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是什么卡住了核心技术的脖子

2018-07-04 17:07:18 16elite 1

      相比于正处于“老年”时代的光学显微镜和“壮年”时代的透视电镜,扫描电镜作为一种较现代的细胞生物学研究工具,才刚刚进入它的“青少年”时代。

  从1965年第一台商用扫描电子显微镜(SEM)问世以来,已经过去了半个世纪。相比于正处于“老年”时代的光学显微镜和“壮年”时代的透视电镜,扫描电镜作为一种较现代的细胞生物学研究工具,才刚刚进入它的“青少年”时代。

扫描电镜严重依赖进口 何时才能不“卡脖子”

  有人说,扫描电镜是迄今为止在物质结构研究中能给出的信息最多、分辨本领最高的大型分析仪器。正因如此,它在物理学、材料学、生命科学等领域拥有着广泛的应用,对于正在发展战略性产业的中国来说,更是有着重要意义和实用价值。尤其是在材料学领域,扫描电镜是非常基础的科研仪器,70%到80%的文章都要用到它提供的信息。然而,中国科学院上海硅酸盐所研究员、中国电子显微镜学会扫描电镜专业委员会副主任曾毅在近日的一次媒体采访中指出,目前我国科研与工业部门所用的扫描电镜严重依赖进口,国产仪器占比很少。

  还记得前不久发生的“中兴事件”吗?在引起舆论高度关注的同时,这一事件无疑给整个仪器仪表行业打了一剂强心针。国内科研界由此更加清醒地认识到“是什么卡住了我们核心技术的脖子”,就是那些受到国外垄断、国内亟待攻克的核心技术。目前,国产扫描电镜占据的市场份额很小,技术指标和主流电镜也有着一定的差距,故而国内科研界只能选择进口电镜。一旦国外再度实施技术封锁,不再对我国输出扫描电镜,那么国内无数科研工作只得停摆。又或者我国使用的进口扫描电镜并不是最先进的,更好的设备还在别人国内,那么相关领域的研究和发展自然也会受阻。虽然目前还没有这样的苗头,但是危机意识还是要有的。要想不再“卡脖子”,尽快研发出技术达标的国产扫描电镜才是上策。

国产扫描电镜因何“弱视”?业内人士道出三大难关

  那么,目前国产扫描电镜到底因何“弱视”?曾毅在采访中也道出了需要攻克的三大难关:高质量电子光学系统生产困难、透镜内探测器设计难度较大、低电压分辨率需要突破。

  首先是电子光学系统,它是扫描电镜重要的组成部分之一。电子光学系统又由电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部件组成。电子枪发射的电子束关系到扫描电镜的图像分辨率,电子束汇聚越细,图像分辨率就越高。现代高端扫描电镜的电子光学系统,可以将电子束聚焦到1纳米左右,相当于一根头发丝直径的六万分之一。要做到这一点,就要求电子光学系统各个部分设计完美,这也就是国产扫描电镜需要去攻克的第一大难关。

  其次是电磁透镜内探测器。前文提到,高端扫描电镜之所以能“看得更清楚”,是因为它能够汇聚出很细很细的电子束。要达到这种效果,除了需要先进的电子光学系统,还要设计出高效的二次电子探测器。扫描电镜想要提高“视力”,必须缩短电磁透镜和样品之间的距离,要求国产扫描电镜尽量把探测器往电磁透镜上方移,提高探测器收集二次电子的效率。

  最后,是低电压分辨率的问题。要知道,传统扫描电镜在观察非导电样品的时候,必须在其表面镀上导电膜层才能观察。为了减少导电膜层对样品真实形貌的影响,就必须降低电压,不镀导电膜层直接观察。然而低电压会导致电子枪亮度降低,色差增大,从而严重降低图像分辨率。如何在低电压直接观察的同时不降低图像分辨率,需要国产扫描电镜能够改进现有的电子光学系统。

  当然,除了以上三大技术难关,国产扫描电镜还需要成功进入产业化,提升设备生产效率。同时,加深国内扫描电镜用户对国产仪器的认识,促使更多科研用户选择和使用国产扫描电镜。虽然目前国产扫描电镜与进口设备之间还有着一定的差距,市场份额也很小,但随着科学技术的发展,扫描电镜终有一天会摆脱“卡脖子”的窘境,为我国科研事业和其他产业的发展提供强大的支持



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