国产电镜首次入围R&D100创新奖 入围产品揭秘

仪器信息网讯 近日，国产电镜企业新秀——聚束科技（北京）有限公司收到美国《R＆D World》杂志寄回的“R&D100创新奖”入围奖奖牌及奖杯。

“R&D100创新奖”被誉为全球科技创新“奥斯卡 ”，旨在专门奖励工业、学术和政府支持研究项目中的最有创新性的产品。聚束科技入围的高通量扫描电子显微镜Navigator-100，也是首个入围此奖项的国产电镜。

9月底，《R＆D World》杂志公布了2020年“R&D100创新奖”的入围名单。这项享誉世界的评选活动已有58年之久，本次收到了来自19个国家和地区的参赛产品。今年，评审团的规模再一次扩大，邀请了全球近50名行业内资深专家，其中还包括了来自澳大利亚，尼日利亚和英国等地新的评审专家。

本次公布的入围名单中，多家入围仪器公司中，除了赛默飞、布鲁克、珀金埃尔默、安捷伦等知名跨国仪器品牌，来自中国聚束科技的国产Navigator-100高通量扫描电子显微镜更让人印象深刻。

部分科学仪器相关入围名单一览：

高通量扫描电子显微镜

Navigator-100媒体评论

点评：聚束科技此次入围的Navigator-100，是全球首款高通量（场发射）扫描电子显微镜，也是聚束科技为了克服了传统SEM技术在速度、精度和样品损伤等方面的局限性，研发出来的具有革新意义的科技产品。Navigator-100从外部构造到内部细节都体现出精良的设计思路, 通过对快速成像技术、纳米载物台、大视野偏转以及AI控制的系统化创新设计，实现了高通量成像，成像速度可达到传统电镜的数十倍以上。目前，Navigator-100已成功应用在生命科学、材料研究、芯片安全分析与IP保护、医疗病理及地质勘探等领域。

高通量（场发射）扫描电子显微镜-应用领域

Navigator-100申报背景

1)小世界，大数据!

当前显微镜的极限是什么?

诸如电子显微镜之类的显微仪器始终面临着详细信息与视场（FOV）之间的矛盾。由于每幅图像的像素有限（通常为1k-1k），因此当FOV很大（例如1mm）时，所采集图片只能使用较大的像素尺寸（约1um）。在许多情况下，如此大的像素尺寸不足以区分微观结构的特征，例如，某些单晶高温合金中次生γ'析出物的尺寸约为20nm至100nm。因此，在样本上以大视场低分辨进行手动搜索时，科学家可能会丢失想要寻找的细节；因为他们无法判断哪些区域需要放大、哪些不需要。如果我们能有一个包含整个样品表面信息的全景图集，单张图片被图像服务器全自动的合成为一张全景图，类似于“百度地图”那样；这将会完全改变现有的观察和搜索样品微观结构的方式。

另一方面，为了进行材料表征，通常将材料切成10X10mm的块状。如果我们使用2 nm像素大小扫描10 mm²的整个区域，那么用标准场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）收集所有数据（最大27TB）将花费近93天的时间。对于大多数人来说，由于常规扫描电镜效率低，因此等待时间太长。

这个问题在神经系统的3D重建中暴露更为明显。即使仅使用5X5X30nm体素的1mm³立方体，小鼠大脑连接组的海量数据也高达1 PB！使用标准的FE-SEM，此数据量将花费我们数十年的时间。而像素尺寸越小，数据量越大，想要更精确的重构神经系统，来帮助神经科医生了解我们的大脑如何工作，我们必须找到提高扫描电镜系统成像速度的方法。

客户实验室的Navigator-100

2)越全越好!

为什么我们需要一个高通量的扫描电镜?

