【方法论】科研故事：常被轻视的方法研究

省部重点实验室

2012/04/25

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科研故事：常被轻视的方法研究

2012-04-22 22:14 来源：科学网作者：徐耀

科研浮躁的一个重要表现是，只重视实验结果（或者数据），而对获得这些结果（或者数据）的方法重视不够，所以经常对别人发表的好结果望洋兴叹，而不去下辛苦掌握些方法论。

举个例子，给定一层厚度在100-200纳米的有支撑透明光学薄膜，如何准确测量其厚度和光学参数（比如最根本的折射率和消光系数）？猛一看，这似乎根本不是个问题，甚至相关的商用仪器都有很多，但深入分析一下，事情就没有那么简单。原则上，厚度和折射率、消光系数等参数均可通过椭圆偏振仪（椭偏仪）一次性获得，如果是光谱扫描型椭偏仪，则薄膜的色散曲线都可以获得。但是椭偏仪测量基于物理模型，这些模型因物质而不同，对于实际工作中千变万化的薄膜材料和结构，要么物质特殊，要么结构特殊，只要不符合仪器的模型库，测量就无法进行，当然也可以自己建立物理模型，但这个就不是购买仪器的初衷了。所以，不能指望商用仪器解决一切，还是要自己掌握其中的方法论。

还是这个光学薄膜，我们建立了自己的方法论。首先，通过X射线反射谱准确测量薄膜的绝对物理厚度，这是不依赖于任何物理模型的，是由薄膜上下表面反射光干涉引起的，只要量出反射率曲线中相邻震荡峰的间隔就可以获得薄膜厚度。然后，以这个厚度为初始参数，对薄膜的透射谱进行拟合，以获得薄膜的光学参数。基于分光法的透射谱很准确，而透明基底会给椭偏仪测量带来额外误差，因此我认为对透射谱进行拟合要比依靠椭偏仪靠谱。利用透射谱拟合也要涉及几种色散模型，但这些模型是通用模型，与薄膜结构无关，经过对比研究后应该可以确定最适合的模型。在此基础上，我们可以对不同类型的薄膜区别对待，建立各自的测量方法。我们以前认为只要有了椭偏仪，薄膜测量就没问题了，没想到有了仪器，问题更多更让人烦恼，因为得到的数据常常超出正常。我们做的这些工作，不具备太多创新性，按理说不符合现在对科研的期待，但是我们掌握了方法，我认为这样的工作很有意义，一旦方法建立，就像给火车铺设了轨道。因此，仪器重要，方法论是发挥仪器作用的保障。

回过头来，我们为什么经常轻视甚至忽视方法论的研究呢？我认为原因有三。第一，科研考核注重结果的显示度，科研管理偏于目标管理，而非过程管理，科研人员只盯着最终数据。第二，科研人员眼界狭窄，方法论研究往往要深入理论，而理论是很多实验研究人员不愿意碰的。第三，谁都不是哪吒三头六臂，但科研合作不足使方法论研究难以开展。

我国目前花大量外汇购买的高精尖仪器很多了，但用得足、用得好的并不多，以至于功能闲置，造成极大浪费，其中对方法论的掌握不足大概是主要原因。因此，科研人员应该多关注方法论研究。