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2013
> 正文
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<p>支撐物質(zhì)科學(xué)前沿基礎(chǔ)研究 打造高端優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)平臺(tái)：走進(jìn)中山大學(xué)測試中心（策劃/新聞中心，測試中心 責(zé)任編輯/劉嘉 攝影/潘大衛(wèi)，郭中飛，劉嘉 設(shè)計(jì)/潘大衛(wèi) 采寫/朱琳，劉嘉）<br>【專題報(bào)道】打造高端優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)平臺(tái) 助力物質(zhì)科學(xué)前沿基礎(chǔ)研究——中山大學(xué)測試中心的技術(shù)世界。</p>
<p>我們要做的，是通過這期圖志帶您一起走進(jìn)測試中心，對(duì)里面的人和物做一個(gè)粗淺的了解。在逐步接近科學(xué)的過程中，探究靜謐和冰冷之下的嚴(yán)謹(jǐn)；在和那些默默堅(jiān)守、孜孜以求的技術(shù)人員交流的過程中，感受職業(yè)的神圣、學(xué)術(shù)的美好。 <br></p>
<p>測試中心的平臺(tái)架構(gòu)主要分為六大部分：表面與結(jié)構(gòu)分析平臺(tái)、材料微區(qū)分析平臺(tái)、無機(jī)與元素分析平臺(tái)、有機(jī)與藥物分析平臺(tái)、質(zhì)譜與生命分析平臺(tái)、質(zhì)量控制與業(yè)務(wù)管理平臺(tái)。對(duì)平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后的測試中心打破了學(xué)科之間的界限和壁壘，有效支撐化學(xué)、物理、生物、地理、藥學(xué)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)、海洋乃至人文等多學(xué)科領(lǐng)域，更好地發(fā)揮出大型儀器共享平臺(tái)、交叉學(xué)科平臺(tái)的作用。中心作為國家級(jí)資質(zhì)認(rèn)定（計(jì)量認(rèn)證）合格單位，可為社會(huì)提供具有證明作用的分析測試數(shù)據(jù)。在國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)2011年7月的復(fù)查評(píng)審中，專家組給予了充分肯定，認(rèn)為中山大學(xué)測試中心“組織機(jī)構(gòu)健全，質(zhì)量體系運(yùn)行正常。檢測人員操作熟練，原始記錄齊全，檢測結(jié)果正確。人員素質(zhì)高，分析測試能力強(qiáng)。儀器設(shè)備能滿足申請項(xiàng)目檢測能力的需要?！贝送?，中心的大部分儀器已加入“廣州地區(qū)科學(xué)儀器協(xié)作共用網(wǎng)”，面向廣東省內(nèi)各科研單位和高等院校所承擔(dān)的國家級(jí)和廣東省、廣州市級(jí)縱向研究課題提供分析測試服務(wù)。 <br></p>
<p>表面與結(jié)構(gòu)分析平臺(tái)目前擁有透射電子顯微鏡（TEM）（上圖左）、X-射線光電子能譜儀（XPS/ESCA）（上圖右）、顯微共焦激光拉曼光譜儀、掃描探針顯微鏡、傅立葉變換拉曼光譜儀、超薄冷凍切片儀等儀器。透射電子顯微鏡（TEM）可對(duì)樣品進(jìn)行微觀形貌和組成結(jié)構(gòu)的測試，是研究各種材料的超顯微結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系不可缺少的工具，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、物理、地質(zhì)學(xué)及金屬、半導(dǎo)體材料、高分子材料、陶瓷、納米材料等領(lǐng)域的科研與教學(xué)。此平臺(tái)另一臺(tái)重要儀器是顯微共焦激光拉曼光譜儀（Raman），主要通過探測分子的振動(dòng)光譜來研究物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，廣泛地應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、石油化工及公安司法等學(xué)科領(lǐng)域，特別適合于未知物的無損鑒定。 <br></p>
