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北京离子探针中心:共享创造奇迹

已有 2052 次阅读 2008-11-24 20:59 |个人分类:名记大作

——访北京离子探针中心负责人刘敦一

2001年,中国从澳大利亚购置了第一台二次离子探针(即SHRIMP II)设备,在不到5年的时间里,北京离子探针中心就跻身于世界最著名地质年代学实验室的行列。该中心坚持奉行“开放、共享、高效”的方针,其运行成效尤其令人印象深刻,与之合作者从世界各国纷至沓来。北京离子探针中心已成为国家大型科学仪器中心资源共享的典范,为中国科学仪器设备今后应如何运行树立了榜样。
 
——摘自美国《科学》杂志为祝贺杰出的科学家刘敦一教授70周年(2007)华诞专刊
 

国际著名SHRIMP技术专家Ian Williams与中心研究人员(右一为刘敦一)讨论SHRIMP技术问题。
 
 
  记者:李晓明
 
 
 
 
 
 
作为一名出色的锆石地质年代学家,他无疑是中国同位素地球化学的带头人。他领导在北京中国地质科学院建立了一座令人印象深刻的同位素地质实验室(热电离子固体源与气体质谱计),以及世界上运行最成功的实验室之一 ——二次离子探针质谱实验室(即北京离子探针中心)。
 
他就是刘敦一,2008年美国《科学》杂志为他的70岁生日献上了两期纪念专刊。
 
近日,本报记者就北京离子探针中心的现状及发展等问题,专访了刘敦一教授。
 
《科学时报》:北京离子探针中心发展非常快,现在已被誉为世界级的平台,这是怎么做到的?
 
刘敦一:总结起来无非是坚持高效、开放和大胆创新。按照科技部颁布的《国家大型科学仪器中心管理暂行办法》的规定,有关大型仪器运行效率的规定中,优秀的标准是1600小时/年。北京离子探针中心的高效就是——每天24小时、每周7天不间断地运行,年分析机时保持在7200小时左右,这是科技部要求的优秀标准的4倍,而且是世界上运行效率最高的一台SHRIMP。
 
提高效率非常关键。科技部1600小时的优秀标准,仅够实验室和挂靠单位本身使用。中心的做法是提高SHRIMP的运行效率,为国内外地学界提供3倍于本单位使用的机时,开放程度大大超出科技部规定的30%,达到70%。
 
高效运行为实验室带来了更多的经济收益。由于运行机时超额达4倍,因此去除成本后,实验室有较充裕的经费应付近期需要的部件更换和实验室条件的改善,形成了良性循环。
 
《科学时报》:中心5年多就成长为世界级平台的关键是什么?
 
刘敦一:开放和共享。开放是双赢的,不仅仅为学者们提供服务,而且也成为中心了解最新科技动态的窗口。开放应该是大型科学仪器中心作为科技平台的基本性质。
 
中心在挂牌之前已向国内外开放,巴西圣保罗大学教授柯尔丹尼(Umberto Cordani,原国际地质科学联合会主席)是第一个前来中心使用SHRIMP做实验的外国专家。就在中心挂牌后第一年里,就有7个国家的学者前来进行实验;另外,我国香港和台湾地区的学者也来中心进行实验,加上国内的几十位用户,中心一下子就热闹起来了。实验室在短短几个月内就为全世界所知。从那时起,合作协议就一个接一个地签订。小小的中心已和美、澳、法、意、加、蒙、俄和南非等国签订了合作研究协议。中心一步步融入了国际,过程很自然、进展非常快。一个实验室真正开放了,就是自己打开了步入国际的大门。
 
中心的研究人员、技术专家在疲于接待、辅导实验的同时,结交了大量的国内外同行专家,这其中有的是世界级大牌教授,从他们那里了解了最前沿的没有发表的学术进展和研究动向,并找到了合作伙伴。开放为我们自己的研究和技术专家提供了极好的发展机遇,所以说开放不仅是对外的,而且是双向的。
 
《科学时报》:您觉得在支撑中心走向高效、共享和开放的过程中,哪些人的因素很重要?
 
刘敦一:人才是中心最宝贵的财富。北京离子探针中心一贯强调科研与技术人才并重,并不拘一格地吸纳优秀人才。中心组建后很快便形成了一支由国际知名同位素地质学家带领的、老中青结合的优秀的研究人才队伍。
 
特别要强调的是,在中心的整个发展过程中技术专家的贡献十分突出。有了他们的聪明才智和辛勤努力,仪器才能不停地运行,给中外科学家提供了更多的创新机会,强化了中心实验室平台的能力。因此,实验室的能力主要取决于技术专家的能力。
 
《科学时报》:中心成立以来取得了哪些重要的研究成果?
 
