實驗室

實驗室

實驗室即進行試驗的場所,是科技的產出地,所以國家對試驗室投入非常大。現如今很多大學的實驗室都是老師與研究生日常工作研究的場所。進入二十世紀,各類物理實驗室如雨後春筍,研究工作廣泛開展。可以說,實驗室是科學的搖籃,是科學研究的基地。

基本信息

概念

實驗室實驗室是科學的搖籃,是科學研究的基地,科技發展的源泉,對科技發展起著非常重要的作用。在國際上享有盛譽的著名實驗室更被喻為科研領域的麥加,是科技工作者憧憬和跟隨的處所。這些實驗室往往代表了世界前沿基礎研究的最高程度,出生了一大批諾貝爾獎獲得者和擁有劃時期意思的科技立異成果,是開展高檔次學術交換的重要場合。

分類

實驗室按學科分類:生物類的實驗室
1.一般生物安全防護實驗室(不使用實驗脊椎動物和昆蟲)。
實驗室實驗室

2.實驗脊椎動物生物安全防護實驗室。
按歸屬分類:
一、第一類是樹立在大學裡面,從屬於大學或者是由大學代管的實驗室。例如:英國劍橋大學的卡文迪什實驗室,莫斯科大學的物理實驗室,荷蘭萊頓大學的低溫實驗室,英國曼徹斯特大學的物理實驗室,等等。
二、第二類實驗室屬於國家機構,有的甚至是國際機構。它們大多從事於基本計量,高精尖項目,超大型的研究課題,和國防軍事等任務。
三、第三類實驗室直接歸屬於工業企業部門,為工業技術的開發與研究服務。例如:貝爾實驗室和IBM研究實驗室。

二十世紀世界著名實驗室簡介

進入二十世紀,各類物理實驗室如雨後春筍,研究工作廣泛開展。可以說,實驗室是科學的搖籃,是科學研究的基地。下面選取若干有代表性的,對科學發展起過或正在起重要作用的物理實驗室,分別作些介紹。
第一類是建立在大學裡面,附屬於大學的實驗室。除了英國劍橋大學的卡文迪什實驗室以外,還可以舉出許多,其中著名的有莫斯科大學的物理實驗室,荷蘭萊頓大學的低溫實驗室,美國哈佛大學的傑佛遜(Jefferson)物理實驗室,加州伯克利分校的勞倫斯輻射實驗室,英國曼徹斯特大學的物理實驗室。它們大都以基礎研究為主,各有特長。例如:

一、荷蘭的萊頓低溫實驗室

二十世紀初,這個實驗室在昂納斯(K.Onnes)領導下,在低溫領域獨占鰲頭,最先實現了氦的液化,發現了超導電性,並一直在低溫和超導領域居領先地位。特別是它以大規模工業技術發展實驗室,開創了大科學的新紀元。荷蘭是一個工業小國,荷蘭萊頓低溫實驗室的經驗特別值得我們學習和借鑑。

二、美國加州大學

伯克利分校的勞倫斯輻射實驗室
它是電子直線加速器的發源地,創建於30年代,當時正值經濟蕭條時期,創建人勞倫斯以其特有的組織才能,充分發掘美國的人力、物力和財力,建起了第一批加速器。在他的領導組織下,實驗室成員開展了廣泛的科學研究,發現了一系列超重元素,開闢了放射性同位素、重離子科學等研究方向。它是美國一系列著名實驗室:Livermore,Los Alamos,Brookhaven等實驗室的先驅,也是世界上成百所加速器實驗室的楷模。
第二類實驗室屬於國家機構,有的甚至是國際機構,由好幾個國家聯合承辦。它們大多從事於基本計量,高精尖項目,超大型的研究課題,和國防軍事任務。例如:

三、德國的帝國技術物理研究所

(簡稱PTR)
帝國技術物理研究所建於1884年,相當於德國的國家計量局,以精密測量熱輻射著稱。十九世紀末該研究所的研究人員致力於黑體輻射的研究,導致了普朗克發現作用量子。可以說這個實驗室是量子論的發源地。

四、英國國家物理實驗室(簡稱NPL)

