泵油。每天工作前检查氮气瓶气量，确保出气口压力指针处于0.45～0.55 MPa之间。压力低于2 MPa 时需更换氮气瓶，氮气瓶用铰链固定牢靠。定期查看循环水量以及洁净程度。若水量低于浮漂，及时补充去离子水。若发现水质污浊，应先关机，清洁水箱后再加入去离子水，有少许漂浮物时，可用滤网捞走。应定期清洗样品载样台、送样杆、喷金仪玻璃罩等易受污染的部件。应做好电离辐射监测，佩带个人剂量计，每季度由学校统一送检。

5 结语

扫描电镜实验室对外开放以来，为地学领域的许多重大课题及研究生论文提供了大量高质量的图像和数据[9-14]，对学科发展起到了重要的支撑作用。加入实验室综合管理平台和仪器设备共享平台以来，实验室管理更加规范，在科研和教学工作中发挥出最大的作用。