掃描透射電鏡，不僅用好，還要好用

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發(fā)表時(shí)間：2019-11-05 14:50作者：武漢鑠思百檢測(cè)技術(shù)有限公司來源：鑠思百檢測(cè)

鑠思百檢測(cè)：“電鏡雖好，但價(jià)格昂貴，并不是每家研究機(jī)構(gòu)都能買得起。”近日，在2019年掃描電鏡及相關(guān)分析技術(shù)研討會(huì)上，部分與會(huì)學(xué)者表示，希望進(jìn)一步提高電子顯微鏡共享資源的利用率。

近年來，電子顯微術(shù)（電鏡）正廣已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、物理、能源、化學(xué)、化工、醫(yī)療、生物等研究領(lǐng)域。利用電子顯微術(shù)，研究者取得了一些重要進(jìn)展，也發(fā)現(xiàn)了一些問題

16世紀(jì)發(fā)明的光學(xué)顯微鏡可以將物體放大1500倍以上，微小的動(dòng)物、植物及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以清晰地顯示在鏡頭中。然而，隨著科學(xué)研究的需要，納米材料、新型半導(dǎo)體、疾病治療靶標(biāo)等光學(xué)顯微鏡下看不見的材料急需研究，這對(duì)顯微鏡提出了更高的要求

在二十世紀(jì)，電子顯微鏡的最大放大倍數(shù)超過1500萬倍，打開了通向微觀世界的大門。電子顯微鏡通常包括掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡。前者所呈現(xiàn)的圖像具有一定的立體性，用于觀察樣品的表面結(jié)構(gòu)；后者可直接獲得樣品的二維投影，用于分析樣品的晶體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

近年來，掃描透射電子顯微鏡（SEM）由于兼有TEM和SEM的功能而變得越來越重要最近清華大學(xué)化工系教授在2019年掃描透射電子顯微鏡及相關(guān)分析技術(shù)研討會(huì)上展示了一個(gè)典型的應(yīng)用

一般來說，國(guó)內(nèi)外石油工業(yè)從石油中提取化工產(chǎn)品，需要選擇催化劑來大大提高石油中低碳烯烴的收率。因此，研究小組通過stem觀察到，分子篩不同晶面的產(chǎn)物選擇性地控制了產(chǎn)物的進(jìn)出，通過對(duì)分子篩不同晶面產(chǎn)物的定向控制，可以獲得高選擇性的丙烯副產(chǎn)芳烴可減少5倍

目前，該技術(shù)已成功應(yīng)用于煤、甲醇等常用能源，促進(jìn)了煤制烯烴的產(chǎn)業(yè)化。如采用STEM技術(shù)，在甲醇制低碳烯烴成套工業(yè)化技術(shù)中（MTO，MTP），甲醇轉(zhuǎn)化率接近100%，低碳烯烴選擇性為90%。截至2017年底，MTP技術(shù)已達(dá)到全國(guó)烯烴生產(chǎn)能力的MTO/3以上

為了開展博士研究，經(jīng)常需要與北京大學(xué)、有色金屬研究院等單位預(yù)約電子顯微鏡。然而，這些電子顯微鏡的時(shí)間非常緊張，通常需要排隊(duì)等候周以上周以上，這影響了科學(xué)研究的進(jìn)展速度。

“一臺(tái)電鏡的價(jià)格動(dòng)輒幾百萬至上千萬，球差校正電鏡一般在兩千萬到三千萬之間，一個(gè)研究機(jī)構(gòu)很難覆蓋所有種類，半導(dǎo)體所安裝了掃描電鏡卻沒有透射電鏡，因此需要到其他單位借用，借用能夠解決問題，但時(shí)間的延誤也令科研人員惋惜。”寧靜探測(cè)理論

在使用電子顯微鏡的過程中，我們可以知道每個(gè)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)院都有什么樣的電子顯微鏡?！盀槭裁床唤⒁粋€(gè)科研資源共享平臺(tái)讓更多科研人員使用到這些電鏡呢？”zest檢測(cè)

2015年，要加快科研設(shè)施和儀器向社會(huì)開放，進(jìn)一步提高科技資源利用效率。

截至目前，公司已與35電鏡實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)多家實(shí)驗(yàn)室合作，成功幫助1500電鏡實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)多家單位連接檢測(cè)設(shè)備，其中電鏡實(shí)驗(yàn)室共享平臺(tái)是最重要的業(yè)務(wù)之一

“這歸功于視野開闊的院所企業(yè)，是他們勇于拿出大型儀器?！辫p思百檢測(cè)“對(duì)比我國(guó)擁有的電鏡總量和電鏡總需求，電鏡共享仍有巨大上升空間?？梢哉f，電鏡共享仍在走向公共化的路上。”

在2019年的掃描透射電子顯微鏡及相關(guān)分析技術(shù)研討會(huì)上，研究人員也提出了一個(gè)問題：“有先進(jìn)的電鏡，有高價(jià)值的樣品，但放在一起就是不能出結(jié)果，儀器與樣品不匹配影響著科研進(jìn)度?！?/p>

如果一個(gè)問題被提出，它就會(huì)被解決。從事電子顯微術(shù)20多年的研究人員白雪冬已經(jīng)從傳統(tǒng)的電子顯微術(shù)轉(zhuǎn)向各種原位電子顯微術(shù)設(shè)備的開發(fā)這些原位裝置不僅提高了樣品與儀器的匹配程度，而且可以在電子顯微鏡中對(duì)樣品進(jìn)行控制，獲得工作狀態(tài)下樣品結(jié)構(gòu)的演變，從而促進(jìn)了達(dá)成的科學(xué)目標(biāo)。

目前，包括掃描電鏡在內(nèi)的透射電鏡技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)正朝著多個(gè)方向發(fā)展。一個(gè)方向是追求高分辨率目前，300kV球差校正tem的最高分辨率為0.04nm他們使用聚光鏡球差校正技術(shù)和物鏡球差校正片技術(shù)，其中許多配備了雙球差校正片系統(tǒng)二是原位tem技術(shù)的發(fā)展，包括原位高溫、原位催化反應(yīng)、原位力學(xué)和多次原位觀察。三是通過超低電壓獲得高分辨率；四是超快電子顯微鏡技術(shù)的發(fā)展，配備了超快相機(jī)或電子槍和樣品超快控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了樣品變化過程中的超快信息采集和機(jī)理分析。

雖然歐美和日本已經(jīng)掌握了掃描透射電子顯微鏡系統(tǒng)的主要部分，使得電子顯微鏡的分辨率更高、穩(wěn)定性更強(qiáng)，但目前對(duì)電子顯微鏡及其附件的研究也呈現(xiàn)出一定的中國(guó)特點(diǎn)尤其是附件的效率“在研究過程中，要揚(yáng)長(zhǎng)避短，有所為有所不為，避免重復(fù)性工作，在有限時(shí)間、有限經(jīng)費(fèi)的支持下，爭(zhēng)取最大效率”，與國(guó)內(nèi)研究方向緊密結(jié)合。”

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