英國的國家物理實驗室,是英國歷史悠久的計量基準研究中心,創建於1900年。
1981年分6個部:即電氣科學、材料套用、力學與光學計量、數值分析與計算機科學、量子計量、輻射科學與聲學。
作為高度工業化國家的計量中心,與全國工業、政府各部門、商業機構有著廣泛的日常聯繫,對外則作為國家代表機構,與各國際組織、各國計量中心聯繫。它還對環境保護,例如噪聲、電磁輻射、大氣污染等方面向政府提供建議。英國國家物理實驗室共有科技人員約1000人,1969年最高達1800人。

五、歐洲核子研究中心(

簡稱CERN)
歐洲核子研究中心創立於1954年,是規模最大的一個國際性的實驗組織。它的創建、方針、組織、選題、經費和研究計畫的執行,都很有特點。1983年在這裡發現W±和Z0粒子,次年該中心兩位物理學家魯比亞和范德梅爾獲諾貝爾物理獎。
歐洲核子研究中心是在聯合國教科文組織的倡導下,由歐洲11個國家從1951年開始籌劃,現已有13個成員國。經費由各成員國分攤,所長由理事會任命,任期5年。下設管理委員會、研究委員會和實驗委員會,組織精幹,管理完善。人員共達6000人,多為招聘制。三十餘年來,先後建成質子同步回旋加速器、質子同步加速器、交叉儲存環(ISR)、超質子同步加速器(SPS)、大型正負電子對撞機(LEP)、並擁有世界上最大的氫氣泡室(BEBL)。
歐洲核子研究中心作為國際性實驗機構,擁有雄厚的財力、物力和技術力量。由於工作涉及許多國家和組織,在建設和研究中難免會出現種種矛盾和磨擦,但經過協商和合作,工作進行順利,龐大計畫都能按時兌現,接連不斷取得舉世矚目的成就(參見:高能物理,1985年第3期,第26頁)。
第三類實驗室直接歸屬於工業企業部門,為工業技術的開發與研究服務。其中最著名的有貝爾實驗室和IBM研究實驗室

六、貝爾實驗室

貝爾實驗室原名貝爾電話實驗室,成立於1925年,是一所最有影響的由工業企業經營的研究實驗室。主要宗旨是進行通訊科學的研究,有研究人員20000人,下屬6個研究部,共14個分部,56個實驗室,每年經費達22億美元,其中10%用於基礎研究。除了無線電電子學以外,在固體物理學(其中包括磁學、半導體、表面物理學)、天體物理學、量子物理學和核物理學等方面都有很高水平。在這個研究機構中擁有一大批高水平的科研人員,幾十年來獲得諾貝爾物理獎的先後有:發明電子衍射的戴維森,發明電晶體的肖克利、巴丁和布拉坦,發明雷射器的湯斯和肖洛,理論物理學家安德遜,射電天文學家彭齊亞斯和威爾遜。
貝爾實驗室的經驗很值得注意。工業企業對科學研究,特別是對基礎研究的重視;開發和研究二位一體;領導有遠見有魄力,善於抓住有生命力的新課題,這些都是有益的經驗。

