20202021電子顯微新品一覽功能更強大操控更簡單

　　近年來，高端制造成為中國重點的發展方向之一。例如半導體的芯片制造、生物醫藥、新能源電池等領域不斷涌入人們的生活，各個企業也在不斷的加大研發的投入從而以創新型產品投入空白市場以獲得更好的發展。上述領域逐漸傾向于微小化和精細化發展，產品品控的重要性逐漸顯現。顯微技術作為微觀分析的重要手段，已經成為產品質量檢驗中不可或缺的技術。同時作為科學研究中重要的的分析方法，顯微分析已經成為材料學、生命科學等研究的重要組成部分。隨著人們的需求不斷提高，顯微技術也逐漸提升。為幫助使用者更好的了解顯微產品現狀，本文匯總2020-2021年電鏡、原子力顯微鏡以及X射線顯微鏡三大類新品和各主要企業的主打產品，希望對電子顯微和原子力顯微分析界的同仁們有幫助。

顯微學發展史

　　17世紀60年代，荷蘭科學家列文·虎克研制了一臺可放大300倍的光學顯微鏡，使人類首次看到了細胞內的微觀結構，為后來的生物學和醫學的發展起到了重要的作用。隨著科學技術的發展，采用紫光做照明源的光學顯微鏡，其分辨率可以達到200 nm。然而可見光的波長較長，通過其他手段改進分辨率的效果很有限，因此科學家采用電子束來代替可見光作為照明源，使顯微鏡的分辨能力大幅提高。

　　1932年，柏林工業大學的Max Knoll和Ernst Ruska二人研制了一臺透射電鏡（TEM），其加速電壓為70 kV。掃描電鏡（SEM）的出現遠遠晚于TEM，直到1952年，英國科學家Charles Oatley在劍橋大學研制出了一臺SEM。

　　1965年，Cambridge Scientific Instrument Company研制出了一臺商品SEM；1978年，Hitachi研制出一臺場發射電子槍掃描電鏡（FE-SEM）；1985年，Micrion公司交付了一臺聚焦離子束（FIB）系統；1987年，Electron Scan研制出樣品倉氣壓為2700 Pa的ESEM。

　　隨著冷凍電鏡技術的不斷成熟，人們對物理的追求并沒有停止。2013年，加州大學舊金山分校（UCSF）)程亦凡和David Julius 的研究組用冷凍電鏡首次得到膜蛋白TRPV1 的3.4 埃接近原子級別高分辨率三維結構，這一結果被視為具有里程碑意義。

近年電鏡市場分析

　　電子顯微鏡的誕生，使人類的微觀視野達到了原子精度的水平。到21世紀，電子顯微鏡已廣泛應用到生物學、醫學、材料科學、地質勘探、災害鑒定以及工業生產等領域，擁有較大的市場規模。

　　由于高倍率電子顯微鏡在生物學、材料科學、納米技術和半導體工業中具有重要的應用。不斷增長的研發活動以及較易獲得國家、政府科研資金等，將推動生命科學和材料學等領域利用掃描電子顯微鏡進行科學研究需求增加，從而推動電子顯微鏡的增長。

　　根據日本電子預測，未來全球電子顯微鏡將保持5.85%的復合增速保持快速增長，到2026年全球電子顯微行業市場規模將超過38億美元。

　　2016年全球電子顯微鏡行業市場規模為23.61億美元，至2019年漲至26.82億美元。2020年受全球安全衛生事件影響，全球電子顯微鏡行業規模保持了持續增長趨勢，但增速有所放緩，約為27.84億美元，較2019年增長3.1%。

　　從電子顯微鏡細分產品規模來看，當前電子顯微鏡的需求主要以掃描電子顯微鏡為主，占比電鏡市場規模的74%左右，2020年約為20.5億美元；而透射電鏡則由于技術水平和價格高、操作難度大，分辨率可達原子級別，主要對樣品晶體結構進行分析等，應用市場還尚未完全打開和釋放，故總體規模還較小，2020年約為7.14億美元，占全球電鏡的26%左右。

