非球面消色差透镜

瑞士保罗谢勒研究所（PSI）的科学家开发了一种突破性的X射线消色差透镜。这使得X射线束即使具有不同的波长也可以准确地聚焦在一个点上。根据14日发表在《自然通讯》上的论文，新透镜将使利用X射线研究纳米结构变得更加容易，特别有利于微芯片、电池和材料科学等领域的研发工作。要想在摄影和光学显微镜中产生清晰的图像，消色差透镜必不可少。它们可以确保不同颜色，即不同波长的光，能够清晰聚焦，从而消除模糊现象。直到现在才开发出一种用于X射线的消色差透镜，这一事实乍一看可能令人惊讶，毕竟可见光消色差透镜已经存在了200多年。它们通常由两种不同的材料组成。光线穿透第一种材料，分裂成光谱颜色，就像穿过传统的玻璃棱镜一样。然后，它通过第二种材料来逆转这种效果。在物理学中，分离不同波长的过程称为“色散”。然而，PSIX射线纳米科学与技术实验室X射线光学与应用研究组负责人、物理学家克里斯蒂安大卫解释说：“这种适用于可见光范围的基本原理并不适用于X射线范围。”对于X射线来说，没有哪两种材料的光学性质在很大的波长范围内有足够的差异，从而使一种材料可以抵消另一种材料的影响。换句话说，X射线范围内材料的色散太相似了。此次，科学家没有在两种材料的组合中寻找答案，而是将两种不同的光学原理联系在一起。这项新研究的主要作者亚当库贝克说：“诀窍是意识到我们可以在衍射镜前面放置第二个折射镜。”PSI用已有的纳米光刻技术来制造衍射镜，并用微米级的3D打印制造出折射结构，成功开发出用于X射线的消色差透镜，解决了上述问题。为了表征他们的消色差X射线透镜，科学家们在瑞士同步辐射光源使用了一条X射线光束线，还使用光刻技术来描述X射线光束，从而描述消色差透镜。这使得科学家们能够精确地探测到不同波长的X射线焦点的位置。

要想在摄影和光学显微镜中产生清晰的图像，消色差透镜必不可少。它们可以确保不同颜色，即不同波长的光，能够清晰聚焦，从而消除模糊现象。直到现在才开发出一种用于X射线的消色差透镜，这一事实乍一看可能令人惊讶，毕竟可见光消色差透镜已经存在了200多年。它们通常由两种不同的材料组成。光线穿透第一种材料，分裂成光谱颜色，就像穿过传统的玻璃棱镜一样。然后，它通过第二种材料来逆转这种效果。在物理学中，分离不同波长的过程称为“色散”。然而，瑞士保罗谢勒研究所（PSI）X射线纳米科学与技术实验室X射线光学与应用研究组负责人、物理学家克里斯蒂安大卫解释说：“这种适用于可见光范围的基本原理并不适用于X射线范围。”对于X射线来说，没有哪两种材料的光学性质在很大的波长范围内有足够的差异，从而使一种材料可以抵消另一种材料的影响。换句话说，X射线范围内材料的色散太相似了。此次，科学家没有在两种材料的组合中寻找答案，而是将两种不同的光学原理联系在一起。这项新研究的主要作者亚当库贝克说：“诀窍是意识到我们可以在衍射镜前面放置第二个折射镜。”PSI用已有的纳米光刻技术来制造衍射镜，并用微米级的3D打印制造出折射结构，成功开发出用于X射线的消色差透镜，解决了上述问题。X射线消色差仪的概念和试验装置为了表征他们的消色差X射线透镜，科学家们在瑞士同步辐射光源使用了一条X射线光束线，还使用光刻技术来描述X射线光束，从而描述消色差透镜。这使得科学家们能够精确地探测到不同波长的X射线焦点的位置。他们还使用一种方法对新透镜进行了测试，这种方法将样品以小光栅步移过X射线束的焦点。当X射线束的波长改变时，用传统X射线透镜产生的图像变得非常模糊。然而，当使用新的消色差透镜时，这种情况就不会发生。使用消色差仪演示不同能量的STXM成像X射线束轮廓的演变，其能量用X射线照相术测量消色差透镜和单个FZP（能量范围从5.6keV到6.8keV）多色X射线聚焦模拟该研究成果已发表在近期的《自然通讯》上。文献链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28902-8DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-28902-8

