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大型精密贵重仪器设备资源共享实践
http://www.media.edu.cn 2008-08-19 中国教育网络 作者:

大型精密贵重仪器设备是高校开展高水平科学研究和教学工作的关键支撑条件。为了促进大型仪器设备资源的共享共用,许多学校开展了积极的探索。目前,包括清华大学、北京大学、上海交通大学、浙江大学、中山大学等在内的一大批高校都在采取基金资助方式,开展校内的开放服务。

 

在长期的大型仪器开放服务实践中,各地区建立了一套有效的共享体系。例如,北京科研协作网采取开放机时补贴的方式,组织9所高校的32台仪器设备以及科研院所的68台仪器设备入网,进行区域服务。上海9所高校的31台仪器设备、武汉12所高校的30台仪器设备、广州7所高校的13台仪器设备均已参加到当地组织的仪器设备协作共用网,面向全国开放服务。

 

高校和地区的开放服务系统对本校、本地区的分析测试服务起到了十分明显的促进作用,其开放服务的理念得到各方面的认同与支持。

 

长期多方面、多层次的仪器设备共享体系的实践成果,以及地方政策法规的引导表明,打破单位界限、地域界限,打破狭隘意识和陈旧观念,建设开放、共享的服务体系,无论从发挥仪器设备效益出发,还是从支持教学创新、学术创新出发,都是十分必要的。资源共享系统通过网络化的服务系统开展工作,有效地利用优质的教育资源、先进的仪器设备和高水平的测试服务,有助于高水平教学科研的发展,也有助于落后地区教学、科研的跨越式发展。

 

高等学校仪器设备和优质资源共享系统正是在这样的大环境下得以立项建设,并将开展大型仪器设备条件建设,促进仪器开放共享作为其中的核心建设内容。

 

从校内到校外的开放服务

 

得到项目资助的138台大型仪器设备是高校大型仪器设备的中坚力量,颇具代表性。它们所表现出的不断扩大的对外开放服务的趋势表明,经过资源共享系统的支持和推动,开放服务,包括对校外的开放服务,已经成为实现大型仪器设备利用价值的先进理念。

 

一部分过去以对校内开放为主的仪器在项目建设的推动下,大幅度增加对外服务的机时,对外服务的意识也明显增强。例如华中科技大学的激光粒子测速仪,过去的年均对外服务只有200多小时,经过条件改造,注重对外宣传,扩大仪器的影响,并采取鼓励措施,以致2005年提高到450小时,增长约100%。

 

北京大学医学部为了提高Q-TOF等仪器的使用效率,利用四极杆-飞行时间串联质谱仪,免费举办各种形式的讲座和培训班,大力普及蛋白质组学及其相关的质谱和两维凝胶电泳实用实验技术,使广大的技术人员破除畏难情绪,帮助他们顺利启动了相关课题的研究。相应地,也促使Q-TOF等仪器使用机时数随之大增。

 

随着资源共享系统建设范围的扩大、内容的深入和机制的完善,势必有更多的大型仪器加入开放服务的行列,不断推动大型仪器资源共享达到新的高度。

 

“改造”推动技术创新

 

浙江大学的物理特性测量系统获得了资源共享系统的支持,在没有现成仪器可用的情况下,通过少量的投入,自行研制了Nernst效应测量系统。针对在强磁场系统中电流噪声较大的问题,本系统直接从探头引出信号线,减少了线路噪声,具有很高的灵敏度(~10nV),比现有PPMS的直流测量系统的灵敏度(~100nV)整整提高了一个数量级,因而获得了优质的Nernst信号,达到国际同类测量技术的先进水平,属国内首创。2005年仪器使用效率提高31.4%(仅Nernst效应、热电势测量机时数达400小时),有关论文已在国际著名刊物Phys.Rev.B等发表。

 

吉林大学D8C2面探衍射仪机组自主开发多功能自动旋转样品台及其操控系统,使仪器由组合化学专用的衍射仪升级为多功能衍射仪,大大扩展了仪器分析测试服务的范围。仅使用项目资助经费10万元,为学校节约了再购一台X射线衍射仪的经费,还增加了对外服务量。同时在升级改造的仪器上开展分析方法研究,已申请国家专利3项。

 

清华大学利用资源共享系统资助经费和自筹经费,对四立柱刚性液压伺服机进行了技术改造、研究,并开发新功能。为其增加动态数据采集系统,测量试件的局部变形,为高性能混凝土力学性能测试和复合材料抗坠毁结构试验研究等提供了更丰富的信息成果;开发出脆性材料混凝土二轴压(拉)压全曲线测试功能,达到同类仪器的国际先进水平。

