购置扫描电子显微镜可行性报告.doc

购置扫描电子显微镜申请报告一、绩效目标的合理规划海洋生物遗传资源重点实验室的建设定位于满足国家需求和学科发展需要，采取基础研究与应用基础研究相结合的原则，围绕海洋生物遗传资源可持续利用的主题，瞄准海洋生物技术发展前沿，重点开展养殖病毒病害和深海极端微生物的研究，揭示海洋生物之间相互作用的分子机理，采集、保藏生物基因资源，探索生物与环境的协同演化。实验室的建设目标是建立国家级具备国际竞争力的海洋生物遗传资源研究基地。拟购买的扫描电子显微镜将用于海洋微生物资源研究、深海微生物与环境协同演化研究、海洋生物细胞形态研究、古海洋生物研究、海洋鱼类研究、海洋生物分类研究、海洋生物病毒学研究、海洋生物资源的应用开发、海底土壤和矿物研究等重要方向和领域。预计仪器利用率将达1800小时/年，除本研究所自身使用以外，用户还包括厦门大学、集美大学、厦门市出入境检验检疫局、厦门环保局、厦门市水产养殖研究所、厦门海洋环境检测中心、厦门市水质监测站、福建省水产研究所、福建省海洋研究所、福建省亚热带植物研究所、厦门第一医院、中山医院等单位，涉及到生物、材料、环保、化工、食品、卫生、医学等各行业。本室现在从事的海洋生物活性物质研究、极端微生物适应性机理研究、工业化酶的应用研究、微生物与环境的协同演变、以及海洋环境微生物修复的技术研究与开发等等需要更进一步地拓宽加深，这些科研课题的深入开展在很大程度上依赖于该仪器的运用。仪器安装调试完之后，预计每周安排3-4天供本单位各研究课题组使用，1-2天对社会开放，供相关的企事业单位使用。由我方提供仪器操作、使用指导等优质服务。根据市场调查，该仪器及配套设备的市场价格为30万美元，折合人民币为240万，包括安装调试、技术培训、应用软件等。在 院士的带领下，我所由 名博士后、 名博士、 名硕士组成的研究团队在多个研究领域都获得了喜人的科研成果。本单位共有4000平方米的实验室，拟安排专门的实验室用于安置该仪器。我室现有生物、化学、电子、机电自动化等专业的高中低各层次的仪器设备专职管理人员5名，分管负责电子显微镜、流式细胞仪、DNA测序仪、深海微生物模拟培养系统、气相色谱-质谱联用仪、高效液相色谱仪等大型先进仪器。这些仪器目前运用充分，保养良好，为本室课题组的研究提供了良好的技术服务。该仪器投入使用后，他们也能够担负起该仪器的使用维护保养的职责，服务于广大的科学研究队伍。二、促进相关学科和科研的发展1）海洋微生物资源研究：海洋细菌是海洋生态系统中的重要环节。作为分解者它促进了物质循环；在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中，都起了重要作用。还有一小部分化能自养菌则是深海生物群落中的生产者。海洋细菌可以污损水工构筑物，在特定条件下其代谢产物如氨及硫化氢也可毒化养殖环境，从而造成养殖业的经济损失。但海洋微生物的颉颃作用可以消灭陆源致病菌，它的巨大分解潜能几乎可以净化各种类型的污染，它还可能提供新抗生素以及其他生物资源，因而随着研究技术的进展，海洋微生物日益受到重视。海洋中微生物的种类可能多达1000万，种群的丰富程度远远超出人类先前的认识，且大部分属于人类未知的品种。近日，来自美国、荷兰和西班牙科学家组成的一个研究小组，利用基因组测序的方法，通过分析从太平洋和大西洋海底不同地点采集到的海水样品后发现，平均每升海水中微生物的种类超过2万个，而早先的研究认为每升海水中微生物品种的数量应该介于1000和3000之间，鉴别、鉴定新的海洋微生物种类成了当今海洋生物研究领域的热门话题。另外，许多新的微生物品种是在海底火山附近的热液口发现的，且各处的品种存在很大的差异。在一些地方很罕见的微生物在另外的地方则极为常见，而且全球气候变化对微生物种群的分布也产生了影响。此研究对于海洋生物进化和海洋演化理论也具有重要的价值。海洋微生物种类繁多，个体微小且结构简单，如何才能快速有效地对它们进行鉴别分类？目前在海洋生物学研究中，多采用扫描电镜技术与分子生物学技术相结合，扫描电镜解决形态学的问题，在鉴别、分门、分类方面起到独一无二的作用，再结合分子生物学技术，使海洋生物学研究脱离了原来陈旧的研究方式，成为重要的生物学研究领域之一。