仪器信息网讯 近日，瑞士保罗谢尔研究所(Paul Scherrer Institute,简称PSI) 的科学家开发了一种X射线显微镜的突破性光学元件——X 射线消色差透镜。这使得 X 射线束即使具有不同的波长也可以准确地聚焦在一个点上。对应成果于3月14日发表在科学杂志Nature Communications上，成果表示，新型X射线镜头将使使用 X 射线研究纳米结构变得更加容易；这种类型的X射线消色差仪将克服衍射光学和折射光学的色差限制，并为宽带X射线管光源在光谱学和显微镜中的新应用铺平道路。DOI: 10.1038/s41467-022-28902-8用于在微纳米尺度上无损研究物质内部结构和元素组成的X射线技术需要高性能的X射线光学系统。为此，在过去的十年中，人们开发了各种类型的反射、折射和衍射光学元件。衍射和折射光学元件已成为大多数高分辨率X射线显微镜的组成部分。然而，始终遭受固有色差的影响。到目前为止，这限制了它们在窄带辐射中的使用，从本质上说，这类高分辨率X射线显微镜仅限于高亮度同步辐射源。与可见光光学类似，解决色差的一种方法是将具有不同色散功率的聚焦光学和散焦光学结合起来。在这次新成果中，PSI科学实现了X射线消色差仪的首次成功实验，该消色差仪由电子束光刻和镀镍制作的聚焦衍射菲涅耳波带片（FZP）和3D打印双光子聚合制作的散焦折射透镜（RL）组成。利用扫描透射X射线显微镜（STXM）和光学显微镜，科学家演示了在宽能量范围内的亚微米消色差聚焦，而无需任何焦距调整。这种类型的X射线消色差仪将克服衍射光学和折射光学的色差限制，并为宽带X射线管光源在光谱学和显微镜中的新应用铺平道路。消色差镜头对于在摄影和光学显微镜中产生清晰的图像至关重要。它们确保不同颜色（即不同波长的光）具有共同的焦点。然而，迄今为止，X 射线还没有消色差透镜，因此只有单色 X 射线才能实现高分辨率 X 射线显微镜。在实践中，这意味着必须从 X 射线光束光谱中滤除所有其他波长，因此只能有效使用一小部分光，从而导致相对低效的图像捕获过程。由 3D 打印机创建的微结构：由 PSI 科学家开发的创新折射结构与衍射元件相结合，形成一个消色差 X 射线镜头，约一毫米长（或高，如图所示）。打开它的末端，就像一个微型火箭。它是由 3D 打印机使用特殊类型的聚合物创建的。该结构的图像由扫描电子显微镜拍摄。图片来源：Paul Scherrer Institute/Umut SanliPSI 科学家团队已通过成功开发用于 X 射线的消色差 X 射线透镜解决了以上问题。由于 X 射线可以揭示比可见光小得多的结构，创新的镜头将特别有利于微芯片、电池和材料科学等领域的研发工作。比可见光消色差更加复杂对于可见光，消色差透镜的应用已经超过200多年。但对于X 射线的消色差透镜直到现在才被开发出来，这一事实乍一看似乎令人惊讶。可见光的消色差透镜是由一对不同的材料组成，当可见光穿透第一种材料时，分散成不同光谱颜色（就像穿过传统的玻璃棱镜时一样），然后这些光谱再通过第二种材料时就会逆转这种分散效果，聚焦在一个点上。（在物理学中，分散不同波长的过程称为“色散”）消色差聚焦原理：散焦折射透镜（RL）的色度作为聚焦菲涅耳波带片（FZP）色度特性的校正器。b扫描电子显微镜（SEM）显示了通过电子束光刻和镍电镀制作的镍FZP，用于对比测量。c由四个堆叠抛物面组成的RL的SEM图像，使用双光子聚合光刻技术进行3D打印。d使用消色差作为聚焦光学元件的扫描透射X射线显微镜（STXM）和光学成像实验装置的草图。PSI 的X 射线纳米科学与技术实验室 X 射线光学与应用研究组负责人、物理学家 Christian David 解释说：“这种适用于可见光范围的基本原理在 X 射线范围内不再起作用。对于 X 射线，没有任何两种材料的光学特性能够在很宽的波长范围内足以抵消另一种材料的影响。换句话说，材料在 X 射线范围内的色散是太相似了。”两个原理而不是两种材料因此，科学家们没有将寻找答案放在在两种材料的组合中，而是探索将两种不同的光学原理联系在一起。“诀窍是要意识到我们可以在衍射透镜前面放置第二个折射透镜，”新研究的主要作者Adam Kubec说。Kubec 目前是 Christian David 小组的研究员，现在为 XRnanotech 工作，XRnanotech 是 PSI 在 X 射线光学研究过程中的一个衍生公司。