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推動電鏡技術新發展看2020北京電鏡年會

2020.12.19

　　分析測試百科網訊 2020年12月19日，由北京理化分析測試技術學會電鏡專業委員會主辦的2020年度北京市電子顯微學年會隆重舉行。本次會議旨在推動北京及周邊省市廣大電子顯微學的學術及技術水平，促進電子顯微學工作者在材料科學、生命科學等領域的應用、發展和交流。本次會議共有近200人出席、參與。分析測試百科網作為會議支持媒體，為您帶來全程跟蹤報道。

　　北京理化分析測試技術學會秘書長桂三剛主持本次大會。

大會現場

中國疾病預防控制中心病毒所宋敬東副研究員

報告題目：新冠病毒的電鏡發現機器在人呼吸道上皮細胞內的超微病理損傷和形態發生

　　新冠病毒自1月開始肆虐全球，電鏡作為鑒定病毒的重要手段之一，在1月7日已經成功鑒定出該病毒。上呼吸道作為人體防御細菌、病毒入侵的第一道防線，研究其對新冠病毒的生理、病理反應有助于了解其入侵機理。團隊通過類器官模擬后，發現呼吸道有粘液產生，且上呼吸道表皮細胞纖毛擺動倒伏、消失，合胞體凋亡。相比其他病毒，新冠病毒復制快、滴度高、破壞力強，容易導致上皮細胞發生貫穿性破壞。通過形態學研究，團隊發現病毒利用粘液細胞形成病毒包含體，形成豆莢樣，隨粘液共同排出體外，是造成飛沫傳播的重要因素。

布魯克應用工程師陸暢

報告題目：高分辨EDS、EBSD解決方案

　　電鏡的信號是收集由電子束打到樣品表面后所產生的反射、散射、透射電子。其中EDS信號是來自樣品較深的散射電子信息，因此其分辨率相比較淺處的二次電子較低。然而，布魯克FlatQUAD采用平插式能譜設計，配合減低降低電壓技術，實現了掃描電鏡的高分辨分析。在透鏡方面，布魯克100-RT采用細管徑方式來提升立體角，進而優化檢出角，實現真原子級分辨率。對于EBSD分析，布魯克OPTIMUS TKD采用同軸設計，改善了花樣畸變問題，空間分辨率提高到1 nm，且對WD/DD不敏感，測試速度更快。

中國科學院電工研究所韓立研究員

報告題目：中國電子顯微鏡技術的發展及其前景分析

　　世界上第一臺電鏡發明于1931年，放大倍率16倍，發明人魯斯卡本人也獲得了諾貝爾獎。隨著電鏡技術的不斷進步、細分市場逐漸出現，人們推出了多種類型顯微鏡以適應需求的變化。中國第一臺電鏡誕生于1958年長春光機所，在1965年正式生產，但隨著時間的推移，我國電鏡研究長期停滯不前，與國際逐漸拉開距離。近年來，我國中科科儀、聚束科技、東方晶源、上海精測等廠商在電鏡領域已經實現了“零”的突破，并且在專業領域取得了一定成果。盡管已經取得了上述成果，但我國的電鏡事業仍步履艱難、處境困難，在高端產品領域處于真空狀態。其原因包括市場原因、企業自身原因、高校/科研機構原因以及政策等。作為電鏡行業的核心技術，韓立建議重視真空電子學等基礎學科的發展，建立產業鏈、生產高附加值零件等，縮短與國際產品的差距。

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天美高新市場副總監高敞

報告題目：日立多功能熱場掃描電鏡SU5000

　　日立全新一代熱場發射掃描電鏡SU5000繼承了日立半導體行業掃描電鏡CD-SEM高穩定性和易操作的特點，不僅具有強大的觀察分析能力，同時具有全新的操作體驗。SU5000配備的EM Wizard自動化軟件可實現自動對焦、無需設置參數即可獲得高質量圖片。此外，SU5000可配備SE探測器、BSE探測器、UVD探測器、頂位探測器、EBSD探測器、拉伸臺、加熱臺等附件，實現多角度、多功能分析。全新的multi-finder功能，方便快捷的尋找樣品。通過SU5000的實際應用案例，證實SU5000不僅性能強勁，豐富的配件也擴展了產品的應用領域和范圍。

