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推動(dòng)電鏡技術(shù)新發(fā)展看2020北京電鏡年會(huì)

2020.12.19

　　分析測(cè)試百科網(wǎng)訊 2020年12月19日，由北京理化分析測(cè)試技術(shù)學(xué)會(huì)電鏡專業(yè)委員會(huì)主辦的2020年度北京市電子顯微學(xué)年會(huì)隆重舉行。本次會(huì)議旨在推動(dòng)北京及周邊省市廣大電子顯微學(xué)的學(xué)術(shù)及技術(shù)水平，促進(jìn)電子顯微學(xué)工作者在材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用、發(fā)展和交流。本次會(huì)議共有近200人出席、參與。分析測(cè)試百科網(wǎng)作為會(huì)議支持媒體，為您帶來(lái)全程跟蹤報(bào)道。

　　北京理化分析測(cè)試技術(shù)學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)桂三剛主持本次大會(huì)。

大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

中國(guó)疾病預(yù)防控制中心病毒所宋敬東副研究員

報(bào)告題目：新冠病毒的電鏡發(fā)現(xiàn)機(jī)器在人呼吸道上皮細(xì)胞內(nèi)的超微病理?yè)p傷和形態(tài)發(fā)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(jīng)成功鑒定出該病毒。上呼吸道作為人體防御細(xì)菌、病毒入侵的第一道防線，研究其對(duì)新冠病毒的生理、病理反應(yīng)有助于了解其入侵機(jī)理。團(tuán)隊(duì)通過類器官模擬后，發(fā)現(xiàn)呼吸道有粘液產(chǎn)生，且上呼吸道表皮細(xì)胞纖毛擺動(dòng)倒伏、消失，合胞體凋亡。相比其他病毒，新冠病毒復(fù)制快、滴度高、破壞力強(qiáng)，容易導(dǎo)致上皮細(xì)胞發(fā)生貫穿性破壞。通過形態(tài)學(xué)研究，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)病毒利用粘液細(xì)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(yīng)用工程師陸暢

報(bào)告題目：高分辨EDS、EBSD解決方案

　　電鏡的信號(hào)是收集由電子束打到樣品表面后所產(chǎn)生的反射、散射、透射電子。其中EDS信號(hào)是來(lái)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(shè)計(jì)，配合減低降低電壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了掃描電鏡的高分辨分析。在透鏡方面，布魯克100-RT采用細(xì)管徑方式來(lái)提升立體角，進(jìn)而優(yōu)化檢出角，實(shí)現(xiàn)真原子級(jí)分辨率。對(duì)于EBSD分析，布魯克OPTIMUS TKD采用同軸設(shè)計(jì)，改善了花樣畸變問題，空間分辨率提高到1 nm，且對(duì)WD/DD不敏感，測(cè)試速度更快。

中國(guó)科學(xué)院電工研究所韓立研究員

報(bào)告題目：中國(guó)電子顯微鏡技術(shù)的發(fā)展及其前景分析

　　世界上第一臺(tái)電鏡發(fā)明于1931年，放大倍率16倍，發(fā)明人魯斯卡本人也獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。隨著電鏡技術(shù)的不斷進(jìn)步、細(xì)分市場(chǎng)逐漸出現(xiàn)，人們推出了多種類型顯微鏡以適應(yīng)需求的變化。中國(guó)第一臺(tái)電鏡誕生于1958年長(zhǎng)春光機(jī)所，在1965年正式生產(chǎn)，但隨著時(shí)間的推移，我國(guó)電鏡研究長(zhǎng)期停滯不前，與國(guó)際逐漸拉開距離。近年來(lái)，我國(guó)中科科儀、聚束科技、東方晶源、上海精測(cè)等廠商在電鏡領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“零”的突破，并且在專業(yè)領(lǐng)域取得了一定成果。盡管已經(jīng)取得了上述成果，但我國(guó)的電鏡事業(yè)仍步履艱難、處境困難，在高端產(chǎn)品領(lǐng)域處于真空狀態(tài)。其原因包括市場(chǎng)原因、企業(yè)自身原因、高校/科研機(jī)構(gòu)原因以及政策等。作為電鏡行業(yè)的核心技術(shù)，韓立建議重視真空電子學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)鏈、生產(chǎn)高附加值零件等，縮短與國(guó)際產(chǎn)品的差距。