七、IBM研究實驗室

IBM是International Bisiness Machines Corporation(美國國際商用機器公司)的簡稱,現已發展成為跨國公司,在計算機生產與革新中居世界領先地位。它創建於1911年,原名Computing-Tabulating-Recording Co.(C.T.R.),是由三家生產統計機械、時間記錄器的公司組成。這些公司分別創建於1889、1890、1891年。1984年底,IBM公司的雇員超過39000人,業務遍及130個國家。
IBM研究實驗室也叫IBM研究部,共有研究人員3500人,(還吸收許多博士後和訪問學者參加工作),專門從事基礎科學研究,並探索與產品有關的技術,其特點是將這兩者結合在一起。科學家在這裡工作,一方面推進基礎科學,一方面提出對實際套用有益的科學新思想。研究部下屬四個研究中心:
(1)在美國紐約的Thomas J.Watson研究中心。從事計算機科學、輸入/輸出技術、生產性研究數學、物理學、記憶和邏輯等方面的研究。其中物理學包括:凝聚態物理、超微結構、材料科學、顯微技術、表面物理、雷射物理以至天文學和基本粒子。
(2)在美國加州的Almaden研究中心。除了計算機科學以外,還進行高溫超導、電漿、掃描隧道顯微鏡和同步輻射等研究。
(3)瑞士Zurich研究中心。重點是雷射科學與技術,特別是半導體雷射器、光學儲存、光電材料、分子束外延、高溫超導、超顯微技術等方面,還進行信息處理等計算機科學研究。
(4)日本東京研究中心。內分計算機科學研究所、新技術研究所和東京科學中心,主要是結合計算機的生產和革新進行研究。
進入80年代,IBM研究中心成績斐然,兩屆諾貝爾物理獎都被它的成員奪得:一是因發明掃描隧道顯微鏡,賓尼格(G.K.Ginnig)與羅勒爾(H.Rohrer)共獲1986年諾貝爾物理獎的一半,二是因發現金屬氧化物的高溫超導電性,柏諾茲(J.G.Bednorz)和繆勒(K.A.Müller)共獲1987年獎。
三、國家實驗室是由國家直接投資數億建立(如建在華中科大校內的武漢光電國家實驗室投資4.8億),全國目前國家實驗室總共只有9個(包括北京正負離子對撞基地、華中科大的光電國家實驗室在內),國家實驗室代表國家最高水平,是按國際一流標準建立的,規模非常大,基本包括本學科領域所有研究方向,而且人員配備上要求面向國內外招聘最優秀的研究人員,直接參與國際競爭,往往是多學科交叉的創新平台;而國家重點實驗室是由國家評的,評上後以後每年可以從國家多拿些錢,全國有幾百個,而且研究方向比較窄。國家實驗室和國家重點實驗室是兩個完全不同的概念,不是一個重量級上的,五個國家重點實驗室也比不上一個國家實驗室

中國

簡介


家實驗室是由國家直接投資數億建立(如建在華中科大校內的武漢光電國家實驗室投資4.8億),全國國家實驗室總共只有9個(包括北京正負離子對撞基地、華
中科大的光電國家實驗室在內),國家實驗室代表國家最高水平,是按國際一流標準建立的,規模非常大,基本包括本學科領域所有研究方向,而且人員配備上要求
面向國內外招聘最優秀的研究人員,直接參與國際競爭,往往是多學科交叉的創新平台;而國家重點實驗室是由國家評的,評上後以後每年可以從國家多拿些錢,全國有幾百個,而且研究方向比較窄。國家實驗室和國家重點實驗室是兩個完全不同的概念,不是一個重量級上的,五個國家重點實驗室也比不上一個國家實驗室。

已經建成

中國已經建成的國家實驗室共有4個,分別是:
1.同步輻射國家實驗室中國科學技術大學(合肥
2.正負電子對撞機國家實驗室高能物理研究所(北京)
3.重離子加速器國家實驗室近代物理研究所(蘭州)
4.材料科學國家實驗室金屬研究所(瀋陽)

正在興建

已經批覆正在興建的國家實驗室有5個,分別是:
1.北京凝聚態物理國家實驗室中國科學院物理研究所
2.合肥微尺度物質科學國家實驗室中國科技大學
3.武漢光電國家實驗室華中科技大學等單位
4.清華信息科學與技術國家實驗室清華大學
5.北京分子科學國家實驗室北京大學、中國科學院化學研究所

其他

1海洋方面----青島海洋科學與技術國家實驗室
依託中國海洋大學、青島海洋研究所
2航空航天方面----航空科學與技術國家實驗室
依託北京航空航天大學
3人口與健康方面----重大疾病研究國家實驗室
依託中國醫學科學院
4核能方面----磁約束核聚變國家實驗室
依託中國科學院合肥物質科學研究院、西南核物理研究院
5新能源方面----潔淨能源國家實驗室
依託中國科學院大連化學物理研究所
6先進制造方面----船舶與海洋工程國家實驗室
依託上海交通大學
7量子調控方面----微結構國家實驗室
依託南京大學
8蛋白質研究方面----蛋白質科學國家實驗室
依託中國科學院生物物理研究所
9軌道交通方面--------現代軌道交通國家實驗室
依託西南交通大學
10農業方面----------現代農業國家實驗室
依託中國農業大學

