溫州地區是輕工產品和小商品集群發展迅速的經濟區域,其中低壓電器、皮革、製筆、印刷、鞋服、汽配、泵閥、精細化工等領域在全國具有重要地位。掃描電子顯微鏡及其能譜儀等附件由於在介觀、微觀形貌的觀測與樣品快速定性、半定量分析的特點在實際工業生產中具有很高的運用價值,能夠成為高校與企業間合作的橋梁。
我們以溫州市作為國內珠光顏料主要生產基地(產量占全國60%以上)的有利條件,開展一係列校企合作、科研立項的活動就是一個非常好的實例。珠光顏料是在微米級的基材上包覆納米級氧化物顆粒組成的薄膜而形成的光學效應顏料,廣泛應用於汽車與工業塗料、建築裝飾塗料、塑料、橡膠、油墨與印刷、紙張與包裝材料、皮革及其製品、陶瓷與搪瓷、紡織品印花漿、化妝品等領域,以美化產品的外觀,提高產品的檔次,增加產品的附加值。珠光顏料基材的片徑為5~150μm之間,厚度一般小於1μm,所包覆的氧化物顆粒粒子一般小於50nm,包覆層厚度在50~300nm之間。珠光顏料基材與包覆層的厚度、氧化物包覆層粒子的大小、均勻性和致密度都對珠光顏料的光學性能有著至關重要的影響。因此,場發射掃描對珠光顏料進行微觀分析,獲取其微觀結構與宏觀性能之間的關係,對珠光顏料生產工藝的控製和調整、珠光顏料成品質量的監控都起到很大的作用。
近幾年來,以場發射掃描電鏡為橋梁的校企合作形成了雙贏局麵。一方麵,促進企業新產品研發、產業升級;另一方麵,給我們相關學科帶來4項省重大科研項目,十餘項其他項目,數十篇科研論文,6項發明專利,4項省、市科技進步獎等科研成果。
3 把握關鍵、注重細節,維護電鏡的良好運轉
儀器管理人員要真正“讀懂”儀器,既要掌握儀器的構造和工作原理,杜絕誤操作對儀器的損傷,還要注重細節、規範操作,以延長儀器工作的穩定期,保持儀器的高性能,減少儀器的維修保養費用。
3.1 儀器管理人員須有高度的工作責任心
高度的工作責任心是管理好場發射掃描電鏡的首要條件。我們在日常管理中,時刻關注儀器的運行狀況。每天對儀器的運行環境(水、電、氮氣、溫濕度等)、使用情況、故障現象及維修保養等都做詳細的記錄。編製儀器使用注意事項,製定嚴格的操作規程,對學生實行嚴格的考核後方允許其操作,從而保持儀器的良好運轉。
3.2 儀器管理人員須不斷鑽研、勇於創新
管理好場發射掃描電鏡不僅需要物理化學知識,還需掌握光學、電子、機械、材料等相關知識。儀器管理者不僅需要高度的工作熱情,還應具有鑽研探索精神。在多年的實踐中,我們通過向專家學習、與同行的探討,不斷增強對儀器的了解程度,從樣品的準備、測試參數的調整到儀器小故障的排除等各個方麵積累許多的經驗。比如,在珠光顏料包覆層厚度的測試中,我們通過樹脂包埋和液氮脆斷方法,獲得很好的效果。
3.3 科學使用儀器,實現減耗增效
大型儀器不僅自身價值高,其維護保養費用往往也是一筆不少的開支。場發射掃描電鏡等大型儀器功能利用須有科學維護策略。首先,科學使用儀器建立在規範化操作的基礎上,測試人員必須規範細心的操作,從而避免操作失誤對儀器造成物理構造、電子器件等的損傷。其次,要注重細節的處理,延長易損易耗件的壽命。比如說,通過室內溫濕度的控製,提高掃描電鏡的真空度;通過逐步增加加速電壓,減少對燈絲的衝擊,以延長燈絲的使用壽命;保持室內的清潔和循環冷卻水的潔淨,以延緩儀器整體的“衰老”等等。最後,在日常使用過程中,減少消耗品的使用。比如,在一個樣品台上粘貼更多的粉末樣品,可減少導電膠帶的用量;在噴金台上擺滿樣品,可以節約金(鉑金)箔的用量;集中進行能譜分析,減少液氮的使用量等等。
4 結語
場發射掃描電鏡是目前高校教學、科研工作中非常重要的一台大型儀器設備。正確合理地管理和使用這台儀器,一方麵能夠提高高校辦學質量、獲得良好的經濟效益和社會效益,另一方麵可以減少儀器維護保養費用,保持儀器的良好的運行狀態。我們的場發射掃描電子顯微鏡使用9年來,平均每年的維持費用不到儀器價值的1%(水電費沒有統計在內),這種以較小的代價獲得較大收益的方式,是大型管理中值得思考的方向。