日本電子應用工程陳青山

報告題目：日本電子電鏡技術新發展

　　JSM-IT800是日本電子最新推出的掃描場發射電鏡，采用浸沒式schott-plus場發射電子槍，在低加速電壓下也能獲得充足的入射電流。配合NEO Engine技術，在條件變更時也可以實現高分辨、自動化分析。產品配備的全新操作軟件以及SMILE VIEW Lab軟件，不僅實現高通量檢測，同時也便于數據的管理、導出與分析。豐富的配件可以實現樣品檢測的自動導航功能、低真空樣品檢測等。新型背散射探測器SBED響應性能優越，適用于低加速電壓下材料襯度像的采集，多用途背散射電子檢測器VBED適用于3D、凹凸等特色圖像的采集。JSM-IT800豐富的配件使其成為當前性能最為強大的微觀分析設備之一。

中國科學院生物物理研究所黃小俊

報告題目：生物成像中心冷凍電鏡技術支撐和技術創新

　　黃小俊介紹，中心定位于生命科學研究前沿，致力于實現對生物學對象從納觀尺度到介觀尺度的高分辨率三維成像技術，通過對生物超微高分辨率三維結構的研究來回答生命科學的關鍵問題。目前，中心集成了超分辨率光學顯微技術、低溫電子顯微技術、三維重構技術、低溫掃描微加工技術、單分子熒光成像技術、原子力顯微技術、光電關聯顯微成像技術以及一系列生物顯微成像樣品技術。例如中心利用低溫電鏡保障鎳鈦支持膜的研究，期間擴展了數據加速收集方式。在細胞器方面，中心研發了多種檢測策略，發明了連續切片技術并編寫相關采集軟件，同時也申請了相關ZL、實現了產品轉化。對于亞納米尺度檢測方面，中心研發了新型銅質載網，并申請了相關ZL。同時也研發了低溫冷凍樣品臺和轉化裝置——HOPE系統，實現了成果轉化。

蔡司應用工程師沙學超

報告題目：ZIESS Crossbeam Laser -從納米到毫米的多尺度表征與加工平臺

　　蔡司Crossbeam Laser通過飛秒激光提高速度，通過鎵離子（Ga+）束提高精度。蔡司最新發布的Ga FIB-SEM系統在使用時，蔡司Crossbeam Laser采用獨特架構，能夠對銅柱凸塊和硅通孔（TSV）等深埋封裝互連結構以及器件后道工序（BEOL）和前道工序（FEOL）結構進行快速截面，整個過程只需幾分鐘。與使用等離子體源的等離子體聚焦離子束技術（Plasma FIB）相比，在移除大范圍材料時，蔡司Crossbeam Laser的加工速度最高可提升50倍。飛秒激光的引入降低了熱效應，減小了樣品損傷，提高了加工精度高。

牛津儀器高級應用工程師徐寧安

報告題目：牛津儀器顯微分析技術新進展

　　牛津儀器在2020年發布了Symmetry S2 EBSD探測器、AZtecCrystal EBSD后處理軟件、Xplore緊湊型能譜儀及AZtecWave波譜儀。Symmetry S2 EBSD探測器是一款全能型EBSD探測器，其標定速度超過4500pps；擁有高達1244 x 1024像素分辨率；獨特的光纖板光學設計，使圖像畸變控制在亞像素范圍內；軟件控制的探測器傾轉，保證檢測結果準確、可靠。