<p>材料微區(qū)分析平臺(tái)主要進(jìn)行各類材料表面形貌、微區(qū)結(jié)構(gòu)和元素成分、材料的物相和結(jié)構(gòu)分析?，F(xiàn)有X-射線粉末衍射儀、X-射線單晶衍射儀、熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡/X-射線能譜聯(lián)用儀/電子背散射衍射系統(tǒng)、微區(qū)X射線熒光光譜儀、電子探針等儀器。其中，X射線粉末衍射儀（上圖左）可進(jìn)行物相定性、晶型鑒別、小角散射、長周期測定、取向度測定、粉末結(jié)構(gòu)及其它參數(shù)測定，廣泛用于無機(jī)物、部分有機(jī)物、高分子、藥物、礦物等多晶樣品的分析；熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡（上圖右）可以進(jìn)行材料的顯微形貌觀察、顯微成分分析、顯微結(jié)構(gòu)等表征分析，在生物、地質(zhì)、醫(yī)學(xué)及金屬材料、高分子材料、化工原料、考古等領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。 <br></p>
<p>無機(jī)與元素分析平臺(tái)目前擁有等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP）、原子熒光光譜儀（AFS）、離子色譜儀、液相色譜儀、元素分析機(jī)等儀器。其中Vario EL cube CHNS元素分析儀（上圖左）用于測定樣品中C、H、N、S元素的含量，無論是較低的mg級(jí)范圍還是半常量范圍的樣品量，都能在同一臺(tái)儀器上測量，具有高精度、寬濃度動(dòng)態(tài)范圍及分析困難樣品的能力。等離子體原子發(fā)射光譜儀（上圖右）廣泛用于冶金、地質(zhì)、化工等行業(yè)中，對(duì)材料中的金屬元素和部分非金屬元素進(jìn)行定性定量分析，也用于環(huán)境監(jiān)測、動(dòng)植物、醫(yī)藥制品、食品、飲料等所含微量元素的測定。離子色譜儀廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、食品、醫(yī)藥等行業(yè)中的無機(jī)陰離子（如 Cl-，F(xiàn)-，Br-，NO3-，NO2-，SO42-，PO43-）、陽離子（如K+，Na+，Li+，Ca2+，Mg2+，NH4+）及有機(jī)酸的定性定量分析。 <br></p>
<p>有機(jī)與藥物分析平臺(tái)現(xiàn)有超導(dǎo)核磁共振譜儀（NMR）、傅立葉變換紅外光譜－紅外顯微聯(lián)用儀（FT-IR）、紫外可見光譜儀（UV-Vis）、差示掃描量熱儀、熱重－紅外聯(lián)用儀等先進(jìn)儀器。其中超導(dǎo)核磁共振譜儀廣泛用于有機(jī)物、無機(jī)物、聚合物結(jié)構(gòu)測定，分子結(jié)構(gòu)的相互作用研究，物質(zhì)的核磁特性研究和多種化學(xué)元素的同核、異核實(shí)驗(yàn)。在400兆赫茲超導(dǎo)核磁共振譜儀（上圖左）下可以進(jìn)行固體和凝膠類物質(zhì)高分辨NMR實(shí)驗(yàn)，完成生物微量樣品及其它半固體樣品檢測；500兆（上圖右）、600兆赫茲超導(dǎo)核磁共振譜儀可廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、制藥、食品、生命科學(xué)、生物工程等領(lǐng)域中化合物的結(jié)構(gòu)測定，對(duì)有機(jī)化合物、中草藥有效成分、合成高分子、金屬有機(jī)化合物及絡(luò)合物等進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，可為多肽、糖、酶、核糖核酸、纖維素等天然大分子的研究提供多種信息。 <br></p>
<p>質(zhì)譜與生命分析平臺(tái)目前擁有高分辨磁質(zhì)譜儀、低分辨EI質(zhì)譜儀、液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀、氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀、氣相色譜儀等儀器。軌道阱質(zhì)譜系統(tǒng)（上圖左）將新一代Thermo Scientific Velos Pro離子阱與最新高場Orbitrap技術(shù)相結(jié)合，該系統(tǒng)具有更高的分辨率、靈敏度、掃描速度以及更大的動(dòng)態(tài)范圍，其優(yōu)越的性能，使其廣泛應(yīng)用于綜合性蛋白質(zhì)組學(xué)（如Top-down分析、翻譯后修飾分析、蛋白質(zhì)鑒定、定量蛋白質(zhì)組學(xué)等）、代謝和代謝組學(xué)（如代謝產(chǎn)物的鑒定和修飾點(diǎn)的定位等）。