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天美高新市場(chǎng)副總監(jiān) 高敞

報(bào)告題目：日立多功能熱場(chǎng)掃描電鏡SU5000

　　日立全新一代熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡SU5000繼承了日立半導(dǎo)體行業(yè)掃描電鏡CD-SEM高穩(wěn)定性和易操作的特點(diǎn)，不僅具有強(qiáng)大的觀察分析能力，同時(shí)具有全新的操作體驗(yàn)。SU5000配備的EM Wizard自動(dòng)化軟件可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦、無(wú)需設(shè)置參數(shù)即可獲得高質(zhì)量圖片。此外，SU5000可配備SE探測(cè)器、BSE探測(cè)器、UVD探測(cè)器、頂位探測(cè)器、EBSD探測(cè)器、拉伸臺(tái)、加熱臺(tái)等附件，實(shí)現(xiàn)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(shí)際應(yīng)用案例，證實(shí)SU5000不僅性能強(qiáng)勁，豐富的配件也擴(kuò)展了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。

日本電子應(yīng)用工程陳青山

報(bào)告題目：日本電子電鏡技術(shù)新發(fā)展

　　JSM-IT800是日本電子最新推出的掃描場(chǎng)發(fā)射電鏡，采用浸沒式schott-plus場(chǎng)發(fā)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(shù)，在條件變更時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)高分辨、自動(dòng)化分析。產(chǎn)品配備的全新操作軟件以及SMILE VIEW Lab軟件，不僅實(shí)現(xiàn)高通量檢測(cè)，同時(shí)也便于數(shù)據(jù)的管理、導(dǎo)出與分析。豐富的配件可以實(shí)現(xiàn)樣品檢測(cè)的自動(dòng)導(dǎo)航功能、低真空樣品檢測(cè)等。新型背散射探測(cè)器SBED響應(yīng)性能優(yōu)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(cè)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(dāng)前性能最為強(qiáng)大的微觀分析設(shè)備之一。

中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所黃小俊

報(bào)告題目：生物成像中心冷凍電鏡技術(shù)支撐和技術(shù)創(chuàng)新

　　黃小俊介紹，中心定位于生命科學(xué)研究前沿，致力于實(shí)現(xiàn)對(duì)生物學(xué)對(duì)象從納觀尺度到介觀尺度的高分辨率三維成像技術(shù)，通過對(duì)生物超微高分辨率三維結(jié)構(gòu)的研究來(lái)回答生命科學(xué)的關(guān)鍵問題。目前，中心集成了超分辨率光學(xué)顯微技術(shù)、低溫電子顯微技術(shù)、三維重構(gòu)技術(shù)、低溫掃描微加工技術(shù)、單分子熒光成像技術(shù)、原子力顯微技術(shù)、光電關(guān)聯(lián)顯微成像技術(shù)以及一系列生物顯微成像樣品技術(shù)。例如中心利用低溫電鏡保障鎳鈦支持膜的研究，期間擴(kuò)展了數(shù)據(jù)加速收集方式。在細(xì)胞器方面，中心研發(fā)了多種檢測(cè)策略，發(fā)明了連續(xù)切片技術(shù)并編寫相關(guān)采集軟件，同時(shí)也申請(qǐng)了相關(guān)ZL、實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。對(duì)于亞納米尺度檢測(cè)方面，中心研發(fā)了新型銅質(zhì)載網(wǎng)，并申請(qǐng)了相關(guān)ZL。同時(shí)也研發(fā)了低溫冷凍樣品臺(tái)和轉(zhuǎn)化裝置——HOPE系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化。

