分析比较原子探针离子探针俄歇谱仪

仪器信息网讯 2023年12月22日，由中山大学承办的中国计量测试学会离子与原子探针专业委员会成立大会在广州从化文轩苑会议中心成功召开。离子与原子探针专业委员会是根据离子与原子探针相关领域的生产、研究、应用及教学的发展需要，由中国计量测试学会（以下简称“学会”）批复设立的分支（代表）机构。来自离子与原子探针领域的近百位专家齐聚一堂，共同见证了专委会成立。大会现场会议开幕式由中山大学分析测试中心陈建研究员主持，中国计量测试学会副理事长兼秘书长马爱文教授、中山大学副校长邰忠智和中国计量测试学会副理事长李献华院士分别致辞。中山大学分析测试中心 陈建研究员 主持开幕式中国计量测试学会副理事长兼秘书长 马爱文教授 致辞中国计量测试学会副理事长兼秘书长马爱文教授在致辞中表示，自2019年5月20号开始，国际计量七个单位全部定义到基本物理常数上，代表着国际测量科学全面进入量子化时代，量子测量将成为未来测量的主要技术手段，也将成为引领新一轮科技革命的重要主题。量子测量就是利用量子基本特性进行的高精度高灵敏度的测量工作，离子和原子探针技术就是利用离子和原子特性进行测量，是一项前沿先进的测试技术。马爱文希望委员会能够紧紧围绕国内外离子与原子探针技术开展调查研究，为政府和产业发展提供政策建议。紧紧围绕离子与原子探针前沿技术发展方向，不断开展学术交流学术会议，推动量子测量技术的不断进步；要紧紧围绕量子化测量方法，评价体系的开展，团体标准的制定，推动相关科研成果的转化以及产业链的不断发展；同时也要加强科普创新宣传工作，让更多的人了解离子与原子测量技术，让更多的领域应用这些先进技术。中山大学副校长 邰忠智 致辞中山大学副校长邰忠智指出，计量是实现单位统一，保证量值准确可靠的活动，是科技创新、产业发展、国防建设、民生保障的重要基础，是构建一体化国家战略体系和能力的重要支撑。党的十八大以来，在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，我国的计量事业的得到了快速的发展。作为中国科协的一级学会，中国计量测试学会聚集了我国计量测试领域中一大批具有高科技学术水平的专家学者，充分发挥学会科研院所、高校等单位的优势和作用，集聚各方资源和力量，共同推动国家现代先进测量体系建设，对国家的经济建设和国防领域发展起到了积极的作用。中国计量测试学会副理事长 李献华院士 致辞李献华院士表示，从1993年开始，以清华大学查良镇教授为代表的老一辈科学家，就自发组织了二次离子质谱研讨会，而原子探针技术用户研讨会到目前也举办了十二届。离子与原子探针技术专业委员会的成立，将为提升中国离子与原子探针研究的国际地位和影响力提供了组织保障，同时也将为我国举办2026年的国际二次离子质谱大会提供了有力支撑。今天离子与原子探针专业委员会成立大会是我们大家多年的夙愿，也是我国离子与原子探针专业领域的新起点。我们要以此为契机，共享资源，协同创新，建立产学研用交流服务的大平台，促进科研和产业的高质量发展。开幕式致辞结束后，会议议程环节由天津工业大学科学技术研究院院长赵丽霞教授主持。天津工业大学科学技术研究院院长 赵丽霞教授 主持会议议程赵丽霞在会上回顾了专委会成立前的历史和前期工作，并宣读了《中国计量测试学会关于同意成立离子与原子探针专业委员会的批复》。之后，会议审议和表决通过了《中国计量测试学会离子与原子探针专业委员会工作条例》草案；选举产生了中国计量测试学会离子与原子探针专业委员会委员、主任委员、副主任委员，并宣读最终选举结果及颁发聘书；提名表决产生了专委会秘书长和副秘书长；研讨了《中国计量测试学会离子与原子探针专业委员会“十四五”工作计划》草案。颁发聘书会议总结发言会议选举中山大学分析测试中心陈建研究员任主任委员，中国科学院地质与地球物理研究所研究员李秋立、北京国家质谱中心主任汪福意研究员、沈阳材料科学国家实验室公共技术服务部负责人张磊研究员和南京工业大学胡蓉教授任副主任委员，天津工业大学赵丽霞教授任秘书长，上海大学分析测试中心副研究员李慧任副秘书长。会议最后，由新当选的主任委员、副主任委员及其他领导分别做会议总结发言。至此，中国计量测试学会离子与原子探针专业委员会正式成立。之后，大会进入特邀报告环节。报告人：中国科学院地质与地球物理研究所研究员 李秋立报告题目：《原子探针分析诠释锆石离子探针U-Pb体系年龄怪现象》锆石是大型离子探针U-Pb定年技术应用最早和最广的矿物,离子探针U-Pb定年可以有效获取粒径微小锆石或具有复杂环带结构的锆石中不同区域的年龄信息。但高U锆石的离子探针U-Pb分析中存在随U含量升高而表现更老的现象,称之为"高U效应"。对此，李秋立团队利用原子探针分析揭示出锆石微观尺度为锆石-磷钇矿-铀石等多项成分固溶体；高U锆石中U原子以铀石-锆石-磷钇矿的过渡成分赋存；高U锆石微观尺度下基体成分与锆石标准样品存在明显差别，造成离子探针分析校正结果出现偏差。报告人：中国科学院大连化学物理研究所首席研究员 李海洋报告题目：《高质量分辨连续离子束源二次离子飞行时间质谱装置研制》据介绍，质谱与快速检测研究中心面向国家安全、生态环境和生命健康领域对现场、原位和快速分析仪器的新需求，用创新的离子精准调控技术和集成化方案，做能解决问题而且用户体验好的新仪器。SIMS是高灵敏的微区化学成分分析的工具，TOF-SIMS（飞行时间二次离子质谱）具有独特优势及应用范围,是目前应用最广泛的表面分析技术之一,是一种具有高质量分辨本领（质量分辨率）和高空间分辨（空间分辨率）的表面分析技术。但用SIMS实现分子的定性更需要质谱的高分辨率。针对于此，李海洋在报告中介绍了团队在DC- TOF SIMS 设计和单元技术进展和DC- MTOF SIMS 研究进展。报告人：北京科技大学教授 吴渊报告题目：《Effects of local chemical orderings on properties of high-entropy alloys revealed by atom probe tomography》高熵合金，以其多主组元，高构型熵的设计理念以及独特的性能，成为近十多年来合金领域内的热点材料。在研究初期，高/中熵合金所形成的单相固溶体，其组成原子被认为是完全无序分布在晶体点阵中。由于多组元元素间的复杂相互作用，使得合金在凝固或者热处理后，呈现局部短程有序结构，成为了高熵合金的一个关键特征。局部化学有序性对高熵合金的性能有显著影响。吴渊在报告中指出，原子探针层析成像（APT）可以在表征LCOs和揭示其对HEAs力学行为的影响方面发挥强大作用。报告人：中国科学院广州地球化学研究所教授级工程师 夏小平报告题目：《矿物水中的SIMS测试及其地球与行星科学应用》水，即使是微量的，对岩浆性质影响很大，是成岩、成矿等地质过程的关键因素。地球内部藏着海洋。水含量是星体演化的重要因素，确定水的含量和同位素组成对理解行星体的形成和演化具有重要意义。夏小平团队利用二次离子质谱仪（SIMS）同时测试锆石中水含量和氧同位素组成的分析方法，研究了月球、火星、地球晚期大轰炸的地质事件，分享了来自月球陨石锆石同位素及水含量可能代表的“星际故事”，并表示早期陨石撞击曾经给月球带来大量的水。报告人：中国计量科学研究院研究员 任同祥报告题目：《计量+离子/原子探针=?》质谱法测全血中锌元素含量的方法有外标法、标准加入法、同位素稀释法等，其中同位素稀释质谱法 (IDMS) 被化学计量公认为5个绝对测量方法之一，是痕量、超痕量成分的权威性测量方法。报告中，任同祥介绍了如何用同位素稀释法测锌，以及中国计量科学研究院研制的浓缩同位素标准物质和相应的规范和标准。与会人员合影留念

2010年1月16-17日，由北京离子探针中心主办的“2009北京SHRIMP成果报告会”在京隆重举行。中国科学院多位院士、政府相关部门负责人以及来自全国各地的地学界同仁等约100人出席了开幕式。自2002年起，一年一度的“北京SHRIMP成果交流会”已经成为中国地学界同仁们进行学术交流、展示成果的一个重要平台，其在学界的地位得到了业内人士越来越高的重视。　　2010年1月16-17日的“2009北京SHRIMP成果报告会”开幕式上，“中心”主任刘敦一研究员向与会领导及来宾总结汇报了“中心”2009年度的主要工作进展 ，其中他也谈到了北京离子探针中心自主研发离子探针质谱类大型科学仪器的相关情况：　　目前，在科技部和财政部的支持下，该项建议已在“十一五”国家科技支撑计划重大项目《科学仪器设备研制与开发》中立项，其中《二次离子质谱仪器核心技术及关键部件的研究与开发》子项目由北京离子探针中心牵头负责并开始实施。在各协作单位的共同努力下，课题的各项研究工作进展顺利，对主要关键技术的攻关有了突破进展；完成了TOF-SIMS和Trap-TOF的整机设计、气体离子源的整体设计，加工了部分关键部件；液体金属源创新研究顺利进行，样品台三维微聚焦系统完成了方案设计及关键部件选型；离子光学系统、二次离子源及质谱接口完成了理论模拟、方案设计及优化；TOF专用高速数字转换器(ADC)已完成方案设计，实现了部分电路子系统；实现了飞行时间质谱模块和模拟电路系统模块、数字测控模块及软件系统模块；搭建了离子阱离子反应器实验装置，完成了角反射式TOF系统的设计及关键器件的研制。　　而据“中心”近期透露，仪器研发项目的最新进展是：已经进入攻坚阶段，并已显示出中心在技术创新方面具有雄厚的基础和发展前景。

p　　8月14日上午，经过一年多的努力，在山东省国土资源厅的领导下，在北京离子探针中心的大力支持和帮助下，山东省地质科学研究院与澳大利亚科学仪器公司签约，世界上最先进的高分辨二次离子探针质谱仪(SHRIMP V)将落户山东，这是全世界第一台第五代离子探针仪，是国际上最先进的微区原位轻同位素分析仪器，将来可为探月工程做贡献。/pp style="text-align: center "img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/181eda97-f10d-44dc-9871-e108305c44f1.jpg"//pp　　strong山东省地质科学院与澳大利亚科学仪器公司签约，订购全世界第一台第五代离子探针仪/strong/pp　strong　多次调研，决定引进/strong/pp　　2016年6月3日，山东省地质科学研究院与国家科技基础条件平台——北京离子探针中心达成战略合作协议，建设山东离子探针中心，拟引进世界上最先进的高分辨二次离子探针质谱仪。当年10月26日，山东离子探针中心建设项目顺利通过了包括5位院士在内的专家委员会的可行性论证；10月27日，省国土资源厅副厅长宋守军带队赴北京离子探针中心调研，为在省地科院成立山东离子探针中心做准备。/pp　　离子探针分析仪是一种分析“神器”,它最擅长的是测定岩石年龄，对石油、大气、地质构造、地震等学科的研究也大有用处。但设备昂贵，目前我国仅有2台Ⅱ代产品。在通过院士、专家论证及广泛调研基础上，山东省地科院做出了一个惊人之举，决定花3000余万元订购目前世界上最先进、最高分辨率的第V代离子探针分析仪。这台离子探针，比北京离子探针中心的还要先进三代。/ppstrong　　为新旧动能转换打造科技平台/strong/pp　　8月14日上午10点，山东省地质科学院与澳大利亚科学仪器公司签约，订购全世界第一台第五代离子探针仪。离子探针仪将于两年后完成生产，运抵济南，在山东离子探针中心投入使用。/pp　　这台离子探针仪将是全世界第一台第五代离子探针仪，是目前国际上最先进的微区原位轻同位素分析仪器，将来，我国探月工程采集的月岩样品有可能会拿到山东离子探针中心，通过这台仪器来进行年代学研究。/pp　　省地科院党委书记、理事长于学峰说，“山东离子探针中心的建设将有助于创新地学研究的新技术和新方法，促进金矿资源领域国家重点实验室建设，完善我省国土资源创新平台体系，更是贯彻落实国家和省创新驱动发展战略、有效推动新旧动能转换的重要举措。”/pp　　strong培养人才，用五年打造国际影响力/strong/pp　　作为山东离子探针中心项目的促成者——北京离子探针中心主任刘敦一教授介绍，之所以选择与山东省地科院合作，促成第五代离子探针仪的引进，就是看重了山东省地科院积极向上的科研追求精神，“这种主动性非常可贵，而且山东省国土资源厅又特别支持科技创新，将来的山东离子探针中心成就显而易见。”/pp　　“引进第五代离子探针仪只是关键一步，与之配套的实验室建设、人才培养都要跟上。”在签约仪式上，山东省国土资源厅副厅长宋守军表示，离子探针仪是世界领先的高精尖科技仪器，仪器引进来从使用到维修保养都需要专业人才，省地科院要加快人才培养，在五年的时间里将山东离子探针中心建设成一个方向明确、特色突出、技术先进、向全国和国际开放的国际化实验室，尽快将山东离子探针中心推向国际地学研究的舞台前沿。/pp /p

日本电子株式会社（JEOL)近期发布了扫描电镜和电子探针用软X射线分析谱仪（SXES ：Soft X-Ray Emission Spectrometer），将扫描电镜和电子探针对材料分析水平、能力和精度大大扩宽。 电子光学仪器上发射的电子束与样品发生复杂的交互作用，产生各种信号，收集不同信号进行分析，可以获得样品的各种不同信息。软X射线分析谱仪就是通过采集样品上被激发出来的软X信号进行分析的仪器。它的能量分辨率为0.3eV，远高于能谱仪（EDS)和波谱仪（WDS）的分辨率；对轻元素的定量分析非常准确，比如B元素的检出极限可达20ppm；还可以进行元素价态分析。将扫描电镜从以侧重图像为主的仪器变身为图像、成分、价态均可清晰表达的超级分析仪器。也将电子探针的分析能力大幅度提升。 详情请咨询日本电子株式会社在中国的全资子公司捷欧路（北京）科贸有限公司及其各分支机构。上图：EDS-WDS-SXES谱峰分辨率比较上图：各种氮化物的谱图检测分析上图：各种碳化物的谱图分析上图：锂电池充电过程观察

我国引进的第一台NanoSIMS 50L型纳米离子探针验收会于近日在中国科学院地质于地球物理研究所召开。中国科学院地质于地球物理研究所副所长吴福元研究员为组长的专家组认真听取了法国CAMECA公司纳米离子探针设计师、Franç ois Hillion博士所作的验收报告。专家组对仪器的验收指标有关问题进行了提问，一致认为该仪器的技术参数不仅全部达到合同要求，大部分还优于合同要求的验收指标。纳米离子探针　　纳米离子探针具有极高的空间分辨率(Cs+源束斑小于 50nm，O-源束斑小于200nm)，与我所已有的CAMECA ims 1280高精度离子探针互补，构成国际上非常先进的的离子探针分析平台。新引进的NanoSIMS 50L型纳米离子探针配置了7个信号检测器(每个配置法拉第杯和电子倍增器)，可以同时测量7个同位素(或元素)，分析精度好于千分之一。该仪器可以分析除稀有气体以外，元素周期表中从H至U的全部同位素(元素)，并能获取同位素分布的高分辨图像。纳米离子探针的引进，为我国比较行星学、地球科学、材料科学、以及生命科学等领域提供了新的大型实验分析平台。