一般的有機(jī)元素分析儀只能分析C、H、N、S元素，而運(yùn)用高分辨磁質(zhì)譜儀（上圖右）則能夠精確測出有機(jī)分子的分子量并定出分子式（幾乎覆蓋整個(gè)元素周期表），進(jìn)而推斷其部分甚至全部結(jié)構(gòu)。該平臺(tái)曾在“三聚氰胺事件”中起過重要作用，作為全國高校首批（全國共5家高校）被推薦的檢測機(jī)構(gòu)，參加了國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)組織的“乳品中三聚氰胺檢測”能力驗(yàn)證并獲得檢測資質(zhì)，奉獻(xiàn)了關(guān)懷，服務(wù)了社會(huì)。 <br></p>
<p>質(zhì)量控制與業(yè)務(wù)管理平臺(tái)主要負(fù)責(zé)測試中心的質(zhì)量體系建設(shè)、質(zhì)量管理和監(jiān)督，協(xié)助學(xué)校相關(guān)部門做好校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)工作，統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)測試中心校內(nèi)外檢測業(yè)務(wù)。為方便學(xué)校師生使用儀器、提高儀器的使用效率和管理水平，中心制定和完善測試流程指引，通過網(wǎng)上貴重儀器管理系統(tǒng)，提供包括儀器預(yù)約、網(wǎng)上填寫檢測任務(wù)單及支付測試費(fèi)用等功能在內(nèi)的各種人性化服務(wù)。中心獲得國家資質(zhì)認(rèn)證可對(duì)外開展的檢測項(xiàng)目包括：物質(zhì)鑒定（包括物質(zhì)成分、固體微區(qū)、物相及晶體結(jié)構(gòu)、熱分析）、藥品（藥物分析）、塑料（熱性能）等3 類共22項(xiàng)。此外，依托中心的技術(shù)力量和儀器設(shè)備，面向校內(nèi)外在檢測人員培訓(xùn)、儀器維修維護(hù)、新功能開發(fā)、分析測試技術(shù)咨詢等方面開展服務(wù)，成為中心向前發(fā)展的新的動(dòng)力。 <br></p>
<p>除了做好日常分析測試和儀器管理工作外，測試中心還結(jié)合自身的特點(diǎn)，鼓勵(lì)技術(shù)人員開展儀器新功能研發(fā)、測試技術(shù)攻關(guān)、測試方法研究等方面的拓展，形成了優(yōu)良的學(xué)術(shù)氛圍。在儀器新功能研發(fā)方面，張衛(wèi)紅老師和龔力老師在原有Renishaw顯微共焦激光拉曼光譜儀的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)組合外圍電學(xué)性能測試設(shè)備，搭建了可以同步測量拉曼光譜信號(hào)和光電導(dǎo)響應(yīng)的測試系統(tǒng)，達(dá)到了結(jié)構(gòu)表征與特性測試同步進(jìn)行的目的。謝方艷老師在光電子能譜真空電學(xué)性能測試系統(tǒng)的創(chuàng)新中，利用測試中心ESCA Lab250 X射線光電子能譜儀具有超高真空的特點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)并研制真空電學(xué)性能測試器件，通過外圍設(shè)備的購置與調(diào)試組合，搭建起光電子能譜儀真空電學(xué)性能測試系統(tǒng)；通過不同階段對(duì)樣品的測試，改進(jìn)了真空電學(xué)性能測試器件的設(shè)計(jì)與制作，完善了該裝置的可操作性和擴(kuò)展性。 <br></p>
<p>測試技術(shù)攻關(guān)方面也不乏生動(dòng)的事例。無機(jī)粉末材料包括枝晶、籠狀結(jié)構(gòu)等具有三維空間立體構(gòu)型的材料，是近年來材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)。材料的性能取決于其組織結(jié)構(gòu)，尤其取決于材料的微觀結(jié)構(gòu)。因此，如何把無機(jī)粉末材料制備成超薄切片在透射電鏡下觀察，是研究這些粉末材料的微觀結(jié)構(gòu)乃至材料性能的關(guān)鍵。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，摸索適宜的材料處理介質(zhì)、配比條件以及處理溫度等，一種合適的處理無機(jī)粉末材料的切片條件被江丹老師找到，超薄切片技術(shù)的探索改良，為探索材料的微觀結(jié)構(gòu)及其性能提供一種新方式，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。 <br></p>