2）海洋生物细胞形态研究：在海洋基础生物学研究领域中，细胞超微形态的研究占据着相当重要的地位，其中包括鱼虾贝类血细胞、动物精子及浮游藻等单细胞形貌的观察和研究。对于这些单细胞生物的研究在免疫学、发育生物学及饵料生物学等领域中也是相当重要的。扫描电子显微镜成为此类生物样品超微形态研究的必要工具。3）古海洋生物研究：各种生物都生活在特定的环境中，生物的结构和形态能反映不同生活环境的特征。生物的形态结构记录了气候的季节性变化。生物体中的氧同位素含量是可靠的地史温度计，而贝壳化石的蛋白质含量则反映古气候的湿度状况。一些化石的生长线上还储存有生物产卵期和古风暴频率的信息。在研究中必须依靠扫描电子显微镜来完成分类及鉴别工作。4）海洋鱼类研究：海洋是鱼类的主要栖息地，20世纪50年代以来，人们广泛应用扫描电子显微镜、卫星遥感等高新技术，对海洋鱼类的组织、生理和生态进行了大量研究，出版了一系列鱼类专著，对鱼类的生理、生态和遗传等方面进行了研究开发。5）海洋生物分类：电子显微镜的高精度分辨率，给研究生物细胞微结构提供了可能。目前使用电镜进行动植物的分类研究已很普遍。如Dodge，Taylor，Hallegraeff，福代康夫等，借助扫描电镜观察甲藻，进行较深入的分类研究。浮游甲藻细胞表面有各种各样花纹和微细结构。由于扫描电子显微镜的焦深是常规的光学显微镜不能达到的。所以，利用扫描电镜技术，能清晰地显示甲藻花纹和外形不同部位的形态结构，解决了因光学显微镜对甲藻结构分辨率不高，产生分类学混乱等问题。综上所述，海洋微生物资源研究、海洋生物细胞形态研究和古海洋生物研究等科研领域都与当今国际关注的环境资源、生态平衡、气候变化等研究密切相关，具有重大的学术价值、社会效益和经济效益。这些科研领域的发展均需要借助扫描电子显微镜来实现。扫描电镜高精度高分辨率的特点在此类研究中可以发挥其独特的作用，能够快速有效地解决许多其他科研设备无法解决的问题。三、国内现有设备的使用状况 目前市场上电镜厂商主要有日本日立（HITACHI）公司、荷兰FEI公司和日本电子（JOEL）公司三家。下面以日本日立公司的产品为例来说明情况。作为著名国际品牌企业的日立公司，在其涉及的各个领域都取得了令人瞩目的优异成绩，优秀的设计水平、高质量的加工能力和严格的质量管理体系是其一贯风格，所以，该公司生产的电镜一向也以高性能、高稳定性、低故障率和维护简易著称，该产品一直具有较好的口碑。国际上，世界级研究机构均配备了高端的扫描电子显微镜，大多数选择了日立，如美国国家卫生研究所、美国国家大气研究中心、英国爱丁堡大学生态研究所、日本国立环境研究所、中国国家纳米科学中心等。国内各大高等院校、研究机构、检验机构甚至企业内，随处可见扫描电子显微镜的身影，应用范围非常广泛，遍布了各个行业和领域，其中日立产品用户最多，清华大学材料学院、北京师范大学分析测试中心、中科院南海海洋研究所、中科院物理所、中科院化学所、中科院理化所、中科院上海微系统所、紫金山天文台、上海NEC、上海英特尔、深圳爱普生等，这些单位和企业借助日立扫描电镜获得了丰硕的研究成果和丰厚的利润。四、该型仪器设备的创新性、先进性和适用性扫描电镜主要是利用二次电子成像：由聚光镜和物镜组成的电子光学系统将电子枪发射出的电子聚集成一极细的电子束聚集于样品的表面，按顺序对样品表面进行逐行扫描，然后将样品表面发射出来的二次电子用检出器收集起来，再经视频放大形成图像信息，经显像管显示。和光学显微镜及透射电镜相比，扫描电镜具有以下特点：一、能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm80mm50mm；二、样品制备过程简单，不用切成薄片；三、样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察；四、景深大，图象富有立体感，扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍；五、图象的放大范围广，分辨率也比较高，可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围，分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm；六、电子束对样品的损伤与污染程度较小；七、在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。