2010年北京電鏡年會隆重召開

       2011年1月17日，由北京理化分析測試技術學會和北京電鏡學會主辦的2010年北京電鏡年會在北京天文館4D科普劇場隆重召開。本次年會以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、交流為目的，邀請了來自北京周邊地區的專家、廠商技術工程師等200余人參加會議。

       北京市電鏡學會理事長張德添教授做為本次年會的主持人首先歡迎大家的到來，隨后張教授介紹了會議的日程安排。



       來自中國科學院物理研究所、北京電子顯微鏡實驗室的田煥芳博士介紹了《球差電鏡及其在材料科學中的應用》。高面球差校正電鏡的發展使人們可以獲得超高空間分辨率的電子圖像，能夠直接在材料中觀察原子的位置和分布，真正解析材料的原子結構。過去的幾十年間，顯微鏡分辨率的提高得益于電子光學系統的發展。球差電鏡分辨率提高的一個途徑就是發展超高壓電鏡，但這同時存在2個問題：一是造價昂貴，一是很多材料在超高壓電鏡下損傷很厲害，這也是超高壓電鏡沒有獲得廣泛應用的原因。進入90年代出現了球差校正器，電子顯微鏡的分辨率得到進一步提高。最新研究主要集中在希望通過提高電子和機械的穩定性，使電子顯微鏡的分辨率能突破0.5個埃。
       影響電鏡分辨率的主要因素就是球差。圓形透鏡會形成正球差和色差，球差來源是透鏡對離軸電子和近軸電子的散射能力不同，導致物平面的點在高斯面展開成一圓盤。田教授詳細介紹了六極場球差校正系統的結構以及該構造能使透鏡把各個位置的光線聚焦到一點的原理。并以SrTiO₃和BaTiO₃的TEM高分辨圖像為例介紹了球差電鏡在原子結構分析中顯示的重要作用，以及應用Cs-TEM研究LuFe₂O₄新型多鐵材料中氧空位的研究進展。
       田教授最后簡單介紹了物理所的設備引進情況。


       科揚國際貿易（上海）有限公司的劉凌玉工程師帶來了《電鏡與FIB附件新產品介紹》。Gatan公司今年為材料和生物研究方面的用戶帶來2款產品。針對材料研究方面的用戶介紹了一款新的樣品制備的產品——樣品截面拋光裝置693 IIion。該裝置基于PIPS（精密離子拋光系統）成熟的聚焦離子束技術發展而成，為大面積的截面樣品觀察準備，是適合脆、軟、硬、多孔或特殊截面樣品的一種新的制備方法，廣泛應用于半導體、聚合物、太陽能電池、薄膜材料研究。
       劉凌玉工程師介紹了IIion的主要特性和離子束加工的特點，以及IIion其他一些可選配的配件。幾張用戶提供的鍍鋅鋼板和石油頁巖的掃描電鏡圖像也直觀的反映了IIion良好的性能。比較IIion和FIB，IIion可以得到比一般分析面大100倍的區域，能夠很好的輔助FIB。
       針對生物研究用戶介紹的是ALTO冷凍傳輸裝置。目前常規生物樣品制備方法要花費很長時間，還不能保證制備的效果。在掃描電鏡上安裝冷凍傳輸裝置可以保證含水性樣品的原貌，沒有化學固定帶來的污染，而且使用低加速電壓可以減少樣品電子束損傷及得到更清晰的圖像。配合場發射掃描電鏡的設備是ALTO 2500，連接鎢燈絲電鏡的設備是ALTO 1000D。


       來自中國農業科學院農產品加工研究所的郝宏京老師帶來《農林業常見病蟲的樣品制備技術與科學電鏡觀察》的報告。郝老師強調電鏡觀察的關鍵是樣品制備，只有樣品切片制備方法得當，才能得到理想的電鏡圖片。通過多年的工作研究，郝老師總結了很多感染病蟲害的動植物切片樣品制備方法。展示的每一張電鏡圖都可以清楚展示出樣品中病蟲害的位置，細胞結構發生的變化，為今后研究提供了有力支持。其中包括三七藥材病毒鑒定圖；小麥銹菌對小麥葉片的侵入觀察圖；負染細菌TEM觀察圖；轉基因植物在葉片內的定位圖；獼猴桃果肉葉綠體TEM觀察圖等。