近日，中科院条件保障与财务局组织专家对中科院成都生物研究所研究员周燕主持承担的中科院科研装备研制项目“生物质谱探针电喷雾离子源的研制”进行了结题验收。经过现场测试和档案审阅，验收专家组一致认为该项目圆满完成了研制任务，达到了预期目标，同意通过验收。项目验收会现场　　电喷雾电离(ESI)离子源是生物质谱最常用的一种离子源，但仍具有如不能直接分析含高盐的生物样品的缺点，需要对高盐样品预先脱盐处理，也不能与使用缓冲盐的液相色谱联用。该项目针对商用ESI离子源存在的上述技术问题，基于具有耐盐能力的电喷雾离子化技术(PESI)，设计制造了生物质谱探针电喷雾离子源，在进样模式、仪器构建、应用开发等方面开展了系列探索性研究。截至目前该项目已研制完成一套可应用于高盐样品及生物样品的直接分析，也可与使用含高盐缓冲溶剂的液相联用的探针电喷雾质谱离子源设备。　　项目组研究人员通过不断优化控制方式、样品加载方式、高压接通方式及离子传输方式，使其具备了抗高压干扰、耐盐、抗基质干扰等特性，在此基础上，继续深入开发了液相接口，使得该离子源可与使用高盐缓冲溶剂的液相色谱联用。　　通过现场测试和应用实验证明，该项目研制的PESI具有高耐盐性能和无毛细管堵塞特点，不需要复杂的样品前处理程序，可直接分析牛奶、微量天然产物等复杂样品，提高高盐生物样品的分析效率。此外，该项目所研发的设备已在北京出入境检验检疫局等单位推广试用，用户反馈良好，具有广泛的应用和市场前景。

为广泛征求用户的意见和需求，了解中国科学仪器的市场情况和应用情况，仪器信息网自2008年6月1日开始，对不同行业有代表性的“100家实验室”进行走访参观。近日，仪器信息网工作人员参观访问了本次活动的第五十四站：北京离子探针中心，该中心学术秘书王晨女士热情地接待了仪器信息网到访人员。　　北京离子探针中心(以下简称“中心”)成立于2001年12月18日，是由科技部、国土资源部和中科院共同出资1800万元，以共建共享方式建立的国家大型科学仪器中心，现依托于中国地质科学院地质研究所。该中心成立九年以来，坚定不移地走大型仪器共建共享的道路，仪器运行效率和科研成果产出率都进入了国际先进行列。　　中心副主任张玉海高级工程师(左三)、杨之青工程师(右二)、王晨女士(左二)与仪器信息网工作人员合影　　王晨女士首先为我们介绍了中心的主要仪器及其在实验室相关测试、研究业务中发挥的重要作用。“中心的核心仪器是高分辨二次离子探针质谱((Sensitive High Resolution Ion Microprobe II ，SHRIMPⅡ)。相应的配套仪器包括扫描电镜及阴极发光探头、水冷系统、超净台、显微照相、空气压缩机以及用于制样的镀金仪、抛光机等。”　　北京离子探针中心的主要仪器情况　　拥有国内唯一两台高分辨二次离子探针质谱，测试业务专门面向地质学相关领域开放　　“中心于2001年5月引进的SHRIMPⅡ是世界上第九台、国内第一台SHRIMPⅡ，它是专门针对同位素地质年代学、宇宙年代学、地球化学和宇宙地球化学等地质学相关研究中的重同位素分析而设计，特别是锆石微区定年。该仪器是磁质谱，配备单接收器，当时购买价格为1800万元。”　　“多年来，SHRIMPⅡ运行情况一直良好，坚持每天24小时，每周7天不间断运行，年分析机时(指仪器进行样品或标准样品分析的时间)保持在7200小时左右，达到科技部有关大型仪器运行效率规定的优秀标准(1600小时/年)四倍之多，成为世界上运行效率最高的一台SHRIMP。”　　“鉴于SHRIMPⅡ的超高使用效率以及仪器维护保养方面的考虑，财政部2005年出资3000万元为北京离子探针中心添置了第二台二次离子探针质谱——SHRIMPⅡe-MC，该仪器相比于SHRIMPⅡ，离子源添加了铯源，在分析重同位素的同时又能分析轻同位素，且配备了多个接收器。鉴于北京离子探针中心的新基地还未建好，所以该仪器暂且还停放在澳大利亚，预计2011年会移至新基地。”　　高分辨二次离子探针质谱(SHRIMPⅡ)　　样品前处理：精“挑”细“选”、细致“打磨”　　“矿物样品在进入SHRIMPⅡ分析之前，要经过一系列的前处理，大约需要一周的时间。首先是选矿，将采来的岩石标本粉碎成粉末，经过筛选、磁选、手工挑选等步骤后，挑选出其中的锆石颗粒，一般一个样品会挑选出几十颗至上千颗锆石颗粒。”　　“其次是样品制靶，将选出的锆石颗粒，固定在双面胶上，将标样与样品排列在指定位置，随后用模具注入环氧树脂，抽真空，烘干，使树脂固化后对其进行打磨、抛光，使靶表面光滑。”　　样品靶　　(图注：靶上面的“线”即是锆石颗粒阵列。)　　“第三是用显微镜给靶照相，该步骤的目的有二：一是给锆石样品定位，二是通过显微镜的透、反射光对样品的照射，分析锆石颗粒的内部结构以及检查其表面是否有裂隙、瑕疵，为SHRIMPⅡ分析时选点提供依据。”　　“最后是阴极发光照相，将显微镜照相后的靶进行超声波清洗，在靶的检测光面上镀上金膜，随后放在扫描电子显微镜下做阴极发光照相，以确定锆石颗粒内部同位素的分布情况。经过这些步骤后，靶才可以放入SHRIMPⅡ内进行分析了。”　　日立S-3000N扫描电子显微镜　　(图注：该仪器配备GATAN公司Chroma阴极发光探头，可提供彩色及黑白阴极发光照片。)　　S-3000N拍摄的锆石照片　　奉行“开放、共享、高效”的运行原则，仪器使用率与开放程度堪称典范　　“中心自成立之日起就奉行‘开放、共享、高效’的运行原则，面向国内外地学界全方位开放共享。2005年12月，中心项目组研发出了离子探针远程共享控制系统(SROS，SHRIMP Remote Operation System)，该系统实现了在Internet公共网络环境下，实时远程控制SHRIMPⅡ，观测样品图像实时变化，在线获取试验数据、远程协同信息交流等远程实验功能，达到了亲临北京离子探针中心进行实验的效果，更好地实现了SHRIMPⅡ的开放、共享。”　　“开放、共享的运行机制给中心带来了巨大的工作量和众多的访问者。中心成立九年以来，共有来自国土资源部、中科院、大专院校以及港台地区的30多个相关单位的数百名科研工作者使用中心的SHRIMPⅡ对自己的样品进行了分析研究。另外，一批来自美国、英国、法国、意大利、德国、澳大利亚、韩国、巴西、古巴、蒙古国、波兰和土耳其等国的学者也来中心完成锆石定年工作和短期访问，其中不乏国际一流的地质学家。正是因为如此，北京离子探针中心的仪器利用率和开放程度均居国际同类实验室的前列。”　　打造“测试、技术、研究”三位一体的实验室，从事质谱仪器研发　　在谈到中心的总体发展情况时，王晨女士转述了中心主任刘敦一研究员的看法：“北京离子探针中心如果仅作为一个测试平台，其功能是有限的，要发挥它的巨大作用，我们就应当坚持测试、技术、研究这三方面并行发展的策略。通过测试业务，我们了解到科学家们对SHRIMPⅡ的性能有哪些方面要求，进而中心的技术人员对仪器进行改进，然后仪器使用者再使用，并给予反馈。如此反复，我们仪器相关技术水平越来越高，而这方面水平的提高也促进了中心的研究工作。所以测试、技术、研究这三方面是相互促进的，三者的融合让我们有可能实现各种革新与突破。”　　“中心现在主要从事的研究有：从事地质年代学和宇宙年代学研究 进行必要的矿物微区稀土地球化学研究 解决重大地球科学研究课题中的时序问题，特别是太阳系和地球的形成及早期历史研究 主要造山带的构造演化研究 地质年代表研究 大型和特殊矿床成矿时代研究 发展定年新技术新方法等。”　　“除此之外，中心还从事科学仪器研发。中心主任刘敦一研究员认为：科学仪器自主研发能力的重要性再明显不过。一个国家如果没有独立自主的科学仪器研发能力，其科学技术的发展不可能领先，其工业、农业创新体系不可能形成，独立自主的国防体系不可能建立，因而科学仪器自主研发能力是关系到国家安全和民族发展的大事。目前北京离子探针中心承担了《二次离子质谱仪器核心技术及关键部件的研究与开发》项目，正从事二次离子质谱(SIMS)及飞行时间(TOF)串联质谱的若干关键技术和关键部件的研究。”　　王晨女士(中)向仪器信息网工作人员介绍SHRIMPⅡ　　附录：北京离子探针中心　　http://www.bjshrimp.cn/

在婴儿呱呱坠地之前，受精卵是如何发育成复杂个体的？为什么正常的细胞会慢慢变成癌细胞？　　细胞是生命的基本单位，了解它的过去、现在和未来不仅有助于人们了解正常发育的过程，也对理解疾病的产生和发展至关重要。然而，“看清”细胞的“前世今生”仍然存在显著的技术困难。　　8月17日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所研究员陈万泽作为共同第一作者在《自然》发表长文，介绍了研究团队在国际首创的活细胞转录组测序技术（Live-seq）。该技术首次让单细胞进行转录测序后依然能保持细胞存活，实现了活细胞全基因表达的连续观测。　　“该研究实现了使用Live-seq技术对同一个活细胞多次分离部分细胞质进行多次转录组测序的可行性，表明这一技术有望在将来用于构建单个活细胞的转录组系列变化动态。该研究为单细胞转录组测序提供了全新的研究策略，为我们理解生命过程的动态变化提供了强有力的手段，是这一领域的又一重大突破。”北京大学生命科学学院教授汤富酬评论道。　　不杀死细胞就能测序　　人体内的细胞拥有几乎一样的基因组，但是为什么能够产生多种多样的细胞？基因组中数万个基因的表达与否和表达量的高低，很大程度上决定了细胞的种类和功能，比如神经细胞、免疫细胞、各种肿瘤细胞等。　　如果知道细胞不同时间的基因表达的变化，就能够了解细胞的过去、现在和未来。　　当前，单细胞转录组测序技术是了解细胞状态的重要手段。就像看一张“高清照片”，通过单细胞测序能够看清细胞现在所有基因的表达状态。但是，这些技术在理解细胞状态“电影”般的动态变化上却面临很大的挑战。　　“利用单细胞转录组测序技术观测细胞状态的前提是将细胞裂解，提取其中的RNA来测定每个基因表达量的高低，这样就不可避免地杀死了细胞。”陈万泽说，“此外，使用单细胞测序技术也只能了解到一个细胞当下的状态，却不能获得它的过去，也无法知晓它将来的功能。”　　通过近7年的努力，陈万泽与合作者开发了活细胞转录组测序技术Live-seq，其核心是通过对活细胞中的部分细胞质进行微创提取，并对极其微量的细胞质RNA进行扩增，在单细胞转录组测序后依旧保持细胞的存活和功能，从而实现细胞动态变化的跟踪。　　论文通讯作者、瑞士洛桑联邦理工学院教授Bart Deplancke表示，该技术兼具全基因表达分辨率和动态解析能力，是目前对单细胞转录组直接动态测量、偶联细胞现有状态及其后续表型的唯一解决方案。　　两次碰壁，终于“钓”出RNA　　如何在不杀死细胞的前提下看到细胞的动态变化？　　“我们首先想到的是外泌体，它是细胞向外面吐出来的小泡，里面有蛋白、RNA等物质。如果我们把单个细胞的外泌体都收集起来，再对其中的RNA进行测量，或许就可以在一定程度上反映细胞状态而又不杀死细胞。”陈万泽说。　　单个细胞中仅有10皮克RNA，相当于1克的一千亿分之一，而细胞外泌体中的RNA更是少之又少。研究团队设计了微流控芯片来完成单细胞捕获、外泌体收集等过程，发现由于外泌体中的RNA数量太少，根本无法实现单细胞分子水平的观测。　　随后，陈万泽尝试利用在生命科学领域非常小众的原子力显微镜——它有一个很尖的硅探针，多用来检测物质表面性质。研究团队对探针进行表面活化、修饰、洗脱等改造后，让其能够把细胞中的RNA“钓”出来。　　“这种探针很细，对细胞的损伤很小，就像‘鱼钩’一样，改造后可以把细胞中的RNA‘钓’出来，又能保证细胞继续存活。我们改造了数十个探针后，结果只在两个细胞上成功‘钓’到了基因。”陈万泽回忆道，当时购买一个原子力显微镜探针需要800美元，研究成本太高，成功率太低，让这项研究再次受阻。　　瑞士洛桑联邦理工学院学科交叉氛围浓厚。在一次偶然的学术交流中，陈万泽与导师了解到，瑞士苏黎世联邦理工学院的Julia Vorholt实验室开发了一种特殊的原子力显微镜，能够吸出一部分细胞质。　　一番交流后，两个课题组一拍即合，展开了联合攻关。联合团队对一系列实验过程进行了优化，解决了RNA降解、低温下的快速操作、超微量样品转移、采样通道清洗避免交叉污染、图像下追踪细胞等多种问题，以保证实验结果的可靠性。　　联合团队利用重新改造后的Live-seq，对5种类型共295个细胞进行了测序，发现Live-seq能够有效区分不同类型的细胞，且平均每个细胞能检测到约4112个基因的表达信息。　　仅对少量的细胞质进行测序，是否就能代表细胞的状态？“我们平行比较了单细胞测序结果，发现活细胞测序结果与普通的单细胞测序结果高度吻合，证明Live-seq能够很好地体现细胞的全转录组状态。”陈万泽说。　　细胞的存活率又如何保证呢？　　“原子力探针尖端只有几百个纳米大小，而且能和细胞膜密封，对细胞损伤极小。吸取约5%至50%的细胞质后，细胞体积可以快速恢复到正常水平，存活率在85%至89%之间，细胞能进行正常分裂。通过一系列的功能分析和分子表征，我们没有发现Live-seq对细胞状态有显著影响。”陈万泽表示。　　对此，审稿人在评审意见中也写道：“由于细胞测序后仍旧存活，Live-seq首次实现对同一个细胞全基因表达的连续测量。”　　细胞测序史从“高清图片”到“高清电影”的跨越　　在细胞观测技术史上，显微成像和基因编辑介导的分子记录等技术不仅能观察细胞水平的生长、分裂、死亡等过程，还能观测细胞中的单个或几个基因指标。　　2009年，单细胞转录组测序技术为更系统、全面地定义细胞类型和状态提供了变革性手段。但人们仍然只能观察到细胞的静态状态，无法连续观测细胞动态或者检查细胞后续的表型。　　如果把利用单细胞转录组测序技术观测细胞比喻为看一张细胞在分子水平的高清图片，那么利用Live-seq观测细胞就好比看一部高清电影，能够看见细胞的“前世今生”。　　“Live-seq可以回答细胞的过去怎样决定它的现在，不仅知道细胞中为何存在差异，还知道这些差异从何而来。”陈万泽介绍道。　　在验证实验中，团队利用Live-seq直接测定了同一个巨噬细胞在不同时间的状态变化，发现细胞起始状态的少数基因的表达差异和噪声（如Nfkbia、Gsn等）是决定细胞后续反应差异的重要原因。相对而言，普通的单细胞转录组无法找到这些规律。　　陈万泽表示，尽管Live-seq仍然存在诸多挑战，需要进一步完善，比如低通量、暂不能在体内应用、在高度极化且mRNA分布不均的细胞中无法实现全细胞转录组测序、对细胞更多次的采样还需进一步研究等，但该技术首次实现了活细胞连续观测，为单细胞测序技术发展带来了更多可能性。未来，团队将进一步提高Live-seq技术的实用性。

在过去10年里，北京离子探针中心的两台高分辨二次离子探针质谱仪(SHRIMP Ⅱ和SHRIMP Ⅱe-MC)或许是全球最忙及成绩最好的科学仪器。在12月18日该中心十周岁庆祝会上，中心主任刘敦一教授表示，以这两台仪器为核心的大型科学仪器共享平台，极大推动了我国地球科学的发展。　　过去10年，SHRIMP仪器处于样品分析的机时平均为266.8昼夜/年，开放机时平均为76%。自2007年起，单台SHRIMP仪器的科研论文产出量已连续位居世界同类仪器的第一位。　　高效源于中心建立的SHRIMP远程共享控制系统。该网络不仅实现了国内科研人员可实时观测样品图像、在线获取实验数据等应用，还使跨国远程共享科学仪器进入常态，开创了通过远程共享系统共享国外SHRIMP仪器的功能。　　“十一五”以来，该中心又联合国内外22家高校及科研院所，在SHRIMP远程共享平台的基础上，整合了一批微束类分析仪器，构建起网络虚拟实验室，为进一步建立以远程操作为主要手段的大型仪器虚拟中心奠定基础。　　刘敦一透露，该中心将继续发展以SHRIMP为代表的大型科学仪器远程共享网络，尽快在西班牙和巴西建立服务器系统，在美国华盛顿大学(圣路易斯)建立远程工作站。该中心还将积极投入大型科学仪器自主研发工作，逐步建立起一个具有优秀技术专家和研发设施的科学仪器自主创新基地。　　据了解，SHRIMP Ⅱ在锆石微区年龄测定上具有无可替代的优势，引领锆石年代学进入微区、原位分析的新时代。2001年，我国引进第一台该机器，北京离子探针中心也于当年成立。该中心今年被科技部和财政部认定为首批国家级科技基础条件平台。