重點

國家重點實驗室是依託一級法人單位建設、具有相對獨立的人事權和財務權的科研實體,作為國家科技創新體系的重要組成部分,是國家組織高水平基礎研究和套用基礎研究、聚集和培養優秀科學家、開展高層次學術交流的重要基地,實驗室實行“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制。國務院部門(行業)或地方省市科技管理部門是行政主管部門,實驗室依託單位主要以中科院各研究所、部屬高校、重點大學為主體;另有建在企業(中央企業為主體)的企業國家重點實驗室,有利於促進企業成為技術創新主體、提升企業自主創新能力、提高企業核心競爭力。

消毒方法

紫外法

紫外線(ultraviolet)是一種低能量的電磁輻射,可以滅多種微生物。其中,革蘭陰性菌最為敏感,其次是革蘭陽性菌,再次為芽孢,真菌孢子的抵抗力最強。紫外線的直接作用機制是通過破壞微生物的核酸及蛋白質等而使其滅活,間接作用是通過紫外線照射產生的臭氧殺死微生物。多種紫外線燈直接照射培養室(空氣、地面、工作檯表面等)進行消毒,用法簡便,效果好。

前沿實驗室前沿實驗室

紫外線的消毒同紫外線的輻射強度和照射劑量呈正相關,輻射強度隨距燈管的距離增加而降低,照射劑量和照射時間成正
比。因此,紫外燈同被照物之間的距離和照射時間要適合。如用離地面2m的30W紫外燈可以照射9m的房間,每天照射2~3小時,期間可間隔30分鐘。燈管
離地面2m以外時,要延長照射時間,2.5m以上則效果較差。紫外線照射工作檯面的距離不應超過1.5m,照射時間以30分鐘左右為宜。
紫外燈照射還受其他環境條件,如室溫和濕度、空氣清潔度、遮擋物、染菌量、紫外燈管的老化程度等影響。紫外線不僅對皮膚、眼睛有傷害,而且對培養細胞與試劑等也產生不良影響,因此,不能開著紫外燈工作。
臭氧發生器消毒法通過用波長低於200nm的紫外線照射普通空氣產生臭氧。當足夠的紫外線能量加給氧分子,氧分子就自由分裂成自由的單原子氧這些原子與其他氧分子碰撞產生臭氧分子。也是常用的方法,這個方法更加有效但是造價比較高。

CNAL

中國合格評定國家認可委員會(ChinaNationalAccreditationServiceforConformityAssessment,CNAS)是根據《中華人民共和國認證認可條例》的規定,由國家認證認可監督管理委員會批准設立並授權的國家認可機構,統一負責對認證機構、實驗室和檢查機構等相關機構的認可工作。
中國實驗室國家認可委員會(CNAL)是經中國國家認證認可監督管理委員會批准設立並授權,統一負責實驗室和檢查機構認可及相關工作的國家認可機構。成立於2002年7月,是在原國家技術監督局成立的實驗室國家認可組織――中國實驗室國家認可委員會(英文縮寫:CNACL)和原國家進出口商品檢驗局成立的進出口領域的實驗室和檢查機構能力資格認可的國家實驗室認可組織――中國國家出入境檢驗檢疫實驗室認可委員會(英文縮寫:CCIBLAC)的基礎上合併成立的。