       來自美國EDAX公司的雷運濤博士做了《EDAX微觀分析新進展》的報告。EDAX（Energy Dispersive Analysis X-rays）公司隸屬AMETEK集團材料分析部，是全球領先的微觀分析儀器制造商，產品覆蓋電鏡分析的各個方面，有能譜儀，波譜儀，熒光能譜儀等。雷博士首先介紹了TEAM EDS——智能化微觀分析平臺的新發展和妙用。TEAM EDS經過1年的發展改進添加了更多的功能和內涵：在定量分析中增加了2個功能，更適合粗糙表面分析；新的TEAM能夠對碳進行校正，可以分析不導電的物體。
       TEAM的核心就是智能分析功能（Smart Mapping），操作過程中不需設定，一次掃描就可以得到元素分布和相分布結果，同時給出統計結果和空間分布結果。EDAX近年來的研究進展是基于SEM技術的電子背散射衍射EBSD，相對應的產品有適合相鑒定的DigiView和適合高速OIM分析的Hikari。

   
       來自北京化工大學分析測試中心的施用晞老師做了《電子顯微鏡在化學化工行業的應用》報告。北京化工大學老師們的工作主要是使用電鏡來表征聚合物、無機材料、碳材料和復合材料的表面形態。
       聚合物類試樣含有易揮發的物質在電鏡觀察中會影響真空度，而且聚合物對高溫耐受性差，導熱差，成分分析后樣品面易受電子損傷，電鏡圖片可以清楚看到分析點不再平整。在使用OsO₄和RuO₄染色實驗中，電鏡圖中可以看到RuO₄克服了OsO₄染色的局限性，對大部分聚合物都能染色，對不同的聚合物染色速率不同。在聚合物合金，嵌段共聚物實驗中使用TEM圖片就可以知道不同相間的結合情況，斷口形貌，由此來指導實驗的進行。
       施老師通過一張張清晰的圖片具體講解了電鏡技術在納米材料、層狀材料、碳纖維等實驗中的應用。電鏡技術在表征材料的形態方面有明顯優勢，清晰的電鏡圖片可以反映材料各相的分布情況，相界面，微相分離結構，聯系實驗過程就可以用來解釋實驗，指導下一步研究的方向。

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       捷歐路（北京）科貿有限公司的韓冬工程師帶來了《日本電子球差校正透射電鏡技術發展》的報告。韓冬工程師介紹了日本電子最新推出的一款新產品：JEM-ARM200F球差校正透射電鏡和冷場發射透射電鏡在球差校正方面的應用。JEM-ARM200F是一款一體化球差校正發射透射電鏡，具有高穩定性、易操作的特點，適用于各種高端研究，特別是獨有的ABF技術，使對輕元素單原子的觀察成為可能。冷場電子槍應用到場發射球差校正透射電鏡，可以獲得更加穩定、更高能量分辨率，更小的束斑。最后韓冬工程師展示了利用日本電子的球差校正透射電鏡及ABF技術，各地專家發表的一系列研究成果。

       北京大學生命科學學院的丁明孝老師帶來《生物電鏡的應用與展望》報告。我國在20世紀50年代生物電鏡剛剛起步，70年代時出現高潮，經過80年代的徘徊期，90年代再度輝煌。使用低溫電鏡在膜蛋白、病毒、單顆粒、電子斷層成像研究領域出現了很多佼佼者，目前電鏡技術主要在免疫標記、常規超薄切片、干細胞研究中有廣泛的需求和應用。丁老師收集了很多這些研究領域的電鏡圖片，圖片清晰，美觀，反映了研究人員制備樣品的認真態度。由此丁老師提出了“鉆研實驗技術，提升研究水平”的期望。