《质谱新技术丨原位探针离子化质谱仪DPiMS 第一期》为大家介绍了DPiMS的技术背景和工作流程；《质谱新技术丨原位探针离子化质谱仪DPiMS 第二期》介绍了DPiMS在食品安全、法医学、临床毒理学和生物学研究中的应用实例。 本期将隆重介绍DPiMS家族新成员——DPiMS QT，进一步拓展这一极具潜力的新型离子源的应用边界。 DPiMS QT 特点 1 前处理简单、操作简便、快速完成测定● 只需简单的前处理即可开始分析。● 与Q-TOF质谱仪联用，实现高分辨质谱分析。● 仅需微量样品即可完成分析，大大降低对于MS离子源的污染。 2 只需简单的前处理即可测定液体或固体样品● 使用传统方法分析血液、尿液和其他生物样品所需的时间减少约 50%。● 可以分析食物、组织切片和其他固体样品。● 样品前处理时间显着减少。3 快速定性分析● DPiMS QT定性筛查分析时，无需等待色谱分离的时间，效率更高。4 无残留的分析系统● 每次进样时，仅几十pL的样品粘附在探针上，无需担心质谱仪内部受到污染。也可以通过更换探针来防止样品残留，在测定浓缩样品和未知浓度的样品时无需担心交叉污染。5 在 DPiMS QT 和 Q-TOF LC/MS 之间轻松切换● 移除 DPiMS QT 装置约仅需15秒，即可重新配置为LC-QTOF系统。通过 DPiMS QT 实施初步筛查和定性分析，可以减少 LC-QTOF 分析所需的资源（溶剂和色谱柱），从而减少需要定量分析的样品数量，提高实验室工作效率。应用实例 对添加曲唑酮（500 ng/mL）的全血样品进行定性分析， MS和MS/MS分析在一个序列中同时进行。LabSolutions Insight Explore 支持组成推测、库搜索和结构解析。 1 MS分析检查色谱峰——通过在化合物表中输入分子式或对应的质量数来提取目标离子的质量色谱图。组成推测——从获得的质谱图中，选择任意 m/z 的质谱，并使用组成推测功能按匹配度分数顺序列出预测的分子式。 2 MS/MS分析碎片归属——使用 LabSolutions Insight Explore 中的结构分析归属功能，根据产物离子质谱图对碎片进行归属。通过谱库检索评分——通过使用 LC-QTOF 创建的质谱库，对使用 DPiMS QT 分析得到的质谱图进行评分。

矿产资源是自然资源的重要组成部分，是经济发展和科技进步的重要物质基础。运用现代分析测试技术能够获取详实准确的矿石和矿物数据信息，掌握区域内矿石和矿物的分布情况，阐明岩石矿物的经济价值和应用价值，进而为矿产资源的开发和利用提供科学决策，为保障国家能源安全和实施新一轮找矿突破战略行动提供技术支撑。 为促进学术交流和思想碰撞，国家地质实验测试中心主办期刊《岩矿测试》携手仪器信息网于2023年8月24日组织召开新一期“现代地质及矿物分析测试技术与应用”网络研讨会。期间，中国地质科学院矿产资源研究所研究员陈振宇将分享报告，介绍电子探针分析稀土矿物的难点与重点。电子探针分析稀土矿物的难点包括：单个稀土元素被激发出来的特征X射线线系繁多（包括L线系和M线系，每种线系中还有α线系、β线系等，以及它们不同等级的线系），而且线系之间分布密集；稀土元素由于其原子结构和晶体化学性质相近而经常共生在同一个矿物中；多个稀土元素的线系之间相互重叠的现象极为严重……。电子探针分析稀土矿物的重点包括：详细的定性分析，以确定矿物中所含元素、确定元素分析适合的谱线、确定分析谱线的背景位置、选择合适的分光晶体等，选择合适的标样也非常重要，另外还要注意有些标样和样品在电子束轰击下容易受损、有TDI效应等问题。欢迎大家报名参会，在线交流。附：“现代地质及矿物分析测试技术与应用”网络研讨会 参会指南1、进入会议官网（https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/geoanalysis230824/）进行报名。扫描下方二维码，进入会议官网报名2、报名开放时间为即日起至2023年8月23日。3、报名并审核通过后，将以短信形式向报名手机号发送在线听会链接。4、本次会议不收取任何注册或报名费用。5、会议联系人：高老师（电话：010-51654077-8285 邮箱：gaolj@instrument.com.cn）6、赞助联系人：张老师（电话：010-51654077-8309 邮箱：zhangjy@instrument.com.cn）

应用优势★ 简化样品预处理工艺，快速筛查生物样品中的药物成分。★ 无需色谱柱系统即可在3分钟内完成定性分析。 介绍在刑事科学调查毒品毒物分析中，需要更快速的定性分析技术来鉴定样品中的有效化学成分。 本应用通讯介绍了一种全新的质谱分析技术，采用配备原位探针技术离子源DPiMS QT的LCMS-9030四极杆飞行时间质谱仪（图1）快速鉴定全血中的药物成分。图1：配备DPiMS QT的LCMS-9030外观 DPiMS QT可直接进行全血样品分析，更大限度地减少从样品制备到分析所需的时间，可以全面获取所有化合物成分的MS / MS谱图信息。 分析方案DPiMS QT可将探针快速多次蘸取样品板上微量样品溶液并重复进行MS采样，探针的尖端施加电压同时将粘附在探头表面的微量样品溶液离子化。在将经过电离的样品导入质谱仪中分析。在这项研究中，将17种药物成分添加的全血样本（500 ng / mL）。取10μL人全血溶液，加入90μL去离子水水稀释，加入100μL乙醇溶液混合并离心，取10μL上清液滴注在样品板上待分析。 采用配备DPiMS QT离子源的 LCMS-9030质谱系统，可兼容并使用ESI-QTOFMS各类药物,毒物方法包的目标。仅需将采集到的数据和预先加载的数据库进行比对即可。表 1 列举了MS分析条件。 表1 分析条件人全血加标样品分析表2展示了人全血样品中添加17种药物化合物样品的数据库比对结果分数。所有添加物的比对分数均在84至100间，这表明原位探针离子化方式可在3分钟内，简化样品制备方式并得到高速质谱检测条件下的优质检测结果。 图2展示了每种药物在谱库比对模式下的MS/MS谱图。由于MS/ MS谱图是在窗口宽度收窄为1 Da，因此可减少干扰物成分及同位素离子对定性比对结果的影响。 表2 人全血中药物（500 ng/mL）的数据库比对结果评分应用新闻图2展示了每种药物在谱库比对模式下的MS/MS谱图。由于MS/ MS光谱是在窗口宽度收窄为1 Da，因此可减少干扰物成分及同位素离子对定性比对结果的影响。改为“图2展示了每种药物在谱库比对模式下的MS/MS谱图。由于MS/ MS光谱是在窗口宽度收窄为1 Da，因此可减少干扰物成分对定性比对结果的影响。 结论使用配备DPiMS QT离子源的LCMS-9030高分辨飞行时间液质联用仪可实现17种有毒物质在人全血样品中的快速筛查并获得良好的数据库比对结果，数据库比对分数在84到100。 设定母离子采集窗口宽度为1 Da并采集MS/MS质谱信息的检测方案，可降低生物样品中含有的干扰物信息的影响。简化样品制备流程，建立3分钟内快速质谱检测方案可应用于生物样品中各类药物、毒物的快速分析。 * 仅供研究使用。不适用于诊断程序。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

一个能够检测武器级的铀(signs of weapons-grade uranium)、新的矿石储量和验证地球上早期生命的科研实验设备最近在西澳大利亚大学建设成功。　　这个建于该大学显微研究中心，带有超灵敏微型离子探针(ultra sensitive microprobe)的高灵敏度显微镜，具有独特的描述和分析功能。该中心是目前世界上唯一能够安放两台此类实验装置的实验室。在启动仪式上，创新、工业与科研部长Kim Carr说，这种超灵敏的微型离子探针将会极大地提高该设备开展世界领先科研的能力。　　新的微型探针通过打在检测样本上的高能量离子束，有能力检测出各种不同物质之间的化学特性的差异。它能用来追踪远古已灭绝动物的迁移轨迹，从而搜寻它们灭亡的原因。　　其它应用还包括研究珊瑚的生长规律，以便更好地了解澳大利亚大堡礁珊瑚白化病的成因和气候变化问题，以及区分造成危害的污染来源。　　微型探针也能够被用于研究远古的陨石, 帮助我们了解太阳系是如何形成的。　　这种新型微型探针在南半球目前只有一个，而全世界也只有15个。　　Kim Carr部长，这个设备的潜力是广阔和巨大的, 来自全国各地的研究人员将会非常渴望使用这一新设备。对于600万澳元的微型探针的高投入，澳大利亚政府已经投入了150万澳元经费支持。政府还将继续投资新的大型科研设备。

Interfacial Structures and Properties of 2D Materials with Atomic Force Microscopy（4）- Intercalated Structures讲座内容简介： 近年来，由于其潜在的巨大应用价值，关于二维层状材料的基础和应用研究方兴未艾，核心工作是理解和控制其多种多样的有趣性质。之前的研究工作主要集中在二维材料的面内结构，多种多样的层间相互作用在调控其力学、电学、热学以及光学等性质方面也有重要作用。虽然已有许多实验和理论研究工作来表征和理解这些界面结构，但对于界面行为是如何影响其物理与化学行为的仍然不是特别清楚。一个重要原因是，内部界面结构的直接微观成像和性质研究在实验技术上是相对比较困难的。石墨烯内部界面水分子插层的高分辨成像研究 在之前，报告人已经针对的AFM的基础知识、基本模式以及功能化AFM探测模式进行了介绍。本系列报告，将基于我们在原子力显微术的技术研究工作，利用多种先进原子力显微术针对二维材料的本征界面、异质界面以及材料/基底界面开展的研究工作。在每次报告中，我们首先将在较为详细地介绍主要使用的先进AFM模式的基本原理、技术实现及其相关应用。在此基础上，介绍我们利用该AFM模式所开展的关于二维材料界面结构与性质方面的研究工作。希望通过本系列报告有助于相关AFM使用者能够利用比较复杂的AFM功能模式开展研究工作。 本次报告是《二维材料界面结构与性质的原子力探针显微学研究》系列的第四次报告。在本次报告中，将介绍我们通过发展和利用多频原子力显微术，针对二维材料体系的内部界面插层结构等的高分辨成像表征和力学性质探测开展的一些工作。 #主讲人介绍 程志海，中国人民大学物理学系教授，博士生导师，基金委优青，中国仪器仪表学会显微仪器分会理事，中国硅酸盐学会微纳米分会理事。2007年，在中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室获凝聚态物理博士学位。2011年8月-2017年8月，国家纳米科学中心(中科院纳米标准与检测重点实验室)，任副研究员/研究员。曾获中国科学院“引进杰出技术人才计划”（技术百人计划）和首届“卓越青年科学家”，卢嘉锡青年人才奖获得者，青年创新促进会会员并获首届“学科交叉与创新奖”等。目前，主要工作集中在先进原子力探针显微分析技术方法及其在低维材料与表界面物理等领域的应用基础研究。网络讲座时间：北京时间 2021年11月29日 上午10：00-上午11:00申请方法：请关注“Park原子力显微镜”公众号查看首页内容，即可参与。

镧系解离增强荧光免疫分析技术(DELFIA)作为目前最灵敏的荧光生物检测方法，在科学研究和医疗领域已获得广泛的商业应用。商用的DELFIA试剂盒采用传统的分子探针如稀土螯合物作为标记物，存在着稀土离子标记比率低(最高10~30个稀土离子)、光化学稳定性差和价格昂贵等缺点。与稀土螯合物相比，稀土纳米发光材料具有化学稳定性高、可修饰性好、潜在生物毒性低等优点，是目前普遍看好的新一代荧光生物标记材料。然而，由于稀土离子4fN电子组态间的禁戒跃迁特性，直接利用稀土离子自身的敏化发光无法达到高灵敏检测的需求。因此，科学家设想能否结合DELFIA技术，将稀土纳米晶作为纳米探针替代分子探针稀土螯合物，利用纳米晶高度浓缩的稀土离子(每个纳米晶含成千上万个稀土离子)来提高其标记比率，并借助DELFIA增强液将纳米晶溶解生成大量强发光的稀土胶束，从而达到提高发光与检测灵敏度的目的。　　在国家自然科学基金杰出青年科学基金、科技部&ldquo 973&rdquo 计划和重大科学仪器开发项目、中科院战略性先导科技专项和创新国际团队项目等支持下，中国科学院福建物质结构研究所中科院光电材料化学与物理重点实验室陈学元研究小组和结构化学国家重点实验室黄明东研究小组合作，发展了一种基于稀土纳米晶溶解增强的荧光免疫分析技术(DELBA)。该技术沿用了商用DELFIA的操作流程，简单地以稀土纳米探针替代分子探针稀土螯合物，利用稀土纳米晶高度浓缩的稀土离子提高其标记比率，极大地增强了体系的发光与检测灵敏度。项目组通过高分辨荧光光谱、元素分析等手段，以~9 nm NaEuF4为纳米荧光探针和&beta -萘甲酰三氟丙酮(&beta -NTA)为增强剂，揭示了稀土纳米晶溶解增强的发光机理，并实现了对人体广谱肿瘤标志物癌胚抗原(CEA)的高灵敏DELBA检测，检测极限达0.1 pg/mL，比商用DELFIA试剂盒降低了近3个数量级，为迄今CEA检测最优值。进一步地，该团队利用发展的DELBA技术测试了肿瘤医院20例血清CEA值，结果与商用DELFIA试剂盒基本一致，并通过测定变异系数、回收率等验证了该方法的准确度和可靠性。上述工作以通讯形式于8月11日在线发表在《德国应用化学》杂志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, DOI: 10.1002/anie.201405937)，并申请了中国和PCT国际发明专利。　　此前，该团队在基于稀土纳米荧光探针的肿瘤标志物检测方面已取得系列研究进展。例如，利用LiLuF4:Yb3+,Er3+上转换纳米荧光探针实现了对疾病标志物人绒毛膜促性腺激素&beta 亚单位(&beta -hCG)的上转换荧光(UCL)检测(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1252 Frontispiece) 利用超小CaF2: Ce3+/Tb3+纳米荧光探针实现对人体肿瘤标志物可溶性尿激酶受体(suPAR)的时间分辨荧光共振能量传递(TR-FRET)检测(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 6671)。　　基于稀土纳米探针的溶解增强荧光免疫分析原理示意图：a-传统DELFIA b-新技术DELBA

讲座时间：北京时间3月12日（周四）上午11:00-12:003月19日（周四）上午11:00-12:003月26日（周四）上午11:00-12:00如何报名？1. 关注微信公众号：帕克原子力显微镜Park2. 打开2月13日发布的文章“AFM网络讲座系列：原子力探针显微术基础及其研究进展”摘要：纳米科学与技术是当今前沿基础科学和高新技术研究中最具有发展潜力的领域之一，也是国际科技竞争的战略制高点。在纳米科技发展过程中，以电子显微术，扫描探针显微术及超分辨光学显微术为核心的纳米表征与测量技术起到了关键性的作用。目前，以扫描隧道显微术、原子力显微术为核心的一系列扫描探针显微术已经发展成为基础科学及技术应用研究中探测微纳米尺度物质结构、性质及功能的核心工具之一。目前，原子力显微术是使用最为广泛的扫描探针显微技术；它也可以作为微纳米尺度下的“眼”和“手”与其他表征和测量技术相结合，具有非常广阔的发展和应用空间。在本讲座（共三次）中，我们将在（1）介绍扫描探针显微技术的基础上，进一步介绍原子力探针显微技术的基础理论、仪器与方法基础，（2）基本工作模式及其应用，最新技术和方法进展等。（3）在此基础上，我们将进一步介绍原子力显微技术的功能化探测模式及其微纳米尺度物性研究与测量中的应用。最后，我们将简要探讨原子力显微术的进一步研究发展方向等。讲座人简介： 程志海，中国人民大学物理学系教授，博士生导师，基金委优青，中国仪器仪表学会显微仪器分会理事，中国硅酸盐学会微纳米分会理事。 2002年毕业于大连理工大学物理与光电工程学院应用物理系。2002-2007年，在中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室硕博连读，获凝聚态物理博士学位。2004年7月至2005年1月，在德国柏林自由大学物理系及实验物理研究所做访问学者，2007年8月-2011年7月，在美国加州大学Riverside分校化学系及纳米科学与工程中心从事博士后研究。2011年8月-2017年月，国家纳米科学中心(中科院纳米标准与检测重点实验室)，任副研究员/研究员。曾获中国科学院“引进杰出技术人才计划”（技术百人计划）和首届“卓越青年科学家”，卢嘉锡青年人才奖获得者，青年创新促进会会员并获首届“学科交叉与创新奖”等。目前，主要工作集中在先进原子力探针显微分析技术及其在低维与表面物理、纳米科技等领域的应用基础研究。