原子力顯微鏡市場分析

　　原子力顯微鏡作為可以獲得樣品表面作用力和納米級表面三維形貌分辨率的工具，在材料學、生命科學中得到廣泛應用。

　　據統計，2019年全球原子力顯微鏡規模預計為22億美元，2026年將達到27億美元，年復合增長率為2.8%。其中，布魯克、NT-MDT、是德科技、帕克等全球前五大廠商共占有大約80%的市場份額。亞太是全球較大的原子力顯微鏡市場，占有大約35%的市場份額，北美市場占有大約30%的份額。

新品一覽

　　電鏡和原子力顯微鏡是一種用于高分辨率微區形貌分析的大型精密儀器，其具有景深大、分辨率高， 成像直觀、立體感強、放大倍數范圍寬以及待測樣品可在三維空間內進行旋轉和傾斜等特點。因為較高的技術壁壘，我國目前能研制、生產上述產品的企業不多，其主要有中科科儀、聚束科技、國儀量子、澤攸科技和善時儀器等。在進口品牌方面，市場上主要以賽默飛、日立高新、日本電子、蔡司、泰思肯、庫賽姆為主，這些廠商占據市場主流。

　　各大廠商以各自獨特的技術使主打產品經受住了研究者的使用考驗，新產品的面世更是代表了技術和用戶需求發展的趨勢。

　　本文對近兩年電鏡、原子力顯微鏡以及X射線顯微鏡新品及各大廠商主打進行匯總，希望對有購買意向用戶提供參考。

　　新品儀器

　　 歐波同代理：賽默飛 Axia ChemiSEM一體化掃描電鏡（發布日期：2020年11月）

　　賽默飛Axia ChemiSEM 掃描電鏡其成像平臺即時可用，且集成獨特的實時定量能譜面分析功能，專為快速分析而設計。

　　Axia ChemiSEM 引入全新的能譜分析概念，采用獨特方法進行樣品成分信息的采集、處理和展示。相比傳統電鏡，圖像更加銳利，圖像噪音更少。依托先進鏡筒技術，Axia ChemiSEM保持系統始終處于較態，可聚焦樣品采集數據，隨時提供高質量圖像。

　　Axia ChemiSEM 采用全開門式設計，系統耐用性和靈活性更高，可以加載大而重（重達10 kg）的樣品，從而節省樣品制備時間。低真空模式下壓力可達150 Pa，能夠分析廣泛類型的樣品。

　　國儀量子SEM3100掃描電子顯微鏡（發布日期：2021年11月）

　　2021年11月，國儀量子推出了SEM3100掃描電子顯微鏡。SEM3100是一款性能優良的鎢燈絲掃描電子顯微鏡，其具有穩定的成像效果，模塊化的結構設計易于維護及保養，多種探測器可供選配，可滿足不同場景的應用需求。

　　SEM3100目前主要面向工業領域，可廣泛應用于材料研究、芯片制造、航空航天、汽車制造等領域的質量檢測、失效分析和研發測試，針對工業應用場景持續優化用戶體驗。

　　可快速更換燈絲，使用維護非常便捷。標配超大尺寸樣品倉，可支持樣品直徑370 mm，高度68 mm，放大倍數高至300，000倍，高分辨率可達3 nm，比肩進口品牌。

　　產品具有模塊化的結構設計，易于維護及保養，同時還擁有大腔體設計、簡潔高效的純中文操作界面、穩定的成像效果、超高的分辨率、符合人體工程學設計的旋鈕控制板等特點，另外還提供多種探測器選配方案，可滿足不同的應用需求。