       天美（中國）科學儀器有限公司的電鏡應用工程師程路介紹了《日立新型數字化透射電鏡HT7700》。HT7700的基本理念是低放大倍數，大視野，高反差/高分辨模式切換，友好的用戶界面，擴展升級方便。尤其是無需在黑暗房間工作，給操作人員提供一個健康明亮的工作環境。自動連續拍照和全景拼圖功能是HT7700一個特色，結合樣品臺和圖像電位移，實現8k×8k圖像的無縫拼接。另一個特色就是TMP真空系統：使用標配的渦輪分子泵無油真空系統，減少油氣污染，節約電力，二氧化碳排放量減少30%，是一款低碳環保的產品。


       來自日本島津公司的王燕華女士帶來了《島津表面分析技術最新進展》的報告。王燕華主要介紹了島津最新推出了一款原子力顯微鏡SPM9700和一款電子探針顯微鏡EPMA-1720。
       SPM9700的特點是有一個可以跟蹤環境的腔體，在腔體中可以更換、培養樣品，儀器操作運行安全。EPMA-1720主要用于成分定量分析，儀器使用全聚焦晶體（羅蘭圓直徑）衍射，高的取出角有更短的X射線出射路徑，保證元素被吸收減少，提高了靈敏度。島津儀器把電子光學系統、X射線分光系統、真空排氣系統相互聯系，一同監測儀器狀況，使儀器的變動一目了然。


       下午，北京市公安司法鑒定中心的李勝林老師介紹了《掃描電子顯微鏡/能譜儀在刑事科學技術中的應用》。
       當前，隨著社會進步和經濟快速發展，犯罪分子反偵察手段也不斷提高，作案手段越來越呈現多樣化，智能化，偽裝、偽造現場、毀滅物證等問題日益突出，偵查與反偵察的較量日趨激烈，刑事技術在其中發揮著不可或缺的作用。
       掃描電鏡/能譜儀由于其放大倍數大，分辨率、靈敏度高，同時具有快速、簡便、檢材用量少且不破壞檢材的特點，逐步成為刑事技術檢驗的重要工具。目前北京市公安局司法鑒定中心共配備4臺掃描電子顯微鏡/能譜儀，承擔各類檢驗1000余份，各類課題樣品測試1000余份......為北京市社會穩定和打擊犯罪提供了強有力的支持。李勝林通過大量的實際案例對掃描電鏡/能譜儀在刑事技術個方面的應用情況進行了簡單介紹，涉及了兇殺、盜竊、傷害、涉槍、涉爆、交通肇事等各類案件中的多種檢材。
       李勝林老師還介紹了近期鑒定中心對花粉的研究。通過花粉可以鑒別植物種類，反映周圍地理生態環境，也成為刑事技術中一種極有價值的微量物證，他們收集了一部分花粉電鏡顯微照片，工作剛剛開始。


       來自FEI公司的韓偉博士介紹了《世界第一臺極高分辨率雙束顯微鏡》。FEI公司的主要產品有掃描電子顯微鏡SEM，FIB/SEM雙束系統，透射電子顯微鏡TEM。韓偉博士重點介紹了FIB/SEM雙束系統。雙束并不是聚焦離子束和電子束的簡單機械組合，它是包括信號檢測、氣體輸入和電子手等全新設計的產品。Helios Nanolab 650的特點有更好的圖像分辨率，更高的FIB束流密度和低電壓范圍，優異的樣品臺性能，出眾的集成圖像加工能力。主要應用領域有表面及表面下超高分辨成像，表面及表面下分析，定點樣品制備，納米原型制備，3D表征及分析。