　　AZtecCrysta是牛津最新發布的EBSD后處理軟件，與AZtec軟件系統一致的界面風格，完備的幫助系統和演示數據，新用戶可以迅速上手操作；采用四元數計算取向，結合多核處理器和多線程的優勢，出圖速度快；智能設計功能強大，不論初學者還是專家級用戶都能得心應手；支持HDF5通用格式，可以導出原始數據和計算后的數據，以便高階用戶做進一步分析處理。

　　Xplore緊湊型能譜儀針對臺式及緊湊型電鏡的特點進行了優化設計，體積小巧。Xplore緊湊型能譜儀有效晶體面積為30mm2，配置高通量處理器，最大計數率可以達到1,000,000cps。能量分辨率滿足國際標準ISO15632:2012的要求，在高達50,000cps的計數率條件下Mn Ka的能量分辨率優于129eV。此外，可實現實時譜圖和實時元素成像，內置Tru-Q?算法保證無標定量分析的準確性。

清華大學王宏偉教授

報告題目：中國冷凍電鏡技術在科研中的應用現狀分析

　　目前，冷凍電鏡已經進入原子分辨率，除了進行單顆粒成像分析外，也可以用于斷層結構重構分析。據統計，近年來使用冷凍電鏡技術發表的文章數量逐漸提升，高分辨解析物質結構的數量也迅猛增長。例如，人們利用單顆粒冷凍電鏡成功解析了TRPV1蛋白結構以及與辣椒素分析結合位點，成為近年來單顆粒冷凍電鏡應用技術的關鍵與爆發點。

　　據統計，自2015年以來，中國科研團隊在CNS上發表了110余篇物質三維結構研究成果。2020年，冷凍電鏡在新冠病毒研究中發揮了重要作用，不僅提供了精細的三維結構，同時也破解了病毒復制機制與感染機制，為人們尋找抑制病毒的進一步傳染立下了汗馬功勞。

　　在冷凍電鏡技術發展過程中，中國學者研發了基于石墨烯、鎳鈦合金冷凍樣品載網，編寫了冷凍電鏡的數據收集軟件、多個結構解析方法與算法。但我國仍需要加強硬件設備的自主創新開發，軟件算法原創性創新，顛覆性電子顯微學與成像理論等。

TESCAN中國區市場部經理顧群

報告題目：TESCAN新技術與應用

　　電鏡樣品在分析時，經常需要多種分析設備與方案，儀器間的配合、樣品轉移、制樣等過程對最終的檢測結果有重要的影響，任何一個環節出現問題將嚴重影響檢測的準確性。因此顯微分析綜合決方案成為解決上述問題的重要方法之一。TESCAN針對上述問題，推出了All-In-One綜合解決方案。在傳統電鏡產品上，TESCAN增加了FIB、TOF-SIMS、SEM-Raman等，極大的提升了掃描電鏡系統的原位綜合分析能力，做到所見即所得。事實證明，TESCAN All-In-One綜合解決方案不僅解決了儀器間配合問題，也豐富了樣品檢測手段，為用戶提供了全新的解決思路。

RMC公司產品經理韋術敏

報告題目：RMC動力超薄切片機最新進展

　　RMC作為超薄切片機發明者，擁有豐富的切片機產品線，所有產品采用模塊化設計，可進行本地化升級，無需重新采購。結合ZL動力切片技術，可以保證成品的穩定性，也可以根據需求進行個性化定制。韋術敏以ATUMtome連續超薄切片機為例，介紹了RMC公司切片機的實際使用情況。