刘敦一:SHRIMP II测定的锆石年代学结果具有直接的地质意义。国内外学者运用中心的SHRIMP II获得了丰富数据,并在自己的研究领域中应用,发表了大量文章。全国地学界应用中心的锆石定年数据在国际科学期刊上发表的论文数从2002年的4篇逐年倍增至2007年的46篇,以单台仪器的文章产出量计算,北京离子探针中心的SHRIMP已成为全世界第一。
 
在利用SHRIMP II取得的众多成果中不乏世界一流水平的研究成果。例如:中心与美国和澳大利亚合作,测定并发现了世界上第一颗老于43亿年又具有37亿年变质增生壳的最老锆石,这一成果对地球早期历史研究作出了突破性贡献。应用SHRIMP精确定年,测出了我国大别山超高压岩石变质演化的3个阶段并获得准确的时间,同时计算出超高压岩石由深部返回地表的折返速率,这是一项突破性的进展。在前寒武纪研究方面,由SHRIMP测定结果敲定前寒武纪孔兹岩系的年龄,这是构造演化研究中的一个重大进展。在扬子板块上的许多地点发现了老于33亿年的残留锆石,这是过去地质学家从未想到的,这将带来新的构造解释,进一步完善了我国鞍山地区太古宙演化研究。
 
在这些成果中,特别值得一提的是2005年底我们研发的离子探针远程共享控制系统(SROS,SHRIMP Remote Operation System)。通过这套系统可以实现在Internet公共网络环境下实时远程控制离子探针质谱仪、观测样品图像实时变化、在线获取试验数据、远程协同信息交流等远程实验功能,完成了离子探针质谱仪的远程共享,达到了亲临北京离子探针中心进行实验的效果,能够满足多个科学家异地实时进行协同实验、研究的需要,有效提升了离子探针质谱仪实验研究的水平,更好地实现了离子探针的开放、共享。迄今,中心先后在我国宜昌地质矿产研究所、巴西圣保罗大学、加拿大安大略省地质调查局和意大利米兰Bicocca大学建立了SROS远程工作站,并正式投入运转,多次成功开展了锆石样品远程定年工作。
 
2007年9月8日,澳大利亚Curtin科技大学SROS服务器系统正式开通面向中国地质学家的远程实验,在北京离子探针中心的网络虚拟实验室便可直接控制Curtin理工大学的SHRIMP II进行锆石定年,首次实现了我国科学家对澳大利亚科学仪器的远程控制和共享,开创了通过SROS系统远程共享国外科学仪器资源的先例。
 
据资料查新,这套在Internet公共网络环境下,以远程实时操作实验为目的大型科学仪器远程共享系统在国际上属首创。远端的科学家实时操控仪器进行科学实验,而不是让在仪器实验室的工作人员代劳,这是彻底的仪器远程共享,实验操作就如科学家亲临实验室一样;且系统支持多名科学家实时异地联合,使整个实验过程聚集多名科学家的智慧,这无疑提高了科学实验的水准,同时为异地团队联合研究创造了条件。
 
由于离子探针远程共享系统的研发和推广应用成功,科技部又批准了中心负责的新一轮项目“用于微束分析(探针类)的大型科学仪器远程共享公共服务系统”,旨在建立国家大型科学仪器网络虚拟实验室,支持横跨地球科学、材料科学、生命科学、医学和纳米技术等诸多学科领域的远程科学实验,进而建立以远程操作为主要手段的国家大型仪器虚拟中心。
 
《科学时报》:在实现中心快速发展的过程中,最主要的经验有哪些?
 
刘敦一:高效运行是获取更多科学效益、社会效益的基础,必须长期坚持。开放的大门是双向的,开放是双赢的措施。人才国际化有利于融入国际,并快速上升为国际水平。高度重视技术人员和技术工作是高效率的基本保证。摆正测试服务与科研、技术研究与地学研究的关系。远程控制系统为中心成为国际研究及实验共享平台提供了技术条件,为虚拟实验中心的建立奠定了技术基础。
 
北京离子探针中心的实践表明,以共建共享方式实现科技基础条件资源的共享,是我国目前在科研投入较少、科研机构条块分割的情况下,增强科研装备水平、提高科研资源的使用效率、促进科研机构和科研人员交流与协调的有效途径。


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