　　歐波同代理：賽默飛 Tundra Cryo-TEM新型冷凍投射電鏡（發布時間：2020年11月）

　　賽默飛Tundra系列豐富了賽默飛冷凍電子顯微鏡產品系列，是所有經驗水平的用戶都可以使用的一款普及型儀器。

　　Tundra人工智能和引導自動化，可幫助使用者快速鑒定樣品質量，并輕松完成原本復雜的工作流程。集成智能加樣器可幫助使用者快速鑒定樣品質量，并輕松完成原本復雜的工作流程。使用過程中，結果以“紅綠燈”的方式顯示，便于使用者快速確定樣品是否可用。人工智能和引導自動化，每個數據集的收集時間為24-72小時。設計緊湊，占地面積小，可放在目前大多數標準尺寸的實驗室中，無需進行實驗室的改造。

　　歐波同代理：賽默飛 Spectra Ultra（掃描）透射電鏡 （發布時間：2021年3月）

　　賽默飛Spectra Ultra配備了全新的能量色散X射線（EDX）分析系統Ultra-X，它具有目前在商業化（S）TEM中具有較大的檢測器面積。結合全新的物鏡設計，Ultra-X的X射線收集速度是目前市售解決方案的兩倍，從而能夠更好地分析對電子束更敏感的材料和樣品。

　　易于使用的Spectra Ultra使半導體研究人員能夠更快、更可靠地分析器件和結構。Spectra Ultra擁有目前功能強大的商業化EDX系統，并可以即時切換加速電壓，能夠促進先進技術節點上新的存儲器和邏輯設備的開發。

　　恒定功率的透鏡與電子光學設計使用戶能夠將儀器快速調整至適合其工作的較好加速電壓。

　　單電子探測能力提高了成像靈敏度，從而可以對軟材料進行高分辨率表征。可選的超高亮度X-CFEG（冷場）電子槍，與Spectra Ultra結合使用時，可提供成像襯度和分析性能。

　　國儀量子 量子鉆石原子力顯微鏡（發布時間：2019年9月）

　　量子鉆石原子力顯微鏡（QDAFM）是全球首臺基于NV色心和AFM的掃描磁成像儀器。通過對鉆石中氮—空位（NV）中心發光缺陷的自旋進行量子操控與讀出，可實現磁學性質的定量無損成像，具有納米級的高空間分辨以及單個自旋的超高探測靈敏度。

　　通過對鉆石中氮—空位（NV）色心發光缺陷的自旋進行量子操控與讀出，可實現磁學性質的定量無損成像。將AFM探針更換為含有NV色心的金剛石探針，同時獲得待測區域的形貌和磁場分布圖。

　　島津SPM-Nanoa（發布時間：2021年5月）

　　島津SPM-Nanoa采用了全面優化的高信噪比檢測系統，在圖像分辨率上有了顯著的提高。

　　同時，將傳統原子力顯微鏡操作中復雜依賴個人經驗的激光光路調整，掃描參數設定，圖像處理等步驟都改為系統自動完成，提高了工作效率，同時也提高了數據的重復性。

　　輔以高速掃描器和新的“3D Nano Mapping Fast”力學分析軟件，將圖像掃描速度提高了5-10倍，將機械性能面掃描速度提高了7倍以上。

　　日立高新 AFM100系列原子力顯微鏡（發布時間：2021年6月）

　　日立高新 AFM100系列原子力顯微鏡在提高操作便利性基礎上，實現了更低噪音，更高分辨率和更低的漂移量，可用于科學研究開發以及質量管理。

　　任何人使用該系列都能輕松且穩定地獲取可靠數據，從而完成從科學研究用途到質量管理中的日常作業。特別是AFM100Plus，其用途廣泛，可用于3D形貌觀察、粗糙度分析、物性評估等領域。并可配置AFM Marking功能，實現與電子顯微鏡同一位置觀察。

　　Park FX40原子力顯微鏡（發布時間：2021年6月）

　　Park全新全自動原子力顯微鏡Park FX40可通過多樣化的應用程序，幫助用戶獲得高清且高分辨率的掃描圖像。

　　Park FX40只需鼠標一鍵操作，便可實現自動換針，從而避免探針被污染或操作不當導致的探針損壞問題。自動識別掃碼功能可提取并顯示每個可用探針的應用類型以及使用信息等全部相關信息。自動激光校準功能使得用戶只需簡單點擊，移動X，Y和Z軸便可得到一幅毫不失真的高清掃描圖。