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       來自天津匯晶科技發展有限公司的楊新先生介紹了《CAMSCAN掃描電鏡最新技術》。Obducat Camscan 公司在掃描電子顯微鏡制造業享有盛譽，是現存歷史最久的掃描電鏡研發和生產企業之一，主要產品有CS3000系列掃描電鏡，Apollo肖特基熱場發射和X500。
       CS3000系列主要應用于材料和化學，生物醫學，聚合物，制藥行業和刑事偵查領域。Apollo 300是世界上最具綜合性能的掃描電鏡，將最新的30kv肖特基發射技術與先進的樣品室/樣品臺設計完美結合，同時依托于獨有的Delphi透鏡貫穿式探測器。具有穩定的電子光學，超大矩形樣品室等特點。



       中國科學院生物物理研究所的孫飛博士介紹了《低溫生物電鏡研究以及我國在該領域的發展》。電鏡在生命科學中的應用包括兩個方面：細胞生物學研究和結構生物學研究。孫飛博士報告的重點主要是結構生物學研究手段，包括電子斷層三維成像，蛋白質電子晶體學和單顆粒三維重構學。在進行生物研究時，侵入式快速冷凍方法可以保證樣品在制備過程中形態不被破壞，而得到真實的結構圖片。纖維和口足病的典型的電鏡照片可以看到快速冷凍方法是保持樣品形態的有效方法。
       孫飛博士回顧總結了我國低溫電鏡三維重構研究的發展。我國在應用低溫電子顯微鏡三維重構技術研究蛋白質等生物大分子的三維結構研究起步較晚，最早的工作是上世紀八十年代中國科學院生物物理研究所徐偉教授和中山大學張景強教授建立并開展起來的。目前的研究組有清華大學、北京大學、中山大學、中科院生物物理研究所等。基本建成的中科院生物物理所成像中心可以實現對生物學樣品從納米尺度到微米尺度的納米分辨率水平的三維成像，同時實現數據的自動化收集和實時共享。成立的三個研究組和一個平臺已經取得眾多研究成果。如兔出血癥病毒的三維結構研究，II型分子伴侶動態結構的研究和近原子分辨率病毒結構的解析。



       來自TESCAN貿易（上海）有限公司公司的黃江漢經理介紹了《TESCAN掃描電鏡的新技術與新發展》。TESCAN公司2009年推出一款FIB雙束聚焦離子顯微鏡。FIB基本原理和SEM相似，不同之處在于選擇的粒子不同，FIB選擇將Ga元素離子化成Ga⁺，利用電場加速和靜電透鏡聚焦，將高能量的Ga⁺打到指定點。除Ga外還有In、Au等，大多數商用FIB選用Ga主要是因為鎵元素具有低熔點、低蒸汽壓及良好的抗氧化能力。FIB主要應用于電路修正，判別晶粒大小，光照修補等方面。FIB成像原理是利用離子束撞擊物質表面產生帶電粒子，偵測器偵測二次粒子輸出圖像。目前只有CDEM、MCP、Scintillator三種偵測器能實現這一功能。黃經理還簡單介紹了TESCAN這一款FIB的離子束和氣體注射系統。



       來自卡爾蔡司公司的唐圣明教授介紹了《擁有GEMINIZL技術（非交叉束）的蔡司熱場發射掃描電鏡（FE-SEM）和聚焦離子束系統（FIB）》。
       進入納米時代，為了尋找高亮度電子槍，提高儀器分辨率；為了提高接收效率，專門接收SE1和高角度背散射電子；為了保證低加速電壓下的高倍率成像，場發射掃描電鏡應運而生。唐教授介紹了蔡司的FE-SEM系列和聚焦離子束系統產品的機理，并通過對比電鏡圖片證明了蔡司產品探測器的優勢所在。蔡司產品采用優良的低加速電壓，可以避免對樣品表面的損傷；SUPRA ^TM40VP等VP（可變真空）模式，使不導電樣品可以無需預先制備就可以成像。GEMIMI透鏡系統允許順磁、逆磁或強磁樣品在非常短的工作距離時高分辨成像。唐教授舉例介紹了蔡司公司電鏡在半導體領域，材料分析，生物樣品觀測方面突出的技術特點。