帕金森式症又称震颤麻痹，是一种常见的神经退行性疾病，已成为继心脑血管病、肿瘤之后老年人的第三大“杀手”，严重影响患者的生活能力和质量。据统计，我国65岁以上的老年人中约有1.7%患有该症状。而大脑深部刺激（DBS）逐渐成为晚期帕金森患者常见的治疗方法，但是仍具有重大风险。该治疗方式是通过在大脑中放置电极、以破坏导致与晚期帕金森病相关的衰弱性震颤和僵硬的错误信号。对于不再受益于药物治疗的患者来说，这可能是非常有效的治疗方法，但是将电极放在错误位置会降低有效性并导致心理障碍。来自拉瓦尔大学魁北克CERVO脑研究中心的研究小组提出使用两种光谱分析的新探针可以帮助医生更准确地在大脑中导航仪器，从而使手术更安全，并提高成功率。小组成员Mireille Quémener表示：“改善DBS电极插入的神经外科指导将简化手术过程，减少手术时间，降低整体健康治疗成本并防止不良的心理后果。”光谱探针提供实时位置导航DBS手术过程由两部分组成，一部分是将电极放置在大脑特定部位，另一部分是植入电池组，便于将电流输送到电极。传统插入电极的方式是依靠磁共振成像（MRI）扫描来确定位置。然而，在颅骨钻孔的过程中，大脑可能会移动2毫米，导致电极放置位置不准确。基于上述问题，研究人员创建了一个装有光学探针的DBS电极，该电极通过光学探针增强，在插入过程中对脑组织进行相干反斯托克斯拉曼散射光谱（CARS）和漫反射光谱（DRS）。光学探针包含两根用于CARS和DRS照明的光纤和第三根用于收集信号的光纤。然后从组织学切片（HISTO）中目视识别组织类型，以生成由黑色（灰质）和白色（白质）区域组成的条形码。将该条形码与使用光学探针采集的数据进行比较，并使用PCA agorithm（探针条形码）进行分析。一旦电极到达目标位置，光学探针就可以在电极保持在原位的同时进行工作。图1 左半球和右半球的组织切片显示两个电极插入（a）大脑右半球的脱靶部分（使用CARS）和（b）大脑左半球的丘脑下核（STN）（使用DRS）光谱探针在指导手术方面潜力无限为了测试这种新探针，神经外科医生用它来在人类尸体大脑的六个区域植入电极，并沿着大脑两个半球各50mm的总长度收集了CARS和DRS测量值。手术后，研究人员提取大脑并目视识别了探针通过的白质和灰质。将CARS和DRS测量的读数与大脑结构的视觉记录进行比较，研究人员发现CARS和DRS方法非常准确地识别脑组织。这些发现证实，光谱学可能是帮助神经外科医生导航大脑的有用工具。Quémener 表示：“我们的团队目前正在研究调整光学探针，使其用于将接受DBS手术的患者的临床试验。我们相信光学方法在手术指导方面具有巨大的潜力，并希望我们的技术将在临床中出现，以协助外科医生进行各种脑部手术。”

刘敦一研究员，曾任中国质谱学会理事长，2001年至今任国家大型科学仪器中心——北京离子探针中心主任。他是中国地学界的杰出领军人物，在同位素地质年代学研究领域成就卓著。同时，身为中国最早一辈从事质谱技术与仪器研制的科学家，刘敦一研究员曾多次就仪器研制相关问题向科技部、财政部提建议，呼吁相关部门关注、促进中国仪器研制事业的发展。　　近日，仪器信息网编辑专访了刘敦一研究员，请他谈谈：他目前的仪器研制工作，以及他对中国仪器研制情况的看法。北京离子探针中心主任 刘敦一研究员从二次离子质谱仪器研制谈起　　北京离子探针中心的核心仪器是高分辨二次离子探针质谱计(Sensitive High Resolution Ion Microprobe II ，SHRIMPⅡ)，该仪器是同位素地质年代学领域最先进的科学仪器之一，也是刘敦一研究员在仪器研制方面的主要研究对象。2006年，北京离子探针中心承担了“十一五”国家科技支撑计划课题——《二次离子质谱仪器核心技术及关键部件研究与开发》，目前该课题已处于验收阶段，即将结题。　　作为课题负责人的刘敦一研究员首先介绍了该课题的相关情况：“我们课题的总目标与内容是：攻克二次离子质谱(Secondary Ion Mass Spectroscopy ，SIMS)及飞行时间(TOF)串联质谱的若干关键技术，自主研发一批SIMS和串联飞行时间质谱核心关键部件。这个课题是由北京离子探针中心牵头，中国计量科学研究院、中国科学院大连化学物理研究所、复旦大学等单位参与其中，各自负责不同的子课题。”　　“我们取得了一系列课题成果。本课题的主要目标是仪器核心部件，但也搭建了飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)、离子阱飞行时间质谱仪(Trap-TOF)的整机。通过课题组成员近四年的努力，课题组完成了课题任务书既定的各项指标，发表科技论文29篇(其中向国外发表5篇)；申请国内发明专利24项，国际发明专利6项，其中已有2项国内发明专利和1项国外发明专利已获得授权；形成有关二次离子质谱(SIMS)及飞行时间(TOF)串联质谱的新技术、新产品、新装置和计算机软件等19项；有5项成果已在相关领域成功应用；培养、凝聚和造就了一支过硬的理论和技术人才队伍；建立了5个高端质谱仪器及关键部件试验平台和研发基地，为飞行时间质谱、串联质谱、高分辨ICP、辉光放电、高分辨气体同位素等高端质谱仪器自主研制的跨越式发展奠定了基础。”　　“此次研制出来的各仪器部件有的是针对地学领域，但大部分是没有针对性的，比如离子源、样品台、离子阱、飞行管道、电学系统、高压模块等部件，这些与通常的飞行时间质谱与离子阱质谱的核心部件是一样的。所以，这些部件将来会有很广泛的适用领域。”　　“SIMS的应用范围其实非常广泛，不仅可以用在地学领域，还可以应用于生命科学、材料、微电子、纳米等多个领域。未来北京离子探针中心仍将继续在SIMS方面努力探索。在‘十二五’，我们首先要提升本次研制出的各部件的各项指标，缩小其体积；然后，打算继续联合大连化物所等国内科研机构或国外相关机构专家，研制专门针对地学领域的TOF-SIMS。”北京离子探针中心的SHRIMPⅡ(图注：SHRIMPⅡ是磁质谱，其售价目前在3000万人民币左右，该仪器体积庞大，一台仪器占地面积就达几十平米。)　　“TOF用在高精度同位素地质测量上是史无前例的，如果我们真的能够研制成功的话，那将是世界上第一台专门用于地学领域的TOF-SIMS。虽然我们不能保证研制出来的TOF-SIMS能比现在的SHRIMPⅡ在精度上有很大的提升，但只要该仪器能达到磁质谱的水平，这就是很大的创新与突破。先达到，再提高，这是一条新路子。但毫无疑问的是，TOF-SIMS的造价相比于SHRIMPⅡ将下降一半，体积也会缩小许多。”实事求是地看待中国仪器研制的种种困境　　刘敦一研究员长期关注中国仪器研制现状，在其担任政协委员时他曾写过一个名为《开展我国仪器研发制造的第二次创业》的提案，他在提案中说到：科学仪器自主研制能力是关系到国家安全与民族发展的“大事”。而刘敦一研究员在长期工作中也形成了关于中国仪器研制困境的独到观点。如果用一个词来形容他这些观点的话，那就是他在采访中提到的“实事求是”。　　中国仪器研制有两“缺”　　“中国在仪器研制方面是一穷二白、白手起家，基础非常薄弱。目前国内基本没有研制出大型仪器，只在一些小型仪器上有所突破，且在高端仪器研制方面没有太多投入。早期中国在仪器研制方面与国外的差距主要体现在电子学方面，现在这种差距已不明显。但中国仪器研制现在缺两样东西，一是缺乏仪器整机设计思想，二是缺乏仪器部件精密加工能力。这两方面是我们现在最需要提升的。”　　“仪器研制是长期任务，如果不长期发展，是无法研制出好的精密仪器的。仪器研制不是找几个科学家、专家立几个项就能达成的，而应培育、设立仪器研发基地与仪器精密部件加工基地。对于国内一些在技术、人才、实验装置都配备较完善的单位，国家可以考虑将其建成为仪器研制基地，同时可以考虑培养、建立几家专门为高精尖仪器加工零部件的工厂。”　　研制仪器核心部件比研制整机更艰难　　“研制仪器整机，首先是要完成整机设计方案，然后着手各部件的研制与连接。因为仪器整机研制着眼是整体，很多核心部件可向国外供应商购买。所以在国内，仪器整机研制的过程有可能就沦为了仪器部件拼凑的过程。”　　“中国如果没有研制仪器核心部件的能力，我们的仪器工业还是要依赖于外界，以后的发展还是会受到限制。所以，中国必须自己研制仪器部件，这样我们的仪器工业才能独立，大量进口仪器的价格才有可能下降。希望相关部门能重视与鼓励仪器部件的研制。”　　“仪器核心部件的研制没有捷径，需要研究者从头做起，以中国的薄弱基础与粗糙的仪器部件加工能力，研制仪器核心部件的难度非常大。此外，研究者在部件研制出来以后，为了验证该部件的性能，还可能需要搭建整机，这又是一个非常艰难的过程。所以‘研制仪器核心部件比研制整机更艰难’。”　　仪器研制项目过于强调“大联合”　　“目前，国内很多仪器研制项目的申请与实施是多家国内知名院校、科研院所的‘大联合’。毫无疑问，这样的‘大联合’在项目申请时会比较具有优势。但对于项目实施而言，这并不见得是好事。联合的单位越多，在项目实施过程中的管理就越困难。管理不到位，最终可能导致课题目标无法完成。所以，在技术力量足够的情况下，联合的单位越少越好，这样效率可能更高，不要总是过于强调‘大联合’。”　　对仪器研制项目成果的期望值过高　　“在对待仪器研制项目成果的态度上，我们的期望值不能过高。但现在一些人总是期望每个仪器研制项目都能做出原始创新成果，这几乎是不可能的。其实，以中国现有的仪器研制基础，一些高、精、尖的仪器能够仿制出来就是很大的突破。所以，我们不能要求每一项仪器研制成果都是自主创新，不能因为一些成果没有太多自主创新的成果就‘看不起’，否则会打击许多仪器研制人员的热情，不利于中国仪器研制的发展。在这点上，政府的眼光应放长远些，应有耐心。”促进中国仪器研制，相关制度变革更关键　　当笔者问到“如何促进中国仪器研制事业发展”的时候，刘敦一研究员有些感慨：“中国把仪器研制耽误了这么多年，现在相比于国外落后这么多，想一下子跟上来几乎是不可能的。现在要大力发展中国仪器研制事业，资金、技术、人才等多方面的支持是很重要的。但我认为，变革现有相关制度是更为关键的因素。”　　“其实，目前国家越来越重视仪器研制了，相关的财政投入也在加大。据可靠消息称：在‘十二五’规划中，除了国家自然科学基金委‘科学仪器基础研究专项’10亿元的支持外，新设立的‘重大科学仪器装置研究专项’每年投入更多资金；此外，科技部设立的‘国家重大科学仪器设备开发专项’对仪器项目的支持力度将上不封顶。但这些钱‘可能还不容易发出去’，因为自然科学基金是支持基础研究，目前这方面的仪器研制项目并不多，基金委可能较难找到合适项目来资助。所以我个人认为，目前的财政支持力度是够的。但在制度方面，情况却不这么乐观。”　　仪器科研项目财政管理制度亟待改进　　“目前，仪器研制项目的管理制度缺乏灵活性，太‘死’，一是项目预算‘死’，要求在项目进行前就将项目预算计划得非常精确；二是项目周期时间太‘死’，规定一个非常确切时间段，比如三年或五年。此外，一些项目计划一旦更改，比如要申请追加项目经费，上报审核过程非常繁琐、漫长，太费时间。仪器研制项目是具有创新性的工作，受很多未知因素影响，我们无法将预算做得很精确，无法将项目周期控制得毫厘不差。项目负责人需要一定的自由度。”　　与仪器研制成果产业化相关的知识产权、审计制度要跟上　　“仪器研制项目的成果应考虑产业化，这样才能让国家与民众受惠，才能让仪器行业发展得更好。但仪器研制成果产业化涉及利益分配，如何分配是个大问题。由此牵扯进来的知识产权、财务审计等问题目前没有明确的制度规定，仪器研制者如考虑将成果产业化可能会遇到很多障碍。”　　“首先，知识产权问题。目前科研人员研制出来的仪器属于职务成果，这个成果的知识产权属于研究者所在单位，而科研人员个人能否受益和受益的比例完全取决于所在单位的土政策，国家没有统一的规定。这是不合理的，会打击科研人员的积极性。其次，财务审计问题。目前，仪器产业化必然要与企业发生关联，或者是科研人员与所在单位设立公司，或者将成果出售给其他公司。因为是职务成果，所以相关的财务审计程序繁多又琐碎，让许多科研人员非常头痛，难以专心搞科研。要促进科研成果的产业化，相关制度应该跟上。”　　需打破人才制度禁锢，保护仪器研制人员利益　　“目前，许多仪器研制项目主要集中在高校与科研院所，国家现有人才制度对进入这些单位的人员的学历要求很高，这有很多弊端。高学历并不意味着高技术水平，且仪器研制需要的人才种类很多，并不是每一个岗位都需要博士那样的高学历。而那些学历较低但在仪器研制方面很有天赋的技术人才却得不到发掘与重用。”　　“我国专门研制仪器的人员少，大部分研究者都是将仪器研制作为‘副业’。如果仪器研制者在科研单位中不是专门从事仪器研制工作，那么他是非常吃亏的。他的利益很难得到保障，其地位、待遇较低，发文章较难，职称很难评上。在这样的情况下，科研单位留住这些仪器研制人才比较困难。我国仪器研制人才本来就匮乏，用人单位还招不到人、留不住人，这样情况就更糟糕了。相关人才制度方面该做点调整了。”　　适当时候，一些强制性制度支持国产仪器产业是必要的　　“目前，在购买仪器的时候，许多资金充裕的单位多是考虑国外进口仪器，对国产仪器则不作考虑，这种情况非常不利于国产仪器的发展。如果将来国产仪器发展到一定水平，国家可以采取一些强制制度，即只要国产仪器能够达到使用要求，仪器购买单位必须购买国产仪器。这样的强制性制度虽然可能存在不合理的地方，但是其对中国仪器研制以及国产仪器产业发展的推动作用一定是巨大的。”　　针对以上方面，刘敦一研究员曾向相关部门提过许多建议，比如延长仪器研制项目周期，灵活调整项目经费，让科研人员能够享有一定比例的知识产权，允许用人单位采用岗位责任制与合同制等等。让人欣慰的是，有关部门在参考多方建议之后已经在许多方面有所调整了。　　在采访的最后，刘敦一研究员还说到：“质谱类仪器研制需要机械、电子、物理、电气等多个学科的知识与成果，其对技术的要求是综合的、是最高水平的。这类仪器的研制可以带动其他种类仪器的发展，所以我一直建议重点发展质谱。介入这类比较高端仪器的发展，我们要鼓励自主创新，也要鼓励拷贝复制。我国各行各业对有机质谱的需求很大，如果我们真的能够研制出来，能保证仪器性能稳定，那么中国可以少买很多进口仪器，节省很多资金。”　　采访编辑：杨丹丹　　附录1：刘敦一研究员简介　　刘敦一，1937年4月生，男，黑龙江人。1962年毕业于云南大学物理系。1962年至今，在中国地质科学院地质研究所从事同位素地质及其质谱技术方法研究。期间多次出国与国外同行进行合作研究或短期学术访问；曾长期担任同位素地质研究室和同位素地质开放实验室主任；1991年晋升为研究员；2001年至今，任国家大型仪器中心“北京离子探针中心”主任；曾任国际地质科学联合会副主席(1992—2000年)、国际地质科学联合会提名委员会委员、中国地质学会副理事长、中国质谱学会理事长，现任国际地质科学计划(IGCP)中国国家委员会主任和中国国际前寒武研究中心主任。第八届、九届、十届全国政协委员。　　他在早前寒武纪地质年代学、超高压变质岩定年、蛇绿岩定年研究方面有突出成果，首次发现并厘定了38亿年和38.5亿年我国最老岩石和锆石；在同位素质谱技术方法和净化实验室建立上引领了我国同位素地质实验室的发展；引进了世界上先进的SHRIMPⅡ质谱仪，并快速建立锆石U-Th-Pb微区定年技术；2010年，其采用锆石SHRIMP定年法测定了来自美国的月岩和月球陨石样品年龄，重新确定了月球雨海纪的年龄，获国际认可。　　他领导的北京离子探针中心，以最高的仪器利用率和开放程度，为国内外地学界提供了一个高水平的年代学实验与研究平台，以及大型科学装备远程共享示范研究—离子探针系统实现世界首创远程控制技术，得到国内外地学界的一致赞誉，并成为一个国际性开放实验室。　　他曾发表论文151篇，其中国际SCI论文29篇；获得国土资源科技奖一等奖1项，排名第一；部级科技成果二等奖3项，排名为第二、三、七；部级科技成果三等奖3项，排名为第一、一、二。　　2008年，美国科学杂志(American Journal of Science)出版专刊庆贺刘敦一的70岁生日(AJS，2008年3月号，Vol.308 No.3)，该刊序言称其为“中国地学界杰出的领军人物”，褒扬其领导的北京离子探针中心为“世界上运行最成功的实验室之一”。　　附录2：北京离子探针中心　　http://www.bjshrimp.cn/　　http://www.instrument.com.cn/news/20101201/052094.shtml