　　新品共性及趨勢分析

　　隨著智能化時代的到來，近年來新發產品的“聰明”程度越來越高。同時，樣品測量由有損逐檢測轉向無損檢測。儀器靈敏度進一步提升，無論是掃描電鏡、透射電鏡還是X射線顯微鏡，其分辨能力再一次突破，人們能更加清晰的觀看顯微世界的樣貌。此外，隨著更智能的軟件逐漸裝配的電腦中，產品的易用性有了大幅提升，應用逐漸傾向于多功能化。模塊化的設計便于用戶自行維護、保養。

主打產品一覽

　　顯微儀器作為高技術壁壘代表作之一，其更新速度遠低于其他產品。為此，小編匯總了當前各大廠商的主打產品，便于讀者購買滿足檢測需求的儀器設備，不用為超出需求的部分多花冤枉錢。

　　歐波同代理：賽默飛 Apreo 2超高分辨場發射掃描電鏡

　　賽默飛Apreo 2 SEM 憑借 Thermo Scientific ColorSEM 技術，可以通過直觀的界面隨時獲得組分信息。ColorSEM 技術消除了與典型 EDS 實施相關的所有麻煩，為使用者提供前所未有的結果時間和易用性。

　　憑借 Thermo Scientific SmartAlign 技術、Thermo Scientific FLASH 技術，Apreo 2 SEM 是一款在 10 mm 分析工作距離具備 1 nm分辨率的掃描電鏡。長工作距離不再意味著成像效果差。使用 Apreo 2 SEM、任何人都能安心地獲得出色的結果。

　　聚束科技 高通量(場發射）掃描電子顯微鏡Navigator-100

　　通過對成像技術、運動平臺、電路控制及智能算法的系統化創新設計，聚束科技獨立研發并擁有自主知識產權的Navigator-100高通量（場發射）掃描電子顯微鏡。

　　Navigator-10高通量電鏡檢測技術應用在生命科學、材料研究、半導體工業、地質資源等領域。尤其在神經生物學3D重構、材料大面積表面分析、半導體反向工程、納米技術分析等應用領域有顯著優勢，成像速度可達到傳統電鏡的數十倍以上。

　　Navigator-10全部采用直接電子探測器的技術方案，成功克服了傳統SEM技術在速度、精度和樣品損傷等方面的局限性，顛覆性地將掃描電鏡從傳統意義上的納米“照相機”提升為納米“攝像機”。

　　善時SS-150系列掃描電鏡

　　經過2年的艱苦努力，善時推出了全新升級產品——善時SS-150。善時SS-150著眼于經濟適用，更適合于在國內中高客戶群體內做普及性推廣。該產品主要應用于材料表面觀察形貌分析，放大倍數15萬倍，1~30kV加速電壓可調，適用于各種不同類型樣品，操作簡單。

　　量子科學Delong 低電壓臺式透射電子顯微鏡-LVEM5

　　LVEM5是一種獨特設計的臺式低壓電子顯微鏡，它足夠小，可以放置在任何需要納米級成像的地方。這是一款出色的成像工具，配備了TEM、SEM和STEM模式，設計用于生成詳細而有意義的圖像結果，其在生物和軟材料樣品成像的對比度無與倫比。LVEM5對任何實驗室工作、科研或納米材料研究都是一個巨大的利好。