<p>對(duì)測試方法進(jìn)行研究，是有效提升儀器使用效率和拓寬儀器檢測分析領(lǐng)域的必由之路。針對(duì)高分辨透射電鏡的高端應(yīng)用，在測試中心儀器方法研究基金的資助下，梁超倫老師進(jìn)行了兩項(xiàng)功能開發(fā)研究：針對(duì)透射電鏡高分辨像的襯度解釋及結(jié)果分析工作，開發(fā)了缺陷結(jié)構(gòu)的高分辨電子顯微像計(jì)算機(jī)模擬功能，建立了利用高分辨像模擬技術(shù)提取圖像結(jié)構(gòu)信息的分析方法。該方法揭示出在各種晶體缺陷附近偏離點(diǎn)陣位置的原子分布結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，可以達(dá)到正確評(píng)價(jià)納米材料微觀結(jié)構(gòu)中插入型缺陷、空位及位錯(cuò)等晶格畸變的缺陷信息。此外，為攻克取向連生納米結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)難題，他從電子衍射的精細(xì)結(jié)構(gòu)出發(fā)，開發(fā)出高階勞厄電子衍射斑點(diǎn)的分析方法，達(dá)到了在透射電鏡下取向連生納米結(jié)構(gòu)定性表征的目的。這些測試技術(shù)難題的解決，為我校物理、化學(xué)和地質(zhì)等學(xué)科多個(gè)課題組提供了高質(zhì)量的測試及結(jié)果分析。 <br></p>
<p>在開展實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員培訓(xùn)的同時(shí)，測試中心還定期參加和組織實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)。一方面，中心參加由教育部科技發(fā)展中心和國家計(jì)量認(rèn)證高校評(píng)審組組織的實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)，均獲得“滿意”結(jié)果，在綜合評(píng)分中名列前茅，彰顯了我校測試中心在無機(jī)元素分析、有機(jī)定量分析、未知物結(jié)構(gòu)鑒定、物相分析、電鏡等領(lǐng)域較強(qiáng)的綜合分析能力。另一方面，測試中心作為具體組織者，協(xié)助相關(guān)職能部門組織校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)，通過比對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室提交的檢測原始記錄、檢測報(bào)告進(jìn)行綜合評(píng)分，判定儀器檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。截止目前，三次校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)幫助各實(shí)驗(yàn)室有效發(fā)現(xiàn)和查找問題，大大促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)范化，進(jìn)而加強(qiáng)了我校實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍和實(shí)驗(yàn)室能力建設(shè)，提升了我校實(shí)驗(yàn)技術(shù)工作對(duì)教學(xué)科研的支撐作用。 <br></p>
<p>對(duì)待科學(xué)，且規(guī)于行。測試中心奉行“走出去，請進(jìn)來”的人才隊(duì)伍培養(yǎng)理念，重視和支持技術(shù)人員參與國內(nèi)外各種學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。近年來中心每年都派員參加在國（境）內(nèi)外的學(xué)術(shù)會(huì)議、行業(yè)交流及儀器用戶技術(shù)研討，并適時(shí)選派中青年骨干赴香港中文大學(xué)進(jìn)行專門的進(jìn)修培訓(xùn)。此外，測試中心積極配合學(xué)校職能部門強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)，截止2012年底，已舉辦三期實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員培訓(xùn)，內(nèi)容涉及紅外光譜檢測、掃描電子顯微鏡、液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用等儀器的操作技術(shù)和使用規(guī)范。