蔡司應(yīng)用工程師沙學(xué)超

報(bào)告題目：ZIESS Crossbeam Laser -從納米到毫米的多尺度表征與加工平臺(tái)

　　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(fā)布的Ga FIB-SEM系統(tǒng)在使用時(shí)，蔡司Crossbeam Laser采用獨(dú)特架構(gòu)，能夠?qū)︺~柱凸塊和硅通孔（TSV）等深埋封裝互連結(jié)構(gòu)以及器件后道工序（BEOL）和前道工序（FEOL）結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速截面，整個(gè)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(shù)（Plasma FIB）相比，在移除大范圍材料時(shí)，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(yīng)，減小了樣品損傷，提高了加工精度高。

牛津儀器高級(jí)應(yīng)用工程師徐寧安

報(bào)告題目：牛津儀器顯微分析技術(shù)新進(jìn)展

　　牛津儀器在2020年發(fā)布了Symmetry S2 EBSD探測(cè)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(cè)器是一款全能型EBSD探測(cè)器，其標(biāo)定速度超過4500pps；擁有高達(dá)1244 x 1024像素分辨率；獨(dú)特的光纖板光學(xué)設(shè)計(jì)，使圖像畸變控制在亞像素范圍內(nèi)；軟件控制的探測(cè)器傾轉(zhuǎn)，保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

　　AZtecCrysta是牛津最新發(fā)布的EBSD后處理軟件，與AZtec軟件系統(tǒng)一致的界面風(fēng)格，完備的幫助系統(tǒng)和演示數(shù)據(jù)，新用戶可以迅速上手操作；采用四元數(shù)計(jì)算取向，結(jié)合多核處理器和多線程的優(yōu)勢(shì)，出圖速度快；智能設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大，不論初學(xué)者還是專家級(jí)用戶都能得心應(yīng)手；支持HDF5通用格式，可以導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)和計(jì)算后的數(shù)據(jù)，以便高階用戶做進(jìn)一步分析處理。

　　Xplore緊湊型能譜儀針對(duì)臺(tái)式及緊湊型電鏡的特點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jì)數(shù)率可以達(dá)到1,000,000cps。能量分辨率滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO15632:2012的要求，在高達(dá)50,000cps的計(jì)數(shù)率條件下Mn Ka的能量分辨率優(yōu)于129eV。此外，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)譜圖和實(shí)時(shí)元素成像，內(nèi)置Tru-Q?算法保證無(wú)標(biāo)定量分析的準(zhǔn)確性。

清華大學(xué) 王宏偉教授

報(bào)告題目：中國(guó)冷凍電鏡技術(shù)在科研中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

　　目前，冷凍電鏡已經(jīng)進(jìn)入原子分辨率，除了進(jìn)行單顆粒成像分析外，也可以用于斷層結(jié)構(gòu)重構(gòu)分析。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)使用冷凍電鏡技術(shù)發(fā)表的文章數(shù)量逐漸提升，高分辨解析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)量也迅猛增長(zhǎng)。例如，人們利用單顆粒冷凍電鏡成功解析了TRPV1蛋白結(jié)構(gòu)以及與辣椒素分析結(jié)合位點(diǎn)，成為近年來(lái)單顆粒冷凍電鏡應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵與爆發(fā)點(diǎn)。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2015年以來(lái)，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在CNS上發(fā)表了110余篇物質(zhì)三維結(jié)構(gòu)研究成果。2020年，冷凍電鏡在新冠病毒研究中發(fā)揮了重要作用，不僅提供了精細(xì)的三維結(jié)構(gòu)，同時(shí)也破解了病毒復(fù)制機(jī)制與感染機(jī)制，為人們尋找抑制病毒的進(jìn)一步傳染立下了汗馬功勞。