安全

長期呆在實驗室的工作人員,安全很重要。以下是常見無機化學品中毒的處理方法。
一、強酸(致命劑量1毫升)
1).吞服時立刻飲服200毫升氧化鎂懸浮液,或者氫氧化鋁凝膠、牛奶及水等東西,迅速把毒物稀釋。然後,至少再食10多個打溶的蛋作緩和劑。因碳酸鈉或碳酸氫鈉會產生二氧化碳氣體,故不要使用。
2).沾著皮膚時
用大量水沖洗15分鐘。如果立刻進行中和,因會產生中和熱,而有進一步擴大傷害的危險。因此,經充分水洗後,再用碳酸氫鈉之類稀鹼液或肥皂液進行洗滌。但
是,當沾著草酸時,若用碳酸氫鈉中和,因為由鹼而產生很強的刺激物,故不宜使用。此外,也可以用鎂鹽和鈣鹽中和。
3).進入眼睛時撐開眼瞼,用水洗滌15分鐘。
二、強鹼(致命劑量1克)
1).吞食時立刻用食道鏡觀察,直接用1%的醋酸水溶液將患部洗至中性。然後,迅速飲服500毫升稀的食用醋(1份食用醋加4份水)或鮮橘子汁將其稀釋。
2).沾著皮膚時立刻脫去衣服,儘快用水沖洗至皮膚不滑止。接著用經水稀釋的醋酸或檸檬汁等進行中和。但是,若沾著生石灰時,則用油之類東西,先除去生石灰。
3).進入眼睛時撐開眼瞼,用水連續洗滌15分鐘。
三、氨氣
立刻將患者轉移到空氣新鮮的地方,然後,給其輸氧。進入眼睛時,將患者躺下,用水洗滌角膜至少5分鐘。其後,再用稀醋酸或稀硼酸溶液洗滌。
四、鹵素氣
把患者轉移到空氣新鮮的地方,保持安靜。吸入氯氣時,給患者嗅1∶1的乙醚與乙醇的混合蒸氣;若吸入溴氣時,則給其嗅稀氨水。
五、氰(致命劑量0.05克)
不管怎樣要立刻處理。每隔兩分鐘,給患者吸入亞硝酸異戊酯15~30秒鐘。這樣氰基與高鐵血紅蛋白結合,生成無毒的氰絡高鐵血紅蛋白。接著給其飲服硫代硫酸鹽溶液。使其與氰絡高鐵血紅蛋白解離的氰化物相結合,生成硫氰酸鹽。
1).吸入時把患者移到空氣新鮮的地方,使其橫臥著。然後,脫去沾有氰化物的衣服,馬上進行人工呼吸。
2).吞食時用手指摩擦患者的喉頭,使之立刻嘔吐。決不要等待洗胃用具到來才處理。因為患者在數分鐘內,即有死亡的危險。
六、二氧化硫、二氧化氮、硫化氫氣體
把患者移到空氣新鮮的地方,保持安靜。進入眼睛時,用大量水洗滌,並要洗漱咽喉。
七、砷(致命劑量0.1克)
吞食時,使患者立刻嘔吐,然後飲食500毫升牛奶。再用2~4升溫水洗胃,每次用200毫升。
八、汞(致命劑量70毫克(HgCl2))
飲食打溶的蛋白,用水及脫脂奶粉作沉澱劑。立刻飲服二巰基丙醇溶液及於200毫升水中溶解30克硫酸鈉製成的溶液作瀉劑。
九、鉛(致命劑量0.5克)
保持患者每分鐘排尿量0.5~1毫升,至連續1~2小時以上。飲服10%的右鏇醣酐水溶液(按每公斤體重10~20毫升計)。或者,以每分鐘1毫升的速度,靜脈注射20%的甘露醇水溶液,至每公斤體重達10毫升為止。
十、鎘(致命劑量10毫克)、銻(致命劑量100毫克)
吞食時,使患者嘔吐。