近日，中科院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室于聪课题组系统考察了平面芳环有机小分子探针的荧光特性及其与生物大分子间的相互作用，并利用对探针自组装体的集聚-解集聚平衡的精细调控，发展了一种高选择性、灵敏、方便的蛋白质生物分析新方法。相关研究成果发表在国际著名化学期刊《德国应用化学》（王斌、于聪：Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1485–1488）上。 　　蛋白质的灵敏检测在基础研究、环境分析和医学诊断等领域起着重要的作用。利用抗原-抗体检测蛋白质具有很好的灵敏性和特异性，是应用最多的方法。核酸适配体是通过SELEX（指数富集的配体系统进化）过程进行体外筛选得到的寡核苷酸。与抗体类似，核酸适配体也可以与目标分子特异性地结合。利用适配体建立新的分析检测方法是近年来生物及化学领域的研究热点之一。其相对于抗原-抗体检测法有许多优势：核酸适配体可以通过化学方法体外合成，且费用低廉；可以识别更多的目标物；可以很容易地标记；具有较高的稳定性，适于长时间保存。 　　研究人员合成了具有独特的可p-p紧密堆积的荧光生色团的阳离子二萘嵌苯衍生物，并利用核酸适配体可以诱导探针分子集聚导致荧光猝灭的现象，及适配体与蛋白质间的特异性相互作用对探针自组装集聚的精细调控，构建了一种检测蛋白质的新方法。 　　长春应化所研究人员在小分子探针诱导自组装领域已取得系列研究成果，相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Chem. Commun., Organic Letters, Analyst等杂志上。 　　该工作得到了国家自然科学基金委、中科院长春应化所百人计划启动基金、长春应化所电分析化学国家重点实验室启动基金的支持。

电子探针作为显微形态观察及微区成分分析最有效的测试手段之一，在材料分析和地质地矿领域有着非常广泛的应用。但超轻元素的电子探针微区定量测试存在一系列难点，成为限制深入研究的桎梏，也是传统仪器厂商不敢轻易涉足的“雷区”。 岛津电子探针（EPMA-1720 和 EPMA-8050G） 针对超轻元素种种特性，岛津电子探针通过在硬件方面配置兼具高灵敏度和高分辨率的约翰逊型全聚焦分光晶体、采用独有的52. 5°高位特征X射线取出角以及人工合成的各类超轻元素专用分光晶体等全方位优化设计，使得岛津在超轻元素的测试上表现格外优异。 超轻元素分析的难点 电子探针作为微区分析仪器，是利用从试样内部微米级别体积范围内被高能聚焦的入射电子束激发出的特征X射线信号来进行元素的定性及定量分析。超轻元素的特征X射线具有波长长、能量低、易被试样基体吸收等特点，用电子探针精确分析时有如下难点： 1超轻元素的特征X射线质量吸收系数大，譬如在同样的基体中，超轻元素Be的质量吸收系数是Fe元素的几百甚或上千倍，这意味着样品中被激发出的超轻元素特征X射线在从试样内部出射的过程中更容易被基体吸收、衰减程度更大。 2超轻元素的特征X射线波长较长，容易受到其它元素的高次线重叠干扰。如图1所示，C的Ka明显易受到Mn、Ni等元素高次线的干扰。图1 C元素附近的干扰线 3超轻元素原子核外只有两个电子层，其特征X射线由外层电子向内层空位跃迁后产生。当超轻元素与其他元素结合时，外层电子会受到影响，这就造成了不同结合状态下，超轻元素的特征X射线峰位会有所偏移。图2为单质硼与氮化硼样品中B元素特征X射线峰位偏移情况。 图2 B和BN的峰形峰位偏移 4超轻元素的特征X射线波长较长，根据布拉格衍射公式：2dsinθ=nλ，需要晶面间距d更大的分光晶体，而天然矿物中已很难找到可对超轻元素分光的合适晶体。 岛津应对之道 1针对超轻元素特征X射线易被基体吸收的问题，岛津电子探针采用52.5°高位特征X射线取出角设计。 假设特征X 射线产品的深度为单位1 μm 时，取出角为40°的仪器相对于岛津52. 5°取出角，两者的出射路程差可达ΔL = b -a = 1 /sin 40° - 1 /sin52. 5° = 1. 556 - 1. 261 =0. 295 μm。可见，高取出角能够显著的缩短出射路程，极大的减轻超轻元素被基体吸收的程度 另外高取出角还能带来更好的空间分辨率、更少的二次荧光等优势。 2针对超轻元素特征X射线测试灵敏度的问题，岛津配置了兼具灵敏度和分辨率的全聚焦分光晶体。 罗兰圆的半径越大，对特征X 射线的分辨率越好，罗兰圆的半径越小，灵敏度会越好。如果使用半聚焦型的分光晶体，灵敏度和分辨率不能很好地兼顾，如果需要高灵敏度时，只能选择罗兰圆半径较小的分光晶体，同时把特征X 射线检测器前端的狭缝调大，但难免会造成分辨率的变差 而需要高分辨率时，则需要选择罗兰圆半径较大的分光晶体，同时把检测器狭缝缩窄，但会造成灵敏度的下降。而岛津电子探针采用统一4 英寸的全聚焦晶体，无需额外选择和设置，即可获得更好的灵敏度和分辨率。 3针对高次线的影响，岛津对每个分光谱仪使用256个通道的PHA（脉冲高度分析器，Pulse Height Analyzer）可以有效地过滤高次线的干扰。 图3 利用PHA过滤高次线对Be峰的干扰 4针对超轻元素波长较长的特点，岛津开发了超轻元素测试专用的大晶面间距的分光晶体（不同2d值）可供选择，如表1所示。 表1 岛津开发的超轻元素专用分光晶体 总 结 岛津电子探针完美地解决了微区中超轻元素的测试难题，可为材料分析中的微观机理研究提供有力数据支撑；在地学领域，对于研究矿床成因解释、矿产资源评价和新矿物的发现等具有重要意义。 撰稿人：赵同新、崔会杰