北京工業大學閆鵬飛教授

報告題目：球差校正電鏡在二次電池材料失效分析及改性中的應用

　　二次電池又稱為可充電電池，根據使用的材料分為鎳氫、鋰離子、鈉離子電池等。層狀結構的氧化物正極材料是實現二次電池性能提升的關鍵材料，然而電池材料在循環過程中發生各種失效行為，不僅帶來電池性能的快速衰減也為安全性帶來隱患。失效分析又分為性能失效和安全性失效，其關鍵是對使用的材料進行失效分析。團隊利用電鏡對正極材料的層狀證及材料表面分析，發現表面相變層隨循環圈數增加而增厚，其原因是鋰離子的含量逐漸減少，過渡金屬元素有次序的躍遷，相變層從表面逐漸向內部擴散，但表面相變層對性能衰減不大。對于晶體材料衰退，晶體裂紋的產生導致電導率發生變化以及新界面的產生，對正極材料性能產生負影響。通過電鏡分析發現，裂紋的產生于晶內位錯產生、孿晶界帶裝裂紋、晶體熱分解有關。綜合分析來看，正極材料裂紋的產生可分為電解腐蝕、熱分解/相變、離子遷移分離三種。

徠卡高級應用工程師程路

報告題目：真空冷凍傳輸技術在電鏡制樣中的應用

　　徠卡在電鏡制樣技術方面處于領先地位，對于含水樣品，推薦使用自動臨界點干燥儀CPD300。對于需要冷凍升華干燥樣品，推薦使用ACE6000。對于真空冷凍傳輸，徠卡擁有全球獨有的VCT-500真空冷凍傳輸系統，滿足用戶不同的需求。EM VCT500，在對低溫樣品進行安全傳輸和轉移的同時，可以將常溫SEM升級為冷凍SEM，實現冷凍掃描觀察。當然，掃描不僅可以觀察表面，Leica冷凍斷裂鍍膜系統EM ACE600可以實現冷凍斷裂，將低溫樣品敲斷后鍍膜，通過EM VCT500即可轉移至Cryo SEM中進行冷凍斷面觀察，實現立體斷裂成像，極大擴寬了應用范圍。

阿美特克應用工程師袁昊

報告題目：直接探測技術與電鏡表征新可能

　　電鏡的信號捕獲過程包括光電信號轉換等，容易產生信號噪聲。直接探測器的發明避免了這一過程，對電鏡技術的發展帶來了革命性的變革。Clarity是阿美特克推出的全球首臺商用直接電子檢測探測器，專為電子背散射衍射（EBSD）設計。Clarity在用于低劑量樣品分析，直接探測器大幅減少了噪音信號的收集；在動態原位成像中，直接探測器不僅減少了噪音信號干擾，低電流的使用也提高了分析物品的種類；對大視野物品分析，直接探測器提高了高能量條件下分析速度與分辨率。對高聚物樣品來說，直接探測器可看到更多的樣品細節與相關元素。

中國科學院自動化研究所李琳琳

報告題目：電鏡三維重建技術在生物學中的應用

　　當前，樣品重構主要分為電子斷層重構、FIB-SEM重構、SBEM重構、ATUM-SEM重構、X射線斷層成像五種。針對不同成像需求，需要采用不同的技術。對于微觀腦成像方面，團隊建立了一站式、高通量成像平臺。通過超薄切片機制樣后，送入電鏡后利用自主研發的高速成像自動采集軟件收集數據。利用這套系統，團隊收集了斑馬魚、小鼠、果蠅腦部成像數據。包括神經元包體、樹突線粒體、海馬突觸、視葉區神經元等進行了成像分析。也對小鼠的腎臟、干燥超微結構進行重構。

賽默飛市場推廣部經理楊光

報告題目：賽默飛電鏡在材料和生命科學領域的最新研究進展

　　在材料領域，冷凍電鏡已經成為人們解析微觀結構必不可缺的手段。例如在300余個新冠病毒結構，近三分之一是通過冷凍電鏡進行解析。但上述工作成果是使用操作難度較大的高端電鏡完成的，對于入門使用者，賽默飛推出了Tundra。Tundra極大地簡化了冷凍電子顯微鏡的使用，讓任何經驗水平的研究員都能輕松操作。Tundra性能卓越，在100kV下分辨率達3?。對于樣品的制備，賽默飛推出了全套方案，實現從樣品制備到樣品自動化、全流程光電冷凍分析。配合Amira軟件，可進行樣品三維重構，以便發現新的生物結構及展現豐富的細節。

　　部分參展廠商：