培訓(xùn)采取專家授課、演示、研討、實(shí)驗(yàn)室操作等多種方式進(jìn)行，培訓(xùn)考核包括筆試和現(xiàn)場技能測試。這些培訓(xùn)，在提供專業(yè)知識(shí)更新、跟進(jìn)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的同時(shí)，也搭建了技術(shù)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)室管理的交流平臺(tái)，保證了實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍的可持續(xù)發(fā)展。 <br></p>
<p>測試中心對(duì)教學(xué)科研的支撐作用，還體現(xiàn)在人才培養(yǎng)工作方面。從一貫以來的支持和指導(dǎo)研究生開展高水平創(chuàng)新性研究工作，到開設(shè)“化合物結(jié)構(gòu)及成分的現(xiàn)代分析方法”、“物質(zhì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代分析方法”等研究生公選課，再到2000年12月與生命科學(xué)學(xué)院聯(lián)合組建“藥物分析學(xué)”碩士點(diǎn)并于2002年正式招生，測試中心都默默發(fā)揮著應(yīng)有的作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步，掌握前沿分析測試技術(shù)、通曉大型儀器維護(hù)管理的高級(jí)應(yīng)用型人才缺口突顯。2012年，測試中心及時(shí)抓住這一契機(jī)，開國內(nèi)之先河招收了首批“大型儀器測試與維護(hù)”工程碩士。研究生培養(yǎng)以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，以職業(yè)需求為目標(biāo)，以綜合素養(yǎng)和應(yīng)用知識(shí)與能力的提高為核心，實(shí)行基礎(chǔ)理論課程和實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)授課。在培養(yǎng)過程中，強(qiáng)調(diào)儀器操作實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)備維護(hù)的訓(xùn)練，注重培養(yǎng)研究生了解儀器分析領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平及其運(yùn)作的管理方式，通過參加實(shí)際物質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分分析測試的具體工作，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決儀器分析操作中的技術(shù)問題及儀器管理問題的能力?？梢院敛豢鋸埖卣f，中心引領(lǐng)著國內(nèi)分析測試行業(yè)人才培養(yǎng)的最前沿，為社會(huì)亟需的高級(jí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)進(jìn)行了有益的探索。 <br></p>
<p>當(dāng)我們準(zhǔn)備為專題收尾的時(shí)候，一組數(shù)據(jù)躍入眼簾：擁有大型分析測試儀器53臺(tái)，總價(jià)值逾8000萬元人民幣，其中價(jià)值超過100萬元的儀器就達(dá)23臺(tái)之多；擁有包括FEI Tecnai G2 F30透射電子顯微鏡在內(nèi)的尖端儀器；自2007年以來，中心儀器對(duì)師生發(fā)表SCI文章的年支撐比例最高達(dá)54.9%、平均達(dá)38.2%；2007至2011年，中心儀器獲廣州地區(qū)科學(xué)儀器協(xié)作共用網(wǎng)先進(jìn)機(jī)組一等獎(jiǎng)5臺(tái)次、二等獎(jiǎng)9臺(tái)次、三等獎(jiǎng)7臺(tái)次……這座看似平常的大樓里竟包含如此乾坤。這艘測試航母，助力學(xué)校物質(zhì)科學(xué)前沿基礎(chǔ)研究由此起飛。 <br></p>
支撐物質(zhì)科學(xué)前沿基礎(chǔ)研究 打造高端優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)平臺(tái)：走進(jìn)中山大學(xué)測試中心
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