什么是扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope--SPM)? SPM是一个大的种类，目前，SPM家族中已经产生了二三十种显微镜，如扫描隧道显微镜STM）、原子 （力显微镜（AFM）、磁力显微镜（MFM）、静电力显微镜（EFM）、近场光学显微镜（SNOM）等等。 SPM的工作原理是基于微观或介观范围的各种物理特性，通过原子线度的极细探针在被研 究物质的表 面上方扫描时检测探针&mdash 样品两者之间的相互作用,以得到被研究物质的表面特性，不同类型的SPM之间 的主要区别在于它们的针尖特性及其相应的针尖----样品相互作用方式的不同。 　 扫描隧道显微镜模块： 　 STM（Scanning Tunneling Microscope的简称）的工作原理来源于量子力学中的隧道效应原理。 当金属探针在与导电样品非常接近时（小于1nm），控制探针在样品表面进行逐行扫描，检测探针与样 品间隧道电流的变化来获取样品表面形貌、I-Z、I-V曲线等其它特性。 由于要在探针和样品间产生并传输隧道电流，所以只能检测导电 样品。 　 什么是原子力显微镜（Atomic Force Microscope -- AFM）? AFM是SPM最重要的发展。它控制一个微悬臂探针在样品表面进行逐行扫描，当探针在与样品非 常接近时（小于1nm），由于两者间原子的相互作用力，使对微弱力极敏感的微悬臂发生偏转，再 通过光杠杆作用将微小偏转放大，用四象限光电探测器检测，以获取样品表面形貌和其它物理、化 学特性。AFM按照其成像模式和检测信号的不同，有多种不同的工作模式，适用于不同性质的材料. 样品。 由于AFM对样品没有导电性的要求，应用范围十分广泛，弥补了STM只能观察导电样品的不足。 　 原子力显微镜基础模块： 　 该模块包含原子力显微镜接触模式和横向力模式。 模式 接触模式：微悬臂探针紧压样品表面，扫描过程中与样品保持接触。该 时探 模式分辨率较高，但成像针对样品作用力较大，容易对样品表面形 测表 成划痕，或将样品碎片吸附在针尖上，适合 检测强度较高、结构 稳定的样品。 横向力模式：是接触模式的扩展技术，针尖压在样品表面扫描时，与起 伏力方向垂直的横向力使微悬臂探针左右扭曲，通过检测这种扭 曲，获得样品纳米尺度局域上探针的横向作用力分布图。 原子力显微镜专业模块： 　 该模块包含原子力显微镜轻敲模式和相移模式。 轻敲模式：在扫描过程中微悬臂被压电驱动器激发到共振振荡状态，样 品表面的起伏使微悬臂探 针的振幅产生相应变化，从而得到样品 的表面形貌。 由于该模式下，针尖随着悬臂的振荡，极其短暂地对样品进行&ldquo 敲 击&rdquo ，因此横向力引起的对样品的破坏几乎完全消失，适合检测粉体颗 粒、生物样品及其它柔软、易碎、易吸附的样品，但分辨率接触模式低。 相移模式：是轻敲模式的扩展技术，通过检测微悬臂实际 振动与其驱动信 号源的相位差的变化来成像。引起相移的因素很多，如样品的组分、 硬度、粘弹性、环境阻尼等。因此利用相移模式，可以在纳米尺度上 获得样品表面局域性质的丰富信息。 液相模式：（选配）配有液体池，工作时探针和样品都在液体环境中， 适用于生物样品 摩擦力显微镜模块： 　 原子力显微镜基础模块中的横向力模式可以获得样品与探针的横向作用力分布图。由于影响 横向力的因素很多，主要包括样品移动方向与针尖悬臂角度、样品晶格排列角度、摩擦力、台阶扭动、 粘弹性等，因此，如果能够基本确定其它因素，利用横向力模式可以对样品纳米级摩擦系数进行间接测 量，进行表面裂缝及粘弹性分析等。 摩擦力显微镜是用于定量评价极轻载荷下（10^-7&mdash 10^-9N）薄膜材料的摩擦学特性，通过对针 悬臂 尖及悬臂的力学特性准确标定，能够获取微观摩擦系数，为纳米摩擦学研究提供依据。利用我们独创的 对分模式扫描，可以准确标定针尖悬臂与扫描方向的90度角，以消除针尖放置角度的不准确和扫描器 误安装位置的差；通过设定正压力的变化范围，可以连续改变正压力， 几分钟内就可完成几小时才能 完成的测量过程，而且系统状态变化很小， 使得测量更准确；由于有4通道同步采集，在所有的力测量过程中，我们 可以同时采集到样品的起伏、针尖所受到的起伏力、横向力，可以准确 分析针尖的状态，为精确分析摩擦力提供了更为详实的数据。 　 磁力/静电力显微镜模块： 　 抬起模式：该工作模式分两个阶段,第一阶段与普通原子力显微镜形貌成像一样，在探针与样品间 距1nm以内成像，然后，将探针抬起并一直保持相同距离，进行第二次扫描，该扫描过程可以对一些 相对微弱但作用程较长的作用力进行检测，如磁力或静电力。 磁力显微镜（Magnetic Force Microscope -- MFM）：控制磁性 探针在磁性样品表面进行逐行扫描,利用抬起模式进行二次成像，获得样 品纳米尺度局域上磁畴结构及分布图。 静电力显微镜（Electrostatic Force Microscope -- EFM）： 控制导电探针在样品表面进行逐行扫描，利用抬起模式二次成像，获得 样品纳米尺度局域上静电场分布图。 　 扫描探针声学显微镜模块： 扫描探针声学显微镜（SPAM，Scanning Probe Acoustic Microscope）是将原子力显微镜与电声成 像技术相结合，采用声学成像模式，借用声波记录下物质的内部模样，建立了低频（30kHz）高分 辨率（~10nm）扫描探针声学显微成像技术。其特点是能够获得反映材料亚表面纳米尺度结构的声 学像和性能的原位检测，克服了现有SPM只能获得材料表面结构和性质的不足。迄今为止，反映材 料亚表面纳米尺度结构及有关物性的声学功能模式的SPM在国内外报道甚少。 　 样品定位辅助模块： 　 该模块包含高分辨CCD光学显微系统和高精度电控样品移动平台。 高分辨CCD光学显微系统：在计算机上成像，用于观察探针和样 品，放大80&mdash 600倍。 高精度电控样品移动平台：计算机自动控制，配合 光学显微系统 进行精确样品移动和定位的装置。移动范围5mm*5mm，单步移动步长最小 85nm。 　 纳米加工模块： 　 SPM的纳米加工技术是纳米科技的核心技术之一，常用的加工方法包括机械刻蚀、电致/场致刻 润笔 蚀、浸润笔(Dip-Pen Nano-lithography,DNP)等。其基本原理是利用SPM针尖在样品表面准确移动， 与样 同时控制针尖-样品间的相互作用，就可完成所需的加工过程。 常用的移动方法包括矢量和点阵。矢量法通过矢量产生插件建立矢量数据文件，然后进行刻蚀。 使用这种方法，线条连续，刻蚀速度快，但矢量编辑较为麻烦。点阵法通过插件自动分析需要刻蚀的图 象，在样品上边扫描边刻蚀。这种方法不用编辑矢量，与原图像几乎不失真，但刻蚀速度慢，线条不连 续。可以根据需要选择不同的方法。 　 SPM通用平台开放式开发系统模块： 　 SPM通用平台开放式开发系统是一套完整的SPM模块化开发平台，简称&ldquo 开发系统&rdquo 。包括软件 板和 开发模硬件开发套件。如果您需要在已有的SPM功能上开发特殊要求的功能模块，就需要购买开发系 统。目前，离线软件开发模板我们都免费赠送，鼓励用户亲自开发，或者提出详细要求和算法，委托我 们为SPM定制1-2个特殊功能的处理插件，这都是免费的服务。 软硬件结合的特殊功能的SPM开发就要使用&ldquo 开发系统&rdquo 了。这套系统具体包括软件开发模板、硬件 扩展接口测试箱(硬件扩展实验板组)、硬件接口插件模板、开发手册。该系统的设计充分考虑了用户级 二次开发的方便性、可行性和可靠性。当然，您也可以购&ldquo 开发系统&rdquo ，然后提出IDEA，由我们来帮您 合作完成。 在您了解了各个功能模块后，您可以选型了，我们为了您搭建了四种机型，它们的外形都基本 一样，那是因为这样便于您今后无障碍模块化升级。 模块/型号 ZL STM-II 型 扫描隧道显微镜 ZLAFM-II型 原子力显微镜 ZLAFM-III型 扫描探针显微镜 ZL3000型扫 描探针显微镜 扫描隧道 显微镜模块 　 　 　 　 原子力显微镜 基础模块 　 　 　 　 原子力 显微镜 专业模块 　 　 　 　 摩擦力 显微镜模块 　 　 可选配　 　 磁力/静电力 显微镜模块 　 　 　 　 样品定位 铺助模块 　 可选配 　 　 纳米 加工 模块 　 可选配 可选配 可选配 SPM通用平台 开发系统 　 　 可选配 可选配 扫描探针 声学模块 　 　 可选配 可选配 各功能模块介绍摘要： 1．扫描隧道显微镜只能检测 导电样品，因其有样品的局限性，所以通常作为教学仪器。 2．原子力显微镜对样品没有导电性的要求，应用范围十分广泛。AFM基础模块包括接触模式和横 向模式；AFM专业模块包括轻巧和相移模式。 3．接触模式AFM适合检测表面强度较高、结构稳定的样品。 4．横向力模式AFM可以获得样品纳米尺度局限上探针的横向作用力分布图。 5．轻敲模式AFM适合检测粉体颗粒、生物样品及其它柔软、易碎、易吸附的样品，但分辨率比接 触模式较低。 6．相移模式AFM对不同组分材料的组分变化比较敏感。 7．磁力显微镜可以获得样品纳米尺度局域上磁畴结构及分布图。 8．静电力显微镜可以获得样品纳米尺度局域上静电场分布图。 9．样品定位辅助模块用于实现样品在毫米量级范围内以纳米精度搜寻定位。 10．纳米加工模块用于实现矢量刻蚀和图形刻蚀方法的纳米加工。 11．如需开发特殊功能SPM，需要购买SPM通用平台开放式开发系统。 配置/型号 ZL STM-II ZL AFM-I ZL AFM-II ZL AFM-III ZL 3000 主机 可扩展式电子学控制机箱 多模式扫描探针显微镜组合式探头 扫描隧道显微镜 原子力显微镜 接触/横向力 模式 原子力显微镜 轻敲/相移 模式 摩擦力显微镜 磁力/静电力显微镜 针尖粗调/自动趋近机构 扫描器(单一多量程自适应扫描器不更换技术) 针尖架 扫描隧道模式针尖架 原子力基础模式针尖架 原子力专业模式针尖架 磁力模式针尖架 静电力模式针尖架 组合式纳米级减振系统 1个 包含 包含 包含 包含 包含 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 1套 6&mu m 6&mu m 50&mu m 50&mu m 100&mu m 1个 2个 3个 5个 1个 　 　 　 1套 软件 系统 　 在线控制软件 1套 离线图像处理/分析软件 离线软件开发模板 摩擦力分析软件 　 　 　 　 网络实验室远程控制软件 　 　 　 培训课件/实验教材/科普教材/说明书光盘 　 附件 标准样品 1套 样品载片 5片 5片 10片 10片 15片 STM探针 Pt-Ir 20 20cm 　 20cm AFM接触/横向力/摩擦力模式探针（进口） 　 10枚 AFM轻敲/相移模式探针（进口） 　 　 　 10枚 MFM磁力探针（进口） 　 　 　 　 5枚 EFM导电探针（进口） 5枚 专用工具（镊子、针尖剪刀、玻璃皿 等） 1套 样品 定位 模块 高分辨CCD光学显微系统 可选配 高精度电控样品移动平台 　 　 纳米加工模块 SPM通用平台开放式开发系统 　 　 　 什么是扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope--SPM)? SPM是一个大的种类，目前，SPM家族中已经产生了二三十种显微镜，如扫描隧道显微镜STM）、原子 （力显微镜（AFM）、磁力显微镜（MFM）、静电力显微镜（EFM）、近场光学显微镜（SNOM）等等。 SPM的工作原理是基于微观或介观范围的各种物理特性，通过原子线度的极细探针在被研 究物质的表 面上方扫描时检测探针&mdash 样品两者之间的相互作用,以得到被研究物质的表面特性，不同类型的SPM之间 的主要区别在于它们的针尖特性及其相应的针尖----样品相互作用方式的不同。 　 扫描隧道显微镜模块： 　 STM（Scanning Tunneling Microscope的简称）的工作原理来源于量子力学中的隧道效应原理。 当金属探针在与导电样品非常接近时（小于1nm），控制探针在样品表面进行逐行扫描，检测探针与样 品间隧道电流的变化来获取样品表面形貌、I-Z、I-V曲线等其它特性。 由于要在探针和样品间产生并传输隧道电流，所以只能检测导电 样品。 　 什么是原子力显微镜（Atomic Force Microscope -- AFM）? AFM是SPM最重要的发展。它控制一个微悬臂探针在样品表面进行逐行扫描，当探针在与样品非 常接近时（小于1nm），由于两者间原子的相互作用力，使对微弱力极敏感的微悬臂发生偏转，再 通过光杠杆作用将微小偏转放大，用四象限光电探测器检测，以获取样品表面形貌和其它物理、化 学特性。AFM按照其成像模式和检测信号的不同，有多种不同的工作模式，适用于不同性质的材料. 样品。 由于AFM对样品没有导电性的要求，应用范围十分广泛，弥补了STM只能观察导电样品的不足。 　 原子力显微镜基础模块： 　 该模块包含原子力显微镜接触模式和横向力模式。 模式 接触模式：微悬臂探针紧压样品表面，扫描过程中与样品保持接触。该 时探 模式分辨率较高，但成像针对样品作用力较大，容易对样品表面形 测表 成划痕，或将样品碎片吸附在针尖上，适合 检测强度较高、结构 稳定的样品。 横向力模式：是接触模式的扩展技术，针尖压在样品表面扫描时，与起 伏力方向垂直的横向力使微悬臂探针左右扭曲，通过检测这种扭 曲，获得样品纳米尺度局域上探针的横向作用力分布图。 原子力显微镜专业模块： 　 该模块包含原子力显微镜轻敲模式和相移模式。 轻敲模式：在扫描过程中微悬臂被压电驱动器激发到共振振荡状态，样 品表面的起伏使微悬臂探 针的振幅产生相应变化，从而得到样品 的表面形貌。 由于该模式下，针尖随着悬臂的振荡，极其短暂地对样品进行&ldquo 敲 击&rdquo ，因此横向力引起的对样品的破坏几乎完全消失，适合检测粉体颗 粒、生物样品及其它柔软、易碎、易吸附的样品，但分辨率接触模式低。 相移模式：是轻敲模式的扩展技术，通过检测微悬臂实际 振动与其驱动信 号源的相位差的变化来成像。引起相移的因素很多，如样品的组分、 硬度、粘弹性、环境阻尼等。因此利用相移模式，可以在纳米尺度上 获得样品表面局域性质的丰富信息。 液相模式：（选配）配有液体池，工作时探针和样品都在液体环境中， 适用于生物样品 摩擦力显微镜模块： 　 原子力显微镜基础模块中的横向力模式可以获得样品与探针的横向作用力分布图。由于影响 横向力的因素很多，主要包括样品移动方向与针尖悬臂角度、样品晶格排列角度、摩擦力、台阶扭动、 粘弹性等，因此，如果能够基本确定其它因素，利用横向力模式可以对样品纳米级摩擦系数进行间接测 量，进行表面裂缝及粘弹性分析等。 摩擦力显微镜是用于定量评价极轻载荷下（10^-7&mdash 10^-9N）薄膜材料的摩擦学特性，通过对针 悬臂 尖及悬臂的力学特性准确标定，能够获取微观摩擦系数，为纳米摩擦学研究提供依据。利用我们独创的 对分模式扫描，可以准确标定针尖悬臂与扫描方向的90度角，以消除针尖放置角度的不准确和扫描器 误安装位置的差；通过设定正压力的变化范围，可以连续改变正压力， 几分钟内就可完成几小时才能 完成的测量过程，而且系统状态变化很小， 使得测量更准确；由于有4通道同步采集，在所有的力测量过程中，我们 可以同时采集到样品的起伏、针尖所受到的起伏力、横向力，可以准确 分析针尖的状态，为精确分析摩擦力提供了更为详实的数据。 　 磁力/静电力显微镜模块： 　 抬起模式：该工作模式分两个阶段,第一阶段与普通原子力显微镜形貌成像一样，在探针与样品间 距1nm以内成像，然后，将探针抬起并一直保持相同距离，进行第二次扫描，该扫描过程可以对一些 相对微弱但作用程较长的作用力进行检测，如磁力或静电力。 磁力显微镜（Magnetic Force Microscope -- MFM）：控制磁性 探针在磁性样品表面进行逐行扫描,利用抬起模式进行二次成像，获得样 品纳米尺度局域上磁畴结构及分布图。 静电力显微镜（Electrostatic Force Microscope -- EFM）： 控制导电探针在样品表面进行逐行扫描，利用抬起模式二次成像，获得 样品纳米尺度局域上静电场分布图。 　 扫描探针声学显微镜模块： 扫描探针声学显微镜（SPAM，Scanning Probe Acoustic Microscope）是将原子力显微镜与电声成 像技术相结合，采用声学成像模式，借用声波记录下物质的内部模样，建立了低频（30kHz）高分 辨率（~10nm）扫描探针声学显微成像技术。其特点是能够获得反映材料亚表面纳米尺度结构的声 学像和性能的原位检测，克服了现有SPM只能获得材料表面结构和性质的不足。迄今为止，反映材 料亚表面纳米尺度结构及有关物性的声学功能模式的SPM在国内外报道甚少。 　 样品定位辅助模块： 　 该模块包含高分辨CCD光学显微系统和高精度电控样品移动平台。 高分辨CCD光学显微系统：在计算机上成像，用于观察探针和样 品，放大80&mdash 600倍。 高精度电控样品移动平台：计算机自动控制，配合 光学显微系统 进行精确样品移动和定位的装置。移动范围5mm*5mm，单步移动步长最小 85nm。 　 纳米加工模块： 　 SPM的纳米加工技术是纳米科技的核心技术之一，常用的加工方法包括机械刻蚀、电致/场致刻 润笔 蚀、浸润笔(Dip-Pen Nano-lithography,DNP)等。其基本原理是利用SPM针尖在样品表面准确移动， 与样 同时控制针尖-样品间的相互作用，就可完成所需的加工过程。 常用的移动方法包括矢量和点阵。矢量法通过矢量产生插件建立矢量数据文件，然后进行刻蚀。 使用这种方法，线条连续，刻蚀速度快，但矢量编辑较为麻烦。点阵法通过插件自动分析需要刻蚀的图 象，在样品上边扫描边刻蚀。这种方法不用编辑矢量，与原图像几乎不失真，但刻蚀速度慢，线条不连 续。可以根据需要选择不同的方法。 　 SPM通用平台开放式开发系统模块： 　 SPM通用平台开放式开发系统是一套完整的SPM模块化开发平台，简称&ldquo 开发系统&rdquo 。包括软件 板和 开发模硬件开发套件。如果您需要在已有的SPM功能上开发特殊要求的功能模块，就需要购买开发系 统。目前，离线软件开发模板我们都免费赠送，鼓励用户亲自开发，或者提出详细要求和算法，委托我 们为SPM定制1-2个特殊功能的处理插件，这都是免费的服务。 软硬件结合的特殊功能的SPM开发就要使用&ldquo 开发系统&rdquo 了。这套系统具体包括软件开发模板、硬件 扩展接口测试箱(硬件扩展实验板组)、硬件接口插件模板、开发手册。该系统的设计充分考虑了用户级 二次开发的方便性、可行性和可靠性。当然，您也可以购&ldquo 开发系统&rdquo ，然后提出IDEA，由我们来帮您 合作完成。 在您了解了各个功能模块后，您可以选型了，我们为了您搭建了四种机型，它们的外形都基本 一样，那是因为这样便于您今后无障碍模块化升级。 模块/型号 ZL STM-II 型 扫描隧道显微镜 ZLAFM-II型 原子力显微镜 ZLAFM-III型 扫描探针显微镜 ZL3000型扫 描探针显微镜 扫描隧道 显微镜模块 　 　 　 　 原子力显微镜 基础模块 　 　 　 　 原子力 显微镜 专业模块 　 　 　 　 摩擦力 显微镜模块 　 　 可选配　 　 磁力/静电力 显微镜模块 　 　 　 　 样品定位 铺助模块 　 可选配 　 　 纳米 加工 模块 　 可选配 可选配 可选配 SPM通用平台 开发系统 　 　 可选配 可选配 扫描探针 声学模块 　 　 可选配 可选配 各功能模块介绍摘要： 1．扫描隧道显微镜只能检测 导电样品，因其有样品的局限性，所以通常作为教学仪器。 2．原子力显微镜对样品没有导电性的要求，应用范围十分广泛。AFM基础模块包括接触模式和横 向模式；AFM专业模块包括轻巧和相移模式。 3．接触模式AFM适合检测表面强度较高、结构稳定的样品。 4．横向力模式AFM可以获得样品纳米尺度局限上探针的横向作用力分布图。 5．轻敲模式AFM适合检测粉体颗粒、生物样品及其它柔软、易碎、易吸附的样品，但分辨率比接 触模式较低。 6．相移模式AFM对不同组分材料的组分变化比较敏感。 7．磁力显微镜可以获得样品纳米尺度局域上磁畴结构及分布图。 8．静电力显微镜可以获得样品纳米尺度局域上静电场分布图。 9．样品定位辅助模块用于实现样品在毫米量级范围内以纳米精度搜寻定位。 10．纳米加工模块用于实现矢量刻蚀和图形刻蚀方法的纳米加工。 11．如需开发特殊功能SPM，需要购买SPM通用平台开放式开发系统。 配置/型号 ZL STM-II ZL AFM-I ZL AFM-II ZL AFM-III ZL 3000 主机 可扩展式电子学控制机箱 多模式扫描探针显微镜组合式探头 扫描隧道显微镜 原子力显微镜 接触/横向力 模式 原子力显微镜 轻敲/相移 模式 摩擦力显微镜 磁力/静电力显微镜 针尖粗调/自动趋近机构 扫描器(单一多量程自适应扫描器不更换技术) 针尖架 扫描隧道模式针尖架 原子力基础模式针尖架 原子力专业模式针尖架 磁力模式针尖架 静电力模式针尖架 组合式纳米级减振系统 1个 包含 包含 包含 包含 包含 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 1套 6&mu m 6&mu m 50&mu m 50&mu m 100&mu m 1个 2个 3个 5个 1个 　 　 　 1套 软件 系统 　 在线控制软件 1套 离线图像处理/分析软件 离线软件开发模板 摩擦力分析软件 　 　 　 　 网络实验室远程控制软件 　 　 　 培训课件/实验教材/科普教材/说明书光盘 　 附件 标准样品 1套 样品载片 5片 5片 10片 10片 15片 STM探针 Pt-Ir 20 20cm 　 20cm AFM接触/横向力/摩擦力模式探针（进口） 　 10枚 AFM轻敲/相移模式探针（进口） 　 　 　 10枚 MFM磁力探针（进口） 　 　 　 　 5枚 EFM导电探针（进口） 5枚 专用工具（镊子、针尖剪刀、玻璃皿 等） 1套 样品 定位 模块 高分辨CCD光学显微系统 可选配 高精度电控样品移动平台 　 　 纳米加工模块 SPM通用平台开放式开发系统

日前，辽宁材料实验室首台大型仪器设备——三维原子探针开始进场安装调试。作为国内首台安装的最新型号LEAP 6000 XR三维原子探针，该设备最新使用了深紫外激光光源(Deep UV)，并实现同时向样品施加激光脉冲和电压脉冲，从而为材料晶界、相界、位错等复杂结构的三维元素分布研究提供更高灵敏度、更高通量的信号探测和技术支持。　　首台大型仪器的进场安装，标志着辽宁材料实验室重点打造的高端分析检测设备运行环境保障工程建设基本完成，具备了设备入场安装的条件，实验室分析测试中心即将进入“边建设、边运行”的新阶段。分析测试中心在为实验室各类科研活动提供体系完备、设施先进、运行可靠的分析测试服务的同时，还将面向政府、企事业单位、高等院校和科研机构等提供开放共享服务。