 

对清华大学600兆脉冲傅立叶变换核磁共振谱仪,开发组采用了一种新的方法,对仪器的低温装置部分进行了改造。设计了不利用液氮蒸发直接冷却、具有连续工作能力的低温系统。其工作基本原理为:通过中间热交换系统,利用液氮间接地对空气进行冷却;再利用冷却空气冷却样品,并且通过控制仪表单元的负反馈系统对温度进行精确控制。同时采用压力反馈系统对整个系统的安全性进行监控。可以在恒定的低温下连续工作80小时以上,大大超出国外同类装置的技术水平。该成果已申请专利。

 

提高分析测试服务水平

 

上海复旦大学的二次离子质谱仪,是上海及周边地区仅有的一台。在项目经费支持下,性能得到了较为彻底的恢复和更新,以致其在对外、尤其是对企业服务中发挥很大作用。例如,上海合晶硅材料厂生产重掺As、Sb硅单晶产品过程中,在N型晶锭生长时混入了P型子晶,导致产品的P型杂质(B)含量骤升,成为废品。借助本仪器定量分析杂质B浓度的测试,及时发现了这一问题,及时防止了废品进入国际市场的下游企业,避免了恶性事故和巨额索赔的发生。

 

华东理工大学对转靶X射线多晶衍射仪进行改造,并利用改造的XRK原位反应装置为上海应用技术学院钼催化剂研究进行了升温加氢还原原位XRD检测,发现了氧化钼还原过程中的很多信息和条件,做出了很好的研究成果。

 

浙江大学透射电子显微镜改造后,在生物样品和材料样品观察分析、超薄切片样品制备的效率和质量上都得到很大提升。特别是电镜图像的CCD采集分析提高了整个电镜系统的档次,满足了广大教师和研究生的使用需求,同时还为研究生开设了“电镜技术”课程,培训硕士和博士研究生。

 

南京大学为时间分辨红外光谱仪新购置了ATR附件,并对电脑进行升级更新。开发组与南京大学化学化工学院中级化学实验室合作, 利用双方不同的红外样品测试附件,进行互换使用。双方的测试项目均由原来的3项增加到7项,且能开展单次、多次衰减全反射,漫反射,掠角反射,光声池,偏振等红外测试,增加了仪器的使用范围,仪器的常规功能得到了充分利用。

 

中山大学透射电镜配置能谱分析仪,可进行样品微区成分的定性、半定量分析以及元素面分布方面的分析。由于透射电镜空间分辨率较高,因此能谱对微区分析的范围可达0.5 nm。中国科学院武汉病毒研究所于2005年12月观察了某种导入病毒的磁小体的微观形貌,同时需要对粒径分布在5nm左右的磁小体进行成分测定。他们利用透射电镜能谱仪,准确地将电子束斑会聚于该微小颗粒上,从而获得高空间分辨率的能谱成分结果,解决了研究工作中的难点。同时运用能谱仪可判断所观察的颗粒是否为研究目标颗粒。科技交易有限公司为一批小于5nm的氧化钛做粒径大小分析。由于这些氧化钛颗粒为锐钛矿型的纳米颗粒,反差非常弱,在图片中只能隐约看到一些轮廓。在不能肯定这些就是所要观察的颗粒时,使用能谱仪对其进行成份分析,以此来监控所要研究的目标颗粒。根据能谱结果,很容易找到所要的颗粒,并对其进行粒径分析。

 

>>>  资源共享系统仪器设备条件建设“十一五”展望

 

“十五”期间,资源共享系统仪器设备条件建设任务取得的成果,为后续工作开展了一些有益的尝试和探索,奠定了继续发展的基础。

 

CERS项目管理者在总结“十五”建设经验的同时,也做好了“十一五”期间的建设规划:

 

第一,完善运行管理机制,利用已经建立的信息服务平台,开展服务管理与评价,以评促建,先评后建,通过评价大型仪器开放服务的效益,支持仪器进行建设,理顺评与建的关系。

 

第二,放宽思路,把“建”从条件改造扩展为仪器更新、条件改造、维修维护和日常运行多条途径,围绕促进开放服务,多方法开展工作。

 

第三,为了体现先评后建的思路,大力推进校级平台建设,尽快普及校级平台,并将其作为仪器加入共享系统,获得参评资格的前提条件。规模有限、没有校级平台的学校,则可以依托现有仪器设备管理系统开展服务。

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