海洋生物的观察研究对象以不导电的为主，而非导电样品又是一般普通电镜所难以直接观察的，常规方法是进行表面喷涂处理。但是这样往往会掩盖了一些细微的关键形貌，日立高端扫描电子显微镜采用了偏压功能这项新技术从而克服了这个难题。日立产品采用低的加速电压（5kV以下），在获得尽可能多的表面形貌信息的同时，又减少了电子束对样品的破坏。用电镜观测样品的时候能不能看得清楚看得生动是很体现电镜水平的，现代论文的发表往往不满足于常规的形貌像了，还最好需要形貌像组分像及三维立体像的照片。而这些和BSE(背散射电子检测器)的好次是占主要作用的。日立高端扫描电镜已经由原先的单一检测器、2分割独立检测器发展到5分割的独立检测器了，这样使用者可以从5个方向得到更多更清晰的图像信息。设备自我保养的可行程度越来越受到重视。电镜中的光栏系统使用一定的时间后会由于电子的轰击受到污染，那时将严重影响到象散的调节，无法得到清晰的图象，此时必须对光栏进行拆洗。日立电镜采用聚光镜光阑长衬管安装方式（专利技术），使得用户在不拆卸镜体的情况下能自行清洗镜筒。有了这项技术后，我们可以不需要请厂家的工程师过来就可以自己对仪器进行保养，一方面节省了大量的维修费，另一方面避免了为等待厂家工程师过来而带来的不便。除了上述一些方面，我们在考察扫描电镜的时候，一些计算机控制方面的新技术也很重要，如TV扫描模式等独特的功能，图像捕捉功能，软件的操作界面，最好所有的功能一目了然；另外是否配有方便操作的手动旋钮；仪器上是否有作样导航功能和维护保养的3D指导软件，这些都能为电镜操作者，特别是初学者提供很大的指导和便利。日立高端扫描电子显微镜满足了以上条件，是最佳的选择。五、现有大型仪器的使用情况、绩效考核结果现有200万以上的大型仪器设备有JEM1230透射电子显微镜，BD流式细胞仪均以投入正常使用。电镜的使用率为1800小时/年，流式细胞仪为1200小时/年。目前电镜为海洋微生物菌种库提供了细菌的形态观测、病毒形貌观察及计数、免疫化学定位分析，同时为厦大，集大等单位提供植物组织切片，动物组织切片等材料的观察分析。流式细胞仪提供了海洋藻类分类和计数，虾血蓝细胞免疫分析，鱼虹彩病毒抗体研究等实验项目服务。六、仪器安装条件和技术队伍等配套支撑保障本仪器的安装要求为无震动、磁场等干扰，有液氮和不间断电源即可。本单位有4000平方米的实验室，拟安排专门的实验室用于安置该仪器。目前本室有220L液氮贮罐2个，液氮常年供应充足。不间断电源可及时配备。我室现有生物、化学、机电自动化等专业的高中低各层次的仪器设备专职管理人员5名，分管负责电子显微镜、流式细胞仪、DNA测序仪、深海微生物模拟培养系统、气相色谱-质谱联用仪、高效液相色谱仪等大型先进仪器。这些仪器目前运用充分，保养良好，为本室课题组的研究提供了良好的技术服务。该仪器投入使用后，他们也能够担负起该仪器的使用维护保养的职责，服务于广大的科学研究队伍。七、共建共享共用方案该仪器的购置费申请国家财政科教经费专项拨款，运行费用及安装调试费用由本单位承担。该仪器由本单位指定专人负责管理及维护。除本研究所自身使用以外，用户还包括厦门大学、集美大学、厦门市出入境检验检疫局、厦门环保局、厦门市水产养殖研究所、厦门海洋环境检测中心、厦门市水质监测站、福建省水产研究所、福建省海洋研究所、福建省亚热带植物研究所、厦门第一医院、中山医院等单位，涉及到生物、材料、环保、化工、食品、卫生、医学等各行业。八、购置和运行经费的合理性本仪器价格约为30万美元，折合人民币240万元，此价格为市场行情价。仪器运行只需要液氮和220V电源，费用低廉。易耗品为灯丝和胶带，每年投入折合人民币共约5千元，一般研究课题均能承担此运行费及后期投入费用。九、项目实施管理经过充分调查研究，市场上有多家公司的多种型号的扫描电子显微镜，但最能满足我所海洋微生物等研究的是日本日立公司（HITACHI）制造的高端扫描电子显微镜。当然，最终扫描电子显微镜将通过政府采购招标购进。我所计划由专人管理此项设备，每年定期维护。运行费用低廉，一般研究课题均能承担此运行费。预计仪器的使用率为1800小时/年以上，预期每年