导 语多金属铁锰结核即锰结核的形态、结构构造、矿物种类和化学成分综合反映了结核的形成环境和生长机制，其生长过程中因为记录着这些海洋地质作用及变化的信息，备受相关学者的关注。使用岛津电子探针EPMA可对海底采集的多金属铁锰结核进行了微观形貌观察、成分分析和元素面分布特征测试，从而可以研究其结构及成因。 岛津电子探针EPMA优势： 岛津电子探针EPMA可在微区领域进行高灵敏度的分析，观察及分析只需要使用鼠标键盘即可完成，方便高效。 岛津电子探针（EPMA-1720 & EPMA-8050G） 岛津电子探针EPMA通过配置 统一四英寸罗兰圆半径的兼具灵敏度和分辨率的全聚焦分光晶体以及52.5°的特征X射线高取出角 使之对于微量元素的测试更具优势，不会错过微量元素的轻微变化。 图解：从微米级别空间尺度产生的元素特征X射线经过全聚焦晶体衍射后还会汇聚到微米级别范围，不会有检测信号的损失，也无需在检测器前开更大尺寸的狭缝，从而具有更高的特征X射线检测灵敏度和分辨率。 图解：高取出角可获得特征X射线试样在基体内部更短的穿梭路径，减少基体效应的影响，即更少的基体吸收更少的二次荧光等，从而具有更高的特征X射线检测灵敏度。 岛津电子探针EPMA对锰结核的分析： 通过岛津电子探针EPMA分析发现，此锰结核的中心成核部位发现了较多的全自形斑晶，斑晶主要为长石与辉石，可能来自于海底火山喷发在海水中的冷却结晶，在火山岩碎屑基质中还有后期充填形成的杏仁体构造。在火山岩碎屑边部也观察到快速冷却的火山玻璃晶相特征。 而根据相关元素的协变关系，结合各元素元素分布特征，表明此多金属结核的初期经历了一次较长周期的快速生长，形貌特征呈较为疏松的花瓣状和纹层状构造，其后经历了反复多次的快速和慢速结核的交替，反映了当时复杂多变的海洋地质环境，最外层是慢速生长的瘤状富Fe、Co外壳。整个结核壳层中，相对于内部原生构造的花瓣状和纹层状构造形貌，外面几层有裂隙及充填脉状形态，可能来自于次生构造。 图解：面分析（Mapping分析过程）反应多金属结核整体元素分布特征，Mn+Ni和Co元素分布富集具有负相关关系。

2019年12月19日—22日，由昆明理工大学材料科学与工程学院主办，岛津企业管理（中国）有限公司协办的电子探针分析技术与科学应用研讨会在昆明理工大学顺利召开。会议以“探微析理 聚思共进”为主题，来自浙江大学、华中科技大学、西安交通大学、中国科学技术大学、中南大学、中国矿业大学（徐州）、中科院上海应用物理研究所、中科院地质与地球物理研究所、首钢集团、宝钢集团、沙钢集团等近百名国内高校、科研机构的著名专家学者出席了本次会议。 参会代表专家合影 电子探针分析技术作为研究材料、地球与行星物质组成的重要手段，已被广泛应用于高校、科研院所、政府及企业研发部门等各个机构。现阶段，随着材料学、固体地球科学与行星科学的迅速发展，科研人员和测试工作者对仪器实验方法和技术创新发展、（跨）学科间的应用及经验交流越来越重视。 本次会议以电子探针分析技术为主线，旨在为国内电子探针分析技术人员提供一个应用研讨、经验交流、信息共享的平台，促进科研人员和测试工作者之间的学术交流和合作。 开幕式上，昆明理工大学材料科学与工程学院甘国友副院长和岛津企业管理（中国）有限公司分析计测事业部市场部胡家祥部长分别致辞。昆明理工大学材料科学与工程学院副院长甘国友 甘国友副院长首先对大家的到来表示热烈的欢迎，并对岛津公司给与的支持表示感谢。随后他介绍了昆明理工大学的概况，希望就此机会与来自各学校单位的专家学者进行合作交流。最后他预祝本次大会圆满成功。岛津公司分析计测事业部市场部部长 胡家祥 胡家祥部长首先对与会嘉宾的到来表示由衷的感谢与欢迎。他在致辞中提到，岛津公司专注于电子探针产品的研发有近60多年的历史，目前国内许多大学、科研单位、政府及企业研发部门使用了岛津的电子探针产品，并取得了非常出色的研究成果。电子探针作为岛津公司在表面分析领域的拳头产品，数十年来国内用户的队伍不断壮大，感谢全国广大用户对岛津电子探针产品的认可和信赖。 致辞完毕后，大会进入了报告阶段。昆明理工大学胡劲教授、中南大学谷湘平教授、浙江大学饶灿教授、中科院上海应用物理研究所陆燕玲研究员、首钢集团有限公司技术研究院高级工程师严春莲、江苏省（沙钢）钢铁研究院主任工程师吴园园分别作了《无机材料表征研究》、《电子探针标样选择及碳的精确定量》、《超轻金属铍的电子探针分析》、《EPMA 在金属材料中的应用》、《钢坯枝晶偏析的定量分析方法》及《EPMA 在钢铁质量分析中的应用》的大会报告。 岛津公司分析计测事业部市场部龚沿东先生做了题为《岛津电子探针技术特点》的应用报告。报告主要从超轻元素、稀土元素的特征X射线特点及其在电子探针分析上的难点出发，通过对岛津EPMA的52.5°高X射线取出角、高灵敏度和高分辨率型波谱仪等技术特点的阐述及相关测试实例分享，论证了岛津EPMA在定量分析超轻元素和低含量稀土元素上的优势及可行性。岛津公司分析计测事业部市场部 龚沿东研究员 本次会议，还举办了钢铁企业EPMA用户培训班和优秀论文颁奖。国内电子探针分析技术人员通过分享电子探针分析技术进展，进一步提升微区分析研究的能力，实现“更精、更准、更广”的目标。岛津公司钢铁企业EPMA用户培训班合影一等奖获奖人员：中国矿业大学（徐州）王帅副教授二等奖获奖人员

上世纪五十年代末期，诺奖得主、物理学鬼才理查德费曼在加州理工学院的物理年会上，作了题为《There' s Plenty of Room at the Bottom》的报告，具前瞻性地提出了他对于纳米尺度操作及控制的框架性想法，并由此开启了无数科研工作者在纳米尺度上探究物质奥秘并通过相关的纳米技术来改变、造福人类的道路。同样是在上世纪五六十年代，采用平面处理工艺批量制备晶体管的策略出现，由此开启了集成电路产业的飞速发展。摩尔博士在六十年代中期提出了著名的摩尔定律“当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍”。而其中元器件数量的增多，是通过不断缩小元器件的关键尺寸来实现的。不论是在纳米尺度上进行探索，或是与人们生活息息相关的集成电路产业发展，都需要制备各种各样的纳米结构、纳米功能单元或纳米器件。而在制备各类纳米结构的过程中，为重要的操作就是通过光刻来实现在不同的材料上定义图案区域。目前，在工业上，先进的EUV光刻机具备7 nm技术节点的制备工艺中所需的图形加工能力，但其单值高，比一架F-35战斗机的价格还会高出不少。对于科研工作者来说，目前通常采用的基于光学曝光原理的科研光刻设备（科研的无掩模曝光系统、掩模对准式曝光系统等），能够实现的图形加工分辨率一般在微米尺度或亚微米尺度。而随着研究对象尺度的不断减小，对纳米尺度结构构筑的需求，上述基于光学曝光原理的科研光刻系统显然是不能够完全满足的。基于聚焦电子束、离子束的各类图案化加工设备，比如电子束光刻系统、聚焦离子束系统等，能够有效满足科研中对于纳米尺寸的图形加工需求。然而，由于电子束流和离子束流需要聚焦，这类设备通常由较为复杂的电子光学系统构成，因此价格相较于上述科研光学光刻设备要高出很多（即使是科研的电子束曝光系统，其单值也远超科研的光学曝光设备）。另一方面，聚焦电子束、离子束系统的复杂性也对操作人员和设备维护人员提出了较高的要求。 图1 热扫描探针光刻系统诱导材料局部变化的三种机制 在科研领域中，扫描探针光刻（thermal scanning probe lithography）是另一种颇受关注的图案化工艺方案，能够实现纳米（甚至原子的）图案制备的需求，其核心思路是通过纳米针诱导材料表面局部的改性来实现图案化。纳米针诱导材料表面改性的机制有很多种，包括力学、电学、热学、扩散等等，也由此产生了许多不同的扫描探针光刻技术。在诸多的扫描探针光刻技术中，热扫描探针光刻技术（thermal scanning probe lithography，t-SPL）是近年来发展起来的一种可快速、可靠、高精度地实现纳米图案化工艺，其技术核心是利用加热针的热能来诱导局部材料的改性。通常，热是材料转化中较为普遍的驱动因素，在很多材料中能诱导结晶、蒸发、熔化等改性现象。在纳米尺度上，由于只有很小的体积被加热，所以材料改性的特征时间是以纳秒量来计算的。因此，加热几微秒就足以改变针下的材料。对于刻写速度而言，悬臂梁的机械扫描运动成为图案化工艺速度方面的主要限制。然而，凭借扫描探针领域良好的技术积累，目前可以实现高达20 mm/s的刻写速度，能够满足大多数科研上的图案化制备工艺需求。同时在微纳图案结构的加工精度及分辨率方面，热扫描探针光刻技术可以实现特征线宽在10 nm以下的微纳结构的制备。图2 利用热扫描探针光刻进行热敏抗刻蚀剂的图案化工艺后，结合各类工艺实现的微纳结构及器件案例 作为一种高精度图案化工艺设备，近些年来热扫描探针光刻技术得到飞速发展，然而很多研究人员还比较陌生。着眼于此，洛桑联邦理工的S. T. Howell博士以及瑞士Swisslitho的F. Holzner博士撰写了综述《Thermal scanning probe lithography—a review》（已于2020年4月6日刊载在NPG旗下期刊Microsystems & Nanoengineering，详细信息可参考链接https://doi.org/10.1038/s41378-019-0124-8），Howell等人向大家详细介绍了热扫描探针光刻的历史、原理、图案转移工艺以及在基于新型低维材料的微纳电子器件、自旋电子器件、光子学微纳结构、微纳流控、微纳机电等领域的应用案例。图3 利用热扫描探针光刻进行定域材料转换的应用案例 另一方面，不同于很多新型光刻策略还停留在实验室中，瑞士Swisslitho公司已经成功将热扫描探针光刻技术商品化，名为NanoFrazor。在国内外的诸多用户当中，已有不少基于NanoFrazor制备的结构而开展的研究，相关结果也都发表在了Science、Nature、PRL、等高水平期刊上。图4 热扫描探针诱导的增材工艺的应用案例

利用多对引物/探针分析比较qRT-PCR和ddPCR两种方法对SARS-COV-2检测Analytical comparisons of SARS-COV-2 detection by qRT-PCR and ddPCR with multiple primer/probe sets发表期刊：Emerging Microbes & Infections 2020 影响因子：6.9作者单位：a State Key Laboratory of Virology, Modern Virology Research Center, College of Life Sciences, Wuhan University, Wuhan, People’s Republic of China b State Key Laboratory of Virology, Renmin Hospital, Wuhan University, Wuhan, People’s Republic of China c Department of Infectious Disease, Zhongnan Hospital, Wuhan University, Wuhan, People’s Republic of China d Frontier Science Center for Immunologyand Metabolism, Wuhan University, Wuhan, People’s Republic of China研究目的通过使用不同的引物探针对比较qRT-PCR和ddPCR两种检测方法对SARS-COV-2的检测情况。研究背景SARS-CoV-2的大流行对临床病原体诊断提出了迫切的要求。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）测定法是检验的金标准，已被广泛用于快速检测SARS-CoV-2感染。但是，qRT-PCR结果不准确的问题日益暴露，qRT-PCR的假阴性报告（FNR）不可避免的，这可能会影响及时诊断，早期治疗，预防传播和评估出院标准。液滴数字PCR（ddPCR）用于SARS-CoV-2核酸检测的补充使用可以最大程度地减少FNR。 研究人群和样本采集本研究中，我们使用健康人和SARS-CoV-2感染患者的鼻咽拭子cDNA，在相同条件严格比较了8种常用的引物/探针组的qRT-PCR和ddPCR的性能。实验结果图1A为RT-PCR检测结果，在健康人样本为阴性对照，其中引物对UCDC-N1、UCDC-N2、CCDC-N CT值40表明有非特异性扩增这样易导致10−4和10−3稀释的低病毒载量的样本检测结果易出现假阳性， 相反，在没有非特异扩增的引物探针对中， UCDC-N3，HKU-，Charité-E和HKU-ORF的检测低载量的病毒样本时，易出现假阴性。并且根据结果来看最灵敏的引物探针对CCDC-ORF在10−4稀释时可以检测到3/10（30％）阳性样品。另外，引物探针对CCDC-ORF在病毒载量低时CT值范围从35.5到39.4，一致性较差，在病毒载量较高时结果一致性较好表明qRT-PCR仍然是检测正常病毒的可靠方法。图B表示使用相同引物/探针组的ddPCR结果，表明ddPCR在低病毒载量样本的检测总体上有所改善。健康样本对照中，尽管显示UCDC-N1和N2有扩增背景但它们仍然可以区分低病毒载量样品（稀释10−4）。此外，虽然UCDC-N3，HKU-N和CCDC-N显示较低的非特异性扩增背景，Charité-E，HKU-ORF和CCDC-ORF没有任何非特异性扩增，但是，所有低病毒载量的样本都可以产生正确的阳性报告。因此，ddPCR可以在病毒载量较低时，可以显着减少检测中的FNR和FPR。图1. 不同引物/探针组的qRT-PCR和ddPCR结果（A） 使用不同引物/探针组进行qRT-PCR的结果。横坐标为稀释倍数（转换为log10），纵坐标为Ct值， ND为阴性CT值≥40。（B） 使用不同引物/探针组的ddPCR结果。横坐标为稀释倍数（转换为log10）纵坐标为拷贝数。ND为阴性0拷贝。对于每个引物探针组，绿色阴影区域为健康人的样本（IgM / IgG阴性），超出该阈值为阳性。 结果讨论结果表明，与qRT-PCR相比，ddPCR方法可显着减少不准确的结果，包括FNR和FPR。同时，由于qRT-PCR这种标准检测方法易出现FNR或FPR，对于SARS-COV-2临床检测的更好选择是核酸测试。结合成像，血清测试以及经验丰富的临床医生的判断，而不是仅仅依靠qRTPCR。总之，qRT-PCR适用于大规模诊断正常病毒载量样本中病毒感染的检测。但是，对灵敏度和精度有特殊要求的定量ddPCR将是更理想的方法。关于我们广州永诺生物科技有限公司成立于2010年，总部位于广州国际生物岛，是一家专注于医学科学技术开发与服务、分子诊断产品研发与生产的高新技术企业。公司目前占地面积近6000㎡，其中硕、博士以上学历员工占比近40%。公司依托先进的技术力量以及优秀的人才储备，在科研服务、医学检测和数字PCR产品三大业务上保持领先的竞争优势。公司成立至今申请国家专利40多项，授权21项，计算机软件著作权8项，广东省高新技术产品证书8项，省、市等科技计划项目10多项，2018年入围了大湾区生物科技创新企业50强，获得国家高新技术企业，广州市科技创新小巨人企业、广东省高新技术企业培育库入库企业、广州市企业研发机构等荣誉称号。永诺医疗是永诺生物的全资子公司，以“中国智造”为己任，专注于数字PCR仪器与应用试剂的研发，并于2017年成功研发了国内首款拥有完全自主知识产权的MicroDrop系列微滴式数字PCR系统并投入生产。