　　在冷凍電鏡技術(shù)發(fā)展過程中，中國(guó)學(xué)者研發(fā)了基于石墨烯、鎳鈦合金冷凍樣品載網(wǎng)，編寫了冷凍電鏡的數(shù)據(jù)收集軟件、多個(gè)結(jié)構(gòu)解析方法與算法。但我國(guó)仍需要加強(qiáng)硬件設(shè)備的自主創(chuàng)新開發(fā)，軟件算法原創(chuàng)性創(chuàng)新，顛覆性電子顯微學(xué)與成像理論等。

TESCAN中國(guó)區(qū)市場(chǎng)部經(jīng)理顧群

報(bào)告題目：TESCAN新技術(shù)與應(yīng)用

　　電鏡樣品在分析時(shí)，經(jīng)常需要多種分析設(shè)備與方案，儀器間的配合、樣品轉(zhuǎn)移、制樣等過程對(duì)最終的檢測(cè)結(jié)果有重要的影響，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題將嚴(yán)重影響檢測(cè)的準(zhǔn)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(duì)上述問題，推出了All-In-One綜合解決方案。在傳統(tǒng)電鏡產(chǎn)品上，TESCAN增加了FIB、TOF-SIMS、SEM-Raman等，極大的提升了掃描電鏡系統(tǒng)的原位綜合分析能力，做到所見即所得。事實(shí)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(cè)手段，為用戶提供了全新的解決思路。

RMC公司產(chǎn)品經(jīng)理韋術(shù)敏

報(bào)告題目：RMC動(dòng)力超薄切片機(jī)最新進(jìn)展

　　RMC作為超薄切片機(jī)發(fā)明者，擁有豐富的切片機(jī)產(chǎn)品線，所有產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)，可進(jìn)行本地化升級(jí)，無(wú)需重新采購(gòu)。結(jié)合ZL動(dòng)力切片技術(shù)，可以保證成品的穩(wěn)定性，也可以根據(jù)需求進(jìn)行個(gè)性化定制。韋術(shù)敏以ATUMtome連續(xù)超薄切片機(jī)為例，介紹了RMC公司切片機(jī)的實(shí)際使用情況。

北京工業(yè)大學(xué) 閆鵬飛教授

報(bào)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(yīng)用

　　二次電池又稱為可充電電池，根據(jù)使用的材料分為鎳氫、鋰離子、鈉離子電池等。層狀結(jié)構(gòu)的氧化物正極材料是實(shí)現(xiàn)二次電池性能提升的關(guān)鍵材料，然而電池材料在循環(huán)過程中發(fā)生各種失效行為，不僅帶來(lái)電池性能的快速衰減也為安全性帶來(lái)隱患。失效分析又分為性能失效和安全性失效，其關(guān)鍵是對(duì)使用的材料進(jìn)行失效分析。團(tuán)隊(duì)利用電鏡對(duì)正極材料的層狀證及材料表面分析，發(fā)現(xiàn)表面相變層隨循環(huán)圈數(shù)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(nèi)部擴(kuò)散，但表面相變層對(duì)性能衰減不大。對(duì)于晶體材料衰退，晶體裂紋的產(chǎn)生導(dǎo)致電導(dǎo)率發(fā)生變化以及新界面的產(chǎn)生，對(duì)正極材料性能產(chǎn)生負(fù)影響。通過電鏡分析發(fā)現(xiàn)，裂紋的產(chǎn)生于晶內(nèi)位錯(cuò)產(chǎn)生、孿晶界帶裝裂紋、晶體熱分解有關(guān)。綜合分析來(lái)看，正極材料裂紋的產(chǎn)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(jí)應(yīng)用工程師程路