核心是在于以高分辨率模式高速的采集大量的2D平面信号和干燥的3D体信号。您拥有的数据越多，借助A.I.识别和统计分析进行图像处理将获得的结果将更好。海量数据还有助于训练深度学习算法以提高分析结果的准确性，但是获取足够数量的数据也将花费更多时间，因此与该领域的当前SEM相比，我们需要一个速度更快，全自动且具有同样高分辨率的扫描电镜系统。这样一个能够以高分辨高速采集图像的系统，要求扫描电镜在设计中需要优化电子探测器的效率，改善偏转驱动的带宽，增加探测器的增益并随时监控图像质量。不幸的是，目前所有常规的扫描电镜从一开始都不是为此目的而设计的。

Navigator-100是我们的第一代高通量扫描电镜，旨在在短时间内自动获取大量图像数据，成像速度革命性地快10倍。

Navigator-100系统组成示意图

Navigator-100是聚束科技的第一代高通量扫描电镜，其设计目的是在短时间内自动获取大量图像数据，革命性地实现了比常规扫描电镜快10倍的成像速度，同时具有常规扫描电镜相同的成像质量。Navigator-100显然是目前市场上高速扫描电镜成像应用的最佳选择。

3) 厘米级和纳米级之间的“桥梁”

它能对我们做什么?

通常，SEM是材料科学中微观分析的重要平台。特别是当测试样品的尺寸为直径10mm左右。使用SE / BSE / EDS可以在高放大倍率下轻松分析微米尺度视场的特定区域。但是，我们能够确定视野之外的结果与观察到的区域相同吗？显然不能。要查看异质性或缺陷（如果只能通过SEM查找的话），人们需要在更大的区域中获取更全面的信息，而不是使用有限的采样结果。不采样而想使用便利的方法，其问题在于不仅采集图像过程将花费更长的时间，而且如何快速分析大量原始数据也是普通研究人员面临的另一个挑战。

高通量SEM系统旨在处理厘米级大面积和TB级海量数据的实时自动成像。借助其高速成像和“不间断”自动硬件控制，Navigator-100可以在合理的时间内，以良好的图像质量轻松获取大面积的纳米级信息，甚至整个ROI（感兴趣的区域）。 

Hi-TPT扫描电镜(SEM)与标准FE-SEM比较

更详细的原始数据为我们计算统计信息和分布图提供了可能性。配备高性能GPU和深度学习人工智能算法的图像服务器阵列大大加快了分割和识别的时间。跨尺度表征对于材料基因组工程或MGI (material Genomic Initiative)中的微观结构的高通量表征非常重要。

关于“R&D 100 Award”

《R&D Magazine》创刊于1959年，是一份工业研究领域的权威杂志，其定位是为全世界的科学家、工程师和研发队伍服务，为他们提供及时的信息和技术文章，用于扩大研究与开发的知识面、提高他们的工作效率。

从1963年开始，“R&D 100 Award”开始评选，是用于表彰年度科技创新产品的一项大奖，专门授予具有革命性的技术及产品，被誉为科技界的“创新奥斯卡奖”。每年有100个最具创新和技术意义的上市产品获得由R&D杂志颁发的奖项。评选的产品涉及电信、光学、高能物理、材料科学、化学和生物技术等多个领域。

所有的“R&D 100 Award ”入围产品最初都由独立专家评审。独立专家选自专业顾问、大学教授和工业界的研发人员，他们在其评审领域具有出色的专业技术和经验。他们必须公正，对评审的入围产品没有利益关系。每年有50多位独立评审参加。其评审标准的重点在科技创新产品与市场需求紧密结合方面。评选产品的来源为工业领域，研究所，国家实验室和私人研究机构，包括新材料，新产品和新技术等多个领域。

关于聚束科技

聚束科技（北京）有限公司成立于2015年，总部位于北京经济技术开发区，在宁波、新加披、同时设有研发、生产和服务中心。公司拥有专业的研发团队，拥有完全独立自主的核心技术及其相应的自主知识产权，具备独立研发和生产高端场发射电子显微镜系统的能力。

聚束科技专注于科学研究、生物医疗及工业等应用领域的高通量、全自动化电子显微镜解决方案，可根据用户需求定制化设计、生产专业用途电镜系统。公司尖端的显微技术，能为国内、国外用户提供在世界范围内具有核心竞争力的电镜产品，可以让最终产品分辨率更高、成像时间更快、操作更加自动化。

未来，聚束科技将继续加强技术创新研发，用最尖端的显微技术打造最具核心竞争力的电镜产品，为所有用户、技术专家们探索微观世界提供有力工具。