01MFM（Magnetic Force Microscopy，磁力显微镜）磁力显微镜（Magnetic Force Microscopy，MFM）是一种专门用于成像样品表面的磁性分布的扫描探针显微镜，通过探针和样品之间的磁力相互作用来获得信息。MFM应用MFM主要用于研究材料的磁性特征，广泛应用于物理学、材料科学、电子学等领域。常见的应用包括：磁记录介质：研究硬盘、磁带等磁记录设备的磁性结构和缺陷；磁性材料：分析磁性薄膜、纳米颗粒、磁性多层膜等材料的磁畴结构；生物磁性：研究生物组织中天然存在的磁性物质，如磁性细菌。应用实例在自旋存储研究中，以斯格明子的研究为例，传统的磁存储单元受限于材料性质，显著影响自旋存储的高密度需求。斯格明子是一种具有拓扑性质的准粒子，其最小尺寸仅为3nm，远小于磁性隧道结，是理想的信息载体，有望突破信息存储密度的瓶颈。下图为通过MFM表征获取的斯格明子图像。[1]标准斯格明子M-H曲线 斯格明子图像在磁盘研究中，通过MFM可以获取磁盘表面的高分辨率磁性图像，详细了解其磁畴结构和分布情况。MFM具有高空间分辨率和灵敏度，为磁盘材料的研究和优化提供了重要的数据支持。下图展示了通过MFM测试获取的磁盘表面磁畴结构图像。电脑软盘磁畴图像02PFM（Piezoresponse Force Microscopy，压电力显微镜）压电力显微镜（Piezoresponse Force Microscopy，PFM）是一种用于研究材料压电性质的扫描探针显微镜，利用探针与样品表面之间的逆压电效应来成像和测量材料的压电响应。材料由于逆压电效应产生形变示意图 [2]PFM应用PFM广泛应用于材料科学和电子学领域，尤其是在研究和开发新型压电材料和器件方面。具体应用包括：铁电材料：研究铁电材料的畴结构、开关行为和退极化现象。压电器件：分析压电传感器、致动器和存储器件的性能。生物材料：研究生物组织中的压电效应，例如骨骼和牙齿。应用实例具有显著的压电效应，即在外加机械应力作用下产生电荷。这使其在超声波发生器、压电传感器和致动器中具有重要应用。在研究PbTiO3样品时，通过PFM，可以获取PbTiO3表面的高分辨率压电响应图像，详细了解其畴结构和分布情况，为PbTiO3材料的研究和优化提供了重要的数据支持。下图展示了通过PFM测试获取的PbTiO3样品表面压电力图像。PbTiO3垂直幅度图PbTiO3垂直相位图03EFM（Electrical Force Microscopy，静电力显微镜）静电力显微镜是一种用于测量成像样品表面的电静力特性的扫描探针显微镜。EFM通过探针与样品表面之间的静电力相互作用，获取表面电荷分布和电势信息。静电力显微镜（抬起模式）[3]EFM应用EFM广泛应用于材料科学、电子学和纳米技术等领域，常见的应用包括：电荷分布：测量和成像材料表面的电荷分布。表面电势：研究材料表面的电势分布和电特性。半导体器件：分析半导体器件中的电特性和缺陷。纳米电子学：研究纳米级电子器件的电性能。应用实例Au-Ti条带状电极片静电力04KPFM（Kelvin Probe Force Microscopy，开尔文探针力显微镜）KPFM是一种通过探针与样品之间的接触电势差来获取样品功函数和表电势分布的扫描探针显微镜。KPFM广泛应用于金属、半导体、生物等材料表面电势变化和纳米结构电子性能的研究。KPFM 获取 Bi-Fe薄膜样品表面电势 [4]KPFM应用KPFM在材料科学、电子学和纳米技术等领域具有广泛的应用，常见的应用包括：表面电势分布：测量和成像材料表面的局部电势分布。功函数测量：研究材料的功函数变化，特别是对于不同材料的界面和缺陷。半导体器件：分析半导体器件中的电势分布和电学特性。有机电子学：研究有机半导体和有机电子器件的表面电势。应用实例Au-Ti条带状电极片表面电势05SCM（Scanning Capacitance Microscopy，扫描电容显微镜）扫描电容显微镜（Canning Capacitance Microscopy，SCM）是一种用于测量和成像样品表面的电容变化的扫描探针显微镜。SCM能够通过探针与样品表面之间的电容变化，提供高分辨率的局部电学特性图像。这种显微镜适用于研究半导体材料和器件的电学特性，如掺杂浓度分布、电荷分布和界面特性等。SCM在半导体工艺和材料研究、故障分析以及器件优化中发挥着重要作用。通过SCM，研究人员能够获得纳米尺度的电学特性信息，从而推动半导体技术的发展和创新。SCM原理示意图 [5]SCM应用SCM主要应用于半导体材料和器件的研究，广泛应用于电子学和材料科学领域。具体应用包括：掺杂分布：测量和成像半导体材料中的掺杂浓度分布。电荷分布：研究半导体器件中的电荷分布和电场。材料特性：分析不同材料的电容特性和介电常数。06致真精密仪器自主研发的原子力显微镜科研级原子力显微镜AtomEdge产品介绍利用微悬臂探针结构对导体、半导体、绝缘品等固体材料进行三维样貌表征，纵向噪音水平低至0.03 nm(开环），可实现样品表面单个原子层结构形貌图像绘制。可以测量表面的弹性、塑性、硬度、黏着力、磁性、电极化等性质，还可以在真空，大气或溶液下工作，在材料研究中获得了广泛的使用。设备亮点● 多种工作模式● 适配环境：空气、液相● 多功能配置● 稳定性强● 可拓展性良好典型案例晶圆级原子力显微镜Wafer Mapper-M产品介绍利用微悬臂探针结构可对导体、半导体、绝缘品等固体材料进行三维样貌表征。样品台兼容12寸晶圆，电动样品定位台与光学图像相结合，可在300X300mm区域实现1μm的定位精度，激光对准，探针逼近和扫描参数调整完全自动化操作。可用于产线，对晶圆粗糙度进行精密测试。设备亮点● 多种工作模式● 适配环境：空气、液相● 可旋转式扫描头● 多功能配置● 稳定性强、可拓展性良好典型案例参考文献：[1]Li S, Du A, Wang Y, et al. Experimental demonstration of skyrmionic magnetic tunnel junction at room temperature[J]. Science Bulletin, 2022, 67(7): 691-699.[2]Kalinin SV, Gruverman A, eds. Scanning Probe Microscopy: Electrical and Electromechanical Phenomena at the Nanoscale. Springer 2007.[3] https://www.afmworkshop.com/products/modes/electric-force-microscopy[4] https://www.ornl.gov/content/electrostatic-and-kelvin-probe-force-microscopy[5] Abdollahi A, Domingo N, Arias I, et al. Converse flexoelectricity yields large piezoresponse force microscopy signals in non-piezoelectric materials[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 1266.本文由致真精密仪器原创，转载请标明出处致真精密仪器拥有强大的自主研发和创新能力，产品稳定精良，多次助力中国科研工作者取得高水平科研成果。我们希望与更多优秀科研工作者合作，持续提供更加专业的技术服务和完善的行业解决方案！欢迎联系我们！致真精密仪器一直以来致力于实现高端科技仪器和集成电路测试设备的自主可控和国产替代。通过工程化和产业化攻关，已经研发了一系列磁学与自旋电子学领域的前沿科研设备，包括“原子力显微镜、高精度VSM、MOKE等磁学测量设备、各类磁场探针台、磁性芯片测试机等产线级设备、物理气相沉积设备、芯片制造与应用教学训练成套系统等”等，如有需要，我们的产品专家可以提供免费的项目申报辅助、产品调研与报价、采购论证工作。另外，我们可以为各位老师提供免费测试服务，有“磁畴测试”、“SOT磁畴翻转”、“斯格明子观测”、“转角/变场二次谐波”、“ST-FMR测量”、“磁控溅射镀膜”等相关需求的老师，可以随时与我们联系。

扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，SPM）的发展历史是一段引人注目的科学进步历程，奠定了纳米科学和纳米技术的基础。自20世纪80年代以来，SPM的出现和保存，不仅使科学家能够以原子和分子的精度观察和操控材料，还推动了许多相关领域的研究。以下是SPM发展关键里程碑：1980年代初 - 扫描隧道显微镜（STM）的发明1981年：德国物理学家格尔德宾宁（Gerd Binnig）和海因里希罗雷尔（Heinrich Rohrer）在 IBM 苏黎世研究实验室发明了扫描隧道显微镜（STM）。STM 的发明标志着扫描探针显微镜技术的开端。[1]宾宁罗雷尔世界上第一台扫描隧道显微镜[2]1986年：宾宁和罗雷尔因发明 STM 获得诺贝尔物理学奖。他们的工作证明了 STM 可以以原子级分辨率成像，从而开启了对物质结构的新认识。1989年：IBM科学家展示了一项能够操纵单个原子的技术。他们使用扫描隧道显微镜，将35个单个氙原子排列在镍冷晶体基板上，拼出了公司首字母缩写的三个字母。这是原子首次被精确地定位在平面上。[3]用 35 个氙原子拼写出“IBM”1980年代中期 - 原子力显微镜（AFM）的发展1986年：格尔德宾宁、卡尔文夸特纳（Calvin Quate）和克里斯托弗格贝尔（Christoph Gerber）发明了原子力显微镜（AFM）。AFM 可以在非导电材料上工作，扩展了 SPM 技术的应用范围。[4] AFM 利用探针与样品表面之间的范德华力进行成像，可以在真空、空气和液体环境中操作，因此在材料科学和生物学研究中具有广泛的应用。第一台原子力显微镜原子力显微镜原理图1990年代 - 扫描探针显微镜的扩展与多样化1. 磁力显微镜（MFM）：磁力显微镜（MFM）在20世纪80年代末至90年代初被发明，通过使用带有磁性涂层的探针，测量探针与样品表面磁力相互作用，实现了纳米尺度高分辨率磁畴成像。这一创新使研究人员能够深入了解材料的磁性特性。低温强磁场磁力显微镜在微结构缺陷中的研究2. 静电力显微镜（EFM）：静电力显微镜（EFM）由斯蒂芬库尔普斯（Stephen Kalb）和霍斯特福尔默（Horst F. Hamann）在20世纪80年代末至90年代初发明，通过带电探针测量静电力变化，实现纳米尺度高分辨率电学成像。EFM被广泛应用于研究半导体材料、电荷存储器件和纳米电子学等领域。3. 近场扫描光学显微镜（NSOM 或 SNOM）：近场光学显微镜（NSOM）由埃里克贝茨格（Eric Betzig）和约翰特劳特曼（John Trautman）在20世纪80年代末至90年代初发明。NSOM使用带有亚波长孔径的光纤探针，通过限制光在极小区域内并扫描样品表面，获取高分辨率的光学图像，广泛应用于材料科学、生物学、化学和半导体研究等领域。NSOM的一般原理2000年代至今 - SPM 技术的进一步发展和应用1. 高分辨率和高灵敏度：随着探针技术、控制系统和数据处理技术的发展，SPM 的分辨率和灵敏度不断提高。2. 多功能化探针：开发出具有特定化学、机械、磁性或力学性质的探针，使得 SPM 可以进行更为多样化的表征和操作。3. 多模式成像：结合多种成像模式，可以同时获得样品的多种性质信息。结合多种模式的扫描探针显微镜4.晶圆级成像：随着集成电路规模的急剧增加，需要对大型样品成像。加工在晶圆上的芯片5. 在生物学中的应用：SPM 在生物分子和细胞研究中的应用越来越广泛，可以直接观测生物大分子的结构和动力学过程。未来展望扫描探针显微镜的技术仍在不断发展，新的技术和应用不断涌现。由致真精密仪器研发的多功能原子力显微镜和晶圆级原子力显微镜支持大尺寸样品的表征，并集成集成磁力、压电力、扫描开尔文以及液相等多物性分析功能，具有极低的噪声水平，并具备基于深度学习的智能化数据处理分析。致真精密仪器未来将继续致力于更高分辨率、更快的成像速度和更强的多功能化的SPM设备研究，以满足科学研究和工业应用的需求。致真公司自主研发的多功能原子力显微镜AtomEdge集成AI的智能分析算法 高度及粗糙度、宽度、粒子智能分析参考文献：[1] Binnig, G., & Rohrer, H. (1982). Scanning tunneling microscopy. Surface Science, 126(1-3), 236-244.[2] https://commons.wikimedia.org/wiki/File:First_STM.jpg[3] https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_%28atoms%29[4] Binnig, G., Quate, C. F., & Gerber, C. (1986). Atomic force microscope. Physical Review Letters, 56(9), 930-933.本文由致真精密仪器原创，转载请标明出处. 致真精密仪器一直以来致力于实现高端科技仪器和集成电路测试设备的自主可控和国产替代。 致真精密仪器通过工程化和产业化攻关，已经研发了一系列磁学与自旋电子学领域的前沿科研设备，包括“产品包含原子力显微镜、高精度VSM、MOKE等磁学测量设备、各类磁场探针台、磁性芯片测试机等产线级设备、物理气相沉积设备、芯片制造与应用教学训练成套系统等”等，如有需要，我们的产品专家可以提供免费的项目申报辅助、产品调研与报价、采购论证工作。另外，我们可以为各位老师提供免费测试服务，有“磁畴测试”、“SOT磁畴翻转”、“斯格明子观测”、“转角/变场二次谐波”、“ST-FMR测量”、“磁控溅射镀膜”等相关需求的老师，可以随时与我们联系。

随着扫描探针显微技术突飞猛进的发展，扫描探针显微镜用途日益广泛。现在已广泛用于材料科学(金属材料、非金属材料、纳米材料)、冶金、生命科学、半导体材料与器件、地质勘探、刑事侦察、宝石鉴定、工业生产中的产品质量鉴定及生产工艺控制等。为适应广大分析技术工作者的需求，进一步提高技术工作者的应用和研究水平，推动显微分析应用的进一步发展，上海交通大学分析测试中心特举办“ATP008 SPM扫描探针显微分析技术”培训班，NTC授权单位培训机构上海交通大学分析测试中心承办并负责相关会务工作。现将有关事项通知如下：1、 培训目标：了解扫描探针显微术（SPM）分析测试技术基本概念及基础理论知识，熟悉SPM仪器的组成结构及工作原理，具备SPM仪器的实际操作能力，掌握SPM分析技术在相关领域的应用。通过学习理论知识及观摩实操，面对应急问题学员可理论联系实际操作，调谐最佳机器运转状态，查找故障原因进行仪器自检及修复。2、 时间地点：培训时间：2023年10月23日-10月25日 上海（时间安排：授课2天，考核1天）3、 课程大纲：课程内容10月23日上午SPM分析技术基本原理、仪器结构和功能、标准方法与应用10月23日下午样品制备、SPM仪器基本操作10月24日全天SPM仪器基本操作、图像处理10月25日全天考核4、 主讲专家：主讲专家来自上海交通大学分析测试中心，熟悉NTC/008 SPM扫描探针显微分析技术大纲要求，具有NTC教师资格，长期从事扫描探针显微分析技术研究的专家。5、 授课方式：（1） 讲座课程；（2） 仪器操作。6、 培训费用：（一）培训费及考核费：每人3000元（含报名费、培训费、资料费、考试认证费），食宿可统一安排费，用自理。（二）本校费用：每人1500 元（含报名费、培训费、资料费、考试认证费；必须携带学生证）。7、 颁发证书：本证书由国家科技部、国家认监委共同推动成立的全国分析检测人员能力培训委员会经过严格考核后统一发放，证书有以下作用：具备承担相关分析检测岗位工作的能力证明；各类认证认可活动中人员的技术能力证明；该能力证书可作为实验室资质认定、国际实验室认可的技术能力证明；大型仪器共用共享中人员的技术能力证明。考核合格者将由发放相应技术或标准的《分析检测人员技术能力证书》。考核成绩可在全国分析检测人员能力培 训委员会(NTC)网站上查询（https://www.cstmedu.com/）。8、 报名方式：（一）请详细填写报名回执表（附件1）和全国分析检测人员能力培训委员会分析检测人员考核申请表（附件2），邮件反馈。（二） 注：请学员带一寸彩照2张（背面注明姓名）、身份证复印件一张，有学生证的学员携带学生证复印件。（三） 报名截止时间是10月16日16:00前。（四） 如报名人数不足6人取消本次培训。9、 联系方式联系人：吴霞（报名相关事宜）、高梅（技术咨询）电话： 021-34208499-6102（吴霞）、6219（高梅）E-mail：iac_office@sjtu.edu.cn官方网址：iac.sjtu.edu.cn

项目编号：HZ20220201-0143项目名称：中南大学冶金与环境学院电子探针显微分析仪采购项目预算金额：550.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称分项项目名称（标的名称）是否核心产品是否接受进口数量（台套）采购项目预算（人民币）交货要求代理服务收费标准交货时间交货地点1中南大学冶金与环境学院电子探针显微分析仪电子探针显微分析仪电子探针显微分析仪主机（5通道10块晶体）是是1台550万元免税手续办理完成后45个工作日内湖南省长沙市中南大学新校区金贵楼具体收费标准详见本项目“投标须知前附表2配套电子探针能谱仪否是1台3配套电子探针高真空喷碳仪否是1台4配套电子探针循环水冷机否否1台5配套电子探针外置整机不间断电源否否1套6配套电子探针除湿机否否1台7配套电子探针电子防潮柜否否1台8配套电子探针激光打印机否否1台9配套电子探针用标准参考物质否否1套 注：具体详见本项目招标文件第五章采购需求。合同履行期限：具体内容详见招标文件第五章的“采购需求”。本项目( 不接受 )联合体投标。