潔淨分類

潔淨實驗室分為

普通潔淨

實驗室與

生物安全

實驗室。普通潔淨普通潔淨實驗室中進行的實驗不具有傳染性,但要求環境對實驗本身不造成不良影響,因此實驗室內不設防護設施,而潔淨度必須達到實驗要求,所以要進行一下實驗室消毒。生物安全生物安全實驗室是具有一級防護設施的,可實現二級防護的生物實驗室。凡進行微生物學、生物醫學、功能實驗及基因重組等領域的科學實驗均需要生物安全實驗室。
生物安全實驗室的核心是安全,依據生物學危險程度劃為P1、P2、P3、P4四個等級。
P1實驗室適用於非常熟悉的病源,該病源不會經常引發健康成人疾病,對實驗人員和環境潛在危險小。在實驗中門應關閉,按普通微生物實驗進行操作;
P2實驗室適用於對人和環境有中度潛在危險的病源。限制進入實驗區域,可能發生氣溶膠的實驗應在Ⅱ級生物安全櫃中進行,同時應備有高壓滅菌器;
P3實驗室套用於臨床、診斷、教學、或者生產設施,在該級別中開展有關內源性和外源性病源的工作,若暴露而吸入該病
源會引發嚴重的可能致死的疾病。實驗室設雙重門或氣閘室和外部隔離的實驗區域,非本處工作人員禁止入內,實驗室內全負壓,使用Ⅱ級生物安全櫃進行實驗,以
高效過濾器把室內空氣過濾後排到室外;
P4實驗室比P3實驗室要求更嚴,有些危險的外源性病源,具備因氣溶膠傳播而致實驗室感染和導致生命危險疾病的高度
個體風險,有關工作應在P4實驗室中進行。採用獨立的建築物內隔離區和外部隔斷的構造,室內保持負壓,使用Ⅲ級生物安全櫃進行實驗,設定空氣隔斷裝置,淋
浴室,操作工作人員應穿防護服,非本處工作人員禁止入內。生物安全實驗室設計上的核心是動態隔離,排風措施是重點,強調就地消毒,重視潔污分流,防止意外
擴散,需要適度潔淨。

實驗室器材

實驗室器材分為很多種,其中安全及衛生用品對於實驗室十分重要。

為病理學家、組織學家以及研究人員提供一套完整的產品,能夠滿足他們在病例流程中每一步的需求。從試片製作和染色到成像和報告,我們的解決方法均能幫助提高工作流程的效率,讓患者更快地收到結果。

組織脫水機

包埋機

切片機

常規染色蓋片機

常規染色器

通過使用相關安全器材,可以達到以下幾點:

幫助保護實驗室人員—實用且有效的安全用品
快速處理滲漏或泄露—有效的化學性吸收產品
創造更好的工作環境— 例如個人煙霧監控器與柔和的護手霜

另外,更多非衛生用品的實驗室器材也要謹慎使用,才能夠保證實驗室安全。所以實驗室需向正規實驗用品店進行購買。

潔淨分類

潔淨實驗室分為普通潔淨實驗室與生物安全實驗室。

普通潔淨

普通潔淨實驗室中進行的實驗不具有傳染性,但要求環境對實驗本身不造成不良影響,因此實驗室內不設防護設施,而潔淨度必須達到實驗要求,所以要進行一下實驗室消毒。

生物安全

生物安全實驗室是具有一級防護設施的,可實現二級防護的生物實驗室。凡進行微生物學、生物醫學、功能實驗及基因重組等領域的科學實驗均需要生物安全實驗室。
生物安全實驗室的核心是安全,依據生物學危險程度劃為P1、P2、P3、P4四個等級。
P1實驗室適用於非常熟悉的病源,該病源不會經常引發健康成人疾病,對實驗人員和環境潛在危險小。在實驗中門應關閉,按普通微生物實驗進行操作;
P2實驗室適用於對人和環境有中度潛在危險的病源。限制進入實驗區域,可能發生氣溶膠的實驗應在Ⅱ級生物安全櫃中進行,同時應備有高壓滅菌器;
P3實驗室套用於臨床、診斷、教學、或者生產設施,在該級別中開展有關內源性和外源性病源的工作,若暴露而吸入該病源會引發嚴重的可能致死的疾病。實驗室設雙重門或氣閘室和外部隔離的實驗區域,非本處工作人員禁止入內,實驗室內全負壓,使用Ⅱ級生物安全櫃進行實驗,以高效過濾器把室內空氣過濾後排到室外;
P4實驗室比P3實驗室要求更嚴,有些危險的外源性病源,具備因氣溶膠傳播而致實驗室感染和導致生命危險疾病的高度個體風險,有關工作應在P4實驗室中進行。採用獨立的建築物內隔離區和外部隔斷的構造,室內保持負壓,使用Ⅲ級生物安全櫃進行實驗,設定空氣隔斷裝置,淋浴室,操作工作人員應穿防護服,非本處工作人員禁止入內。生物安全實驗室設計上的核心是動態隔離,排風措施是重點,強調就地消毒,重視潔污分流,防止意外擴散,需要適度潔淨。

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