       來自中國人民解放軍總醫院耳鼻咽喉科研究所的孫建和主任做了《耳蝸顯微超微結構研究及常見疾病的防護》報告。 聲音通過外耳、中耳、內耳，傳到神經中樞后我們才能聽到聲音。日常生活中，噪聲、耳毒性藥物、衰老、遺傳性因素都可以引起耳蝸發生病理變化，導致耳聾。孫主任通過研究耳蝸毛細胞神經總結了耳蝸形態學變化的原因并提出耳聾的防護和治療措施。
   
       噪聲性耳聾的防護和治療
   
       1.為適應部隊聽力保護的需要，研制了護耳器和一種便攜式篩選聽力計，既可用于聽力診斷、語言測聽，還可以觀察鼓膜損傷，非常適合基層部隊使用。
       2.爆震性耳聾的治療爆震性耳聾的藥物治療有山莨菪堿、5% CO₂-O₂吸入以及中藥的治療、用磷酸川芎嗪和地塞米松磷酸鈉治療、舒耳丹片治療
   
       藥物性耳聾的防護和治療——關鍵工作是預防。
   
       大約有100多種藥物與耳毒性有關。這些藥物包括氨基糖甙類抗生素及其它一些抗菌素，一些鉑制劑的抗腫瘤藥物，水楊酸制劑、奎寧和環利尿劑等。大部分的耳毒性藥物引起的聽力損失都是不可逆的，有的患者只用一次耳毒性藥物就能引起嚴重的聽力損失。
       1．改進劑型：生產耳毒性低的或無耳毒的抗生素和抗腫瘤藥物。
       2．合理用藥：盡量不用或少用對耳有有毒的藥物。
       3．基因檢測：篩查易感人群，提前做好防護工作。
   
       老年性耳聾的防護和治療——關鍵是優生優育
   
       老年性聾的預防與康復關鍵怎樣延緩衰老的問題，這是一個很大的課題。治療引起老年型耳聾的原發病：預防和治療心血管疾病、高血壓、動脈硬化、糖尿病等。人類基因組計劃完成后，進入功能基因組和蛋白組學的研究，對聽功能基因的研究也將隨之進入新的時代而面臨新的機遇。聽功能相關基因和耳聾基因的定位和破譯，無疑將對治聾和防聾提供有力的手段和方法。在積極治療各種原因引起的聽覺功能障礙的同時，對噪聲、藥物和遺傳性聾等相關基因在耳蝸顯微和超微結構中的定位、克隆研究是尋求耳蝸毛細胞修復和再生的條件和機制，將為耳聾病人的治療提供各種有效的手段。
       孫主任最后提出保護聽力六招：日常生活防噪音、熄滅肝火平平心、助聽穴位常按摩、戒挖耳道避外因、耳毒藥物慎選用、保健之道多補腎。



       牛津儀器中國區銷售經理馮駿先生帶來《大面積能譜——引領電制冷能譜的發展趨勢》的報告。牛津儀器能譜儀在2010年取得了長足的發展。大面積能譜儀系統X-max系列已經成為新購置能譜的首選，牛津儀器SDD電制冷能譜國內安裝總數超過240臺；開發了更多應用軟件；2010年下半年推出電制冷透射能譜儀IET X-max80。牛津公司還配有高素質的售后服務隊伍為用戶提供及時周到的技術支持。
       馮經理重點介紹了X-max的結構和優勢。X-max由電路部分、散熱片、真空儲藏器和探頭伸縮控制按鈕四部分組成。X-max大面積電制冷能譜儀具有以下優勢：1.同樣的電鏡條件，更大的計數率；2.滿足不同掃描電鏡的束流和加速電壓條件；3.提升能譜mapping分辨率，實現真正的納米級能譜分析；4.束流和采集時間更低，避免損傷不耐輻照樣品；5.大大縮短面掃描采集時間；6.低加速電壓采集X射線信號，得到更準確的樣品表面分析結果；7.最新電子阱設計，無磁場泄露；8.探頭伸縮自如。