　　LVEM5易于學習、操作和維護，而且價格只是傳統透射電子顯微鏡成本的一小部分。它是一個多功能的和功能強大的儀器，適合于任何教室或研究實驗室。

　　安東帕 Tosca系列原子力顯微鏡

　　安東帕推出的Tosca系列是納米技術材料科學領域的研究人員和制造者的選擇，僅需要入門級的預算就可以獲得頂級配置。

　　智能設計涉及 AFM 測量程序的每個步驟，創建了獨特、完全簡化的 測試流程，測量速度比傳統原子力顯微鏡快 10 倍。

　　操作簡單，可在幾秒內快速安全裝載的懸臂梁，并進行自動激光對準，擁有直觀的樣品導航和安全的進針程序，讓使用者有更多時間專注于研究成果。

　　蔡司X射線顯微鏡Xradia CrystalCT

　　蔡司X射線顯微鏡 Xradia CrystalCT是搭建在微米CT上的商業化實驗室衍射襯度斷層成像（DCT）系統，為工業和科研實驗室實現各種金屬和合金、增材制造、陶瓷和藥物樣品等多晶材料的三維晶體學成像提供解決方案。該技術能同時獲得樣品的三維晶體學信息和基于吸收襯度的高分辨率三維成像數據。通過新的高級數據采集模式，Xradia CrystalCT可實現大樣品體區域的無縫數據采集，提高了采集速度和減少了樣品準備時間。與傳統的破壞性三維晶體學成像方法相比，大體積的無損晶粒成像大幅提高了實驗數據體的代表性。同時，

　　泰思肯DynaTOM 高時間分辨率四維 X 射線成像系統

　　在時間分辨領域，Micro-CT成像技術一直在發展，經歷了靜態、延時成像、“4D”成像等。這些技術試圖對樣品在一段時間內的變化進行成像，時間范圍可以是數秒、數分鐘、數小時甚至數天或數周，一個從間斷的到連續的過程。通常“延時成像”可以看作是定格動畫，圖像有間斷，是不連續的，而實時“動態成像”是平滑的運動圖像。“動態”CT是時間分辨X射線成像高級別的應用，要求能夠追蹤樣品的變化，并需要不斷對其進行成像。DynaTOM 是獨一無二的首款專為真實時快速動態原位成像而設計的系統。

　　通過復雜的3D原位實驗驗證仿真模擬結果-水平旋轉的射線源和探測器允許使用復雜的原位設備，而不會出現旋轉過程中電纜管理問題；并且X射線源和探測器的連續旋轉可實現不間斷的數據收集，達到<10秒的時間分辨率，實現真實時4D原位動態技術；通過獨特的時間重建技術使用戶能夠充分利用動態CT可實現的不間斷數據，了解正在發生的實驗過程。可應用領域：結構合金和復合材料的連續拉伸和壓縮研究、多孔介質中的多相流體流動、工程材料和地質樣品等中的裂紋擴展和斷裂力學、多孔材料的水化研究、從地球科學到消費品、巖土材料和建筑材料中晶體生長與礦化、食品應用科學中的冷凍、融化和加熱循環。

　　主要優勢：

　　樣品固定不動，X 射線源和探測器旋轉設計；

　　分辨率小 3 μm (JIMA 分辨率模式)；

　　完整的層析圖像，以秒為單位；

　　專門用于原位應用的商業系統；

　　將同步加速器的速度帶到實驗室；

　　在 DynaTOM 中，X 射線源和檢測器圍繞固定的樣品在水平面上旋轉。

　　這種樣品固定的設計尤為適合集成其他設備，例如加壓設備，他們需要外接的高壓管路和探測器。完整的斷層掃描只需要大約幾秒鐘，再加上連續采集功能，可以不間斷地監控動態過程。

總結

　　隨著國家對科研及教育投資比重日益提高，許多科研院校有能力更新或新添加大型實驗設備。雖然我國顯微分析儀器起步較晚，與發達國家有顯著的差距，便隨著我國科學儀器的重視成都不斷提高、創新成果不斷涌現，高端顯微類儀器有望實現質的突破。

　　隨著智能化時代的到來，新發產品逐漸朝著智能化、高分辨、高通量、多功能化、模塊化、有損逐轉向無損檢測等方向發展