報(bào)告題目：真空冷凍傳輸技術(shù)在電鏡制樣中的應(yīng)用

　　徠卡在電鏡制樣技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，對(duì)于含水樣品，推薦使用自動(dòng)臨界點(diǎn)干燥儀CPD300。對(duì)于需要冷凍升華干燥樣品，推薦使用ACE6000。對(duì)于真空冷凍傳輸，徠卡擁有全球獨(dú)有的VCT-500真空冷凍傳輸系統(tǒng)，滿足用戶不同的需求。EM VCT500，在對(duì)低溫樣品進(jìn)行安全傳輸和轉(zhuǎn)移的同時(shí)，可以將常溫SEM升級(jí)為冷凍SEM，實(shí)現(xiàn)冷凍掃描觀察。當(dāng)然，掃描不僅可以觀察表面，Leica冷凍斷裂鍍膜系統(tǒng)EM ACE600可以實(shí)現(xiàn)冷凍斷裂，將低溫樣品敲斷后鍍膜，通過EM VCT500即可轉(zhuǎn)移至Cryo SEM中進(jìn)行冷凍斷面觀察，實(shí)現(xiàn)立體斷裂成像，極大擴(kuò)寬了應(yīng)用范圍。

阿美特克應(yīng)用工程師袁昊

報(bào)告題目：直接探測(cè)技術(shù)與電鏡表征新可能

　　電鏡的信號(hào)捕獲過程包括光電信號(hào)轉(zhuǎn)換等，容易產(chǎn)生信號(hào)噪聲。直接探測(cè)器的發(fā)明避免了這一過程，對(duì)電鏡技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了革命性的變革。Clarity是阿美特克推出的全球首臺(tái)商用直接電子檢測(cè)探測(cè)器，專為電子背散射衍射（EBSD）設(shè)計(jì)。Clarity在用于低劑量樣品分析，直接探測(cè)器大幅減少了噪音信號(hào)的收集；在動(dòng)態(tài)原位成像中，直接探測(cè)器不僅減少了噪音信號(hào)干擾，低電流的使用也提高了分析物品的種類；對(duì)大視野物品分析，直接探測(cè)器提高了高能量條件下分析速度與分辨率。對(duì)高聚物樣品來(lái)說(shuō)，直接探測(cè)器可看到更多的樣品細(xì)節(jié)與相關(guān)元素。

中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所李琳琳

報(bào)告題目：電鏡三維重建技術(shù)在生物學(xué)中的應(yīng)用

　　當(dāng)前，樣品重構(gòu)主要分為電子斷層重構(gòu)、FIB-SEM重構(gòu)、SBEM重構(gòu)、ATUM-SEM重構(gòu)、X射線斷層成像五種。針對(duì)不同成像需求，需要采用不同的技術(shù)。對(duì)于微觀腦成像方面，團(tuán)隊(duì)建立了一站式、高通量成像平臺(tái)。通過超薄切片機(jī)制樣后，送入電鏡后利用自主研發(fā)的高速成像自動(dòng)采集軟件收集數(shù)據(jù)。利用這套系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)收集了斑馬魚、小鼠、果蠅腦部成像數(shù)據(jù)。包括神經(jīng)元包體、樹突線粒體、海馬突觸、視葉區(qū)神經(jīng)元等進(jìn)行了成像分析。也對(duì)小鼠的腎臟、干燥超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)。

賽默飛市場(chǎng)推廣部經(jīng)理楊光

報(bào)告題目：賽默飛電鏡在材料和生命科學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展

　　在材料領(lǐng)域，冷凍電鏡已經(jīng)成為人們解析微觀結(jié)構(gòu)必不可缺的手段。例如在300余個(gè)新冠病毒結(jié)構(gòu)，近三分之一是通過冷凍電鏡進(jìn)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(duì)于入門使用者，賽默飛推出了Tundra。Tundra極大地簡(jiǎn)化了冷凍電子顯微鏡的使用，讓任何經(jīng)驗(yàn)水平的研究員都能輕松操作。Tundra性能卓越，在100kV下分辨率達(dá)3?。對(duì)于樣品的制備，賽默飛推出了全套方案，實(shí)現(xiàn)從樣品制備到樣品自動(dòng)化、全流程光電冷凍分析。配合Amira軟件，可進(jìn)行樣品三維重構(gòu)，以便發(fā)現(xiàn)新的生物結(jié)構(gòu)及展現(xiàn)豐富的細(xì)節(jié)。

　　部分參展廠商：