“多年来，PSI 一直是 X 射线镜片生产的世界领导者，”David 说，“我们为全球同步加速器光源的 X 射线显微镜提供专门的透镜，称为菲涅耳波带片。” David 的研究小组使用已建立的纳米光刻方法来生产衍射透镜。然而，对于消色差透镜中的第二个元素——折射结构——需要一种新方法，这种方法最近才得以实现：微米级的 3D 打印。这最终使 Kubec 能够制作出一种类似于微型火箭的形状。使用消色差仪演示在不同能量下的 STXM 成像。a）使用消色差获得的图b 中所示的Siemens star样品的 STXM 图像，表明在最佳能量约 6.4 keV 的附近，消色差范围 1 keV。b) Siemens star 测试样品的 SEM 图像，外圈和内圈的径向线和间距 (L/S) 的宽度分别为 400 nm 和 200 nm，见红色箭头。c) STXM 的比较结果是使用消色差 (上) 和传统 FZP (下) 获得的能量范围为 6.0 keV 至 6.4 keV。虽然 FZP 图像的对比度随能量快速变化，但使用消色差获得的图像质量变化很小。潜在的商业应用新开发的镜头使得X射线显微镜实现了从研究应用到商业应用（例如工业）的飞跃。“同步加速器源产生如此高强度的 X 射线，以至于可以滤除除单个波长以外的所有波长，同时仍保留足够的光来产生图像，”Kubec 解释说。然而，同步加速器是大型研究设施。迄今为止，在工业界工作的研发人员被分配了固定的光束时间，在研究机构的同步加速器上进行实验，包括 PSI 的瑞士同步辐射光源 SLS。这种光束时间极其有限、昂贵，且需要长期规划。“行业希望在他们的研发过程中拥有更快的响应循环，”Kubec 说，“我们的消色差 X 射线镜头将在这方面提供巨大帮助：它将使工业公司可以在自己的实验室内操作紧凑型 X 射线显微镜。”PSI 计划与 XRnanotech 一起将这种新型镜头推向市场。Kubec 表示，他们已经与专门在实验室规模上建造 X 射线显微镜设施的公司建立了适当的联系。作为元件安装在瑞士同步辐射光源SLS上进行测试为了测试他们的消色差仪的性能，科学家们在将其作为聚焦光学元件安装在瑞士同步辐射光源SLS的cSAXS光束线上。其中一种方法是非常先进的 X 射线显微镜技术，称为 ptychography。“这种技术通常用于检测未知样本，”该研究的第二作者、Christine David 研究小组的物理学家、X 射线成像专家 Marie-Christine Zdora 说，“另一方面，我们使用 ptychography 来表征 X 射线束，从而表征我们的消色差透镜。” 这使科学家能够精确检测不同波长的 X 射线焦点的位置。他们还使用一种方法对新镜头进行了测试，该方法使样品以小光栅步长穿过 X 射线束的焦点。当改变 X 射线束的波长时，使用传统 X 射线镜头产生的图像会变得非常模糊。但是，在使用新的消色差镜头时不会发生这种情况。“当我们最终在广泛的波长范围内获得测试样品的清晰图像时，我们知道我们的镜头正在发挥作用，” Zdora高兴地说道。David 补充说：“我们能够在 PSI 开发这种消色差 X 射线镜头，并且很快将与 XRnanotech 一起将其推向市场，这一事实表明，我们在这里所做的这类研究将在很短的时间内实现实际应用。”

近日，瞬态光学与光子技术国家重点实验室在太赫兹频段可变焦消色差超透镜领域取得新进展，相关研究成果发表于Journal of Science: Advanced Materials and Devices(IF = 7.38)。论文第一作者为博士生江晓强，通讯作者为范文慧研究员。 　　超透镜是一种二维平面透镜结构，具有体积小、重量轻、易于集成等特点，可实现对太赫兹波振幅、相位、偏振等参量的灵活调控，有望解决天然材料在太赫兹频段电磁响应不足而导致的效率低、体积大等问题。近年来，消色差超透镜由于能够有效消除宽频带成像产生的色差问题而受到广泛关注。然而，如何在实现宽频带消色差的同时，赋予超透镜连续变焦的能力，仍然是目前亟待解决的难题。 　　针对此问题，研究团队首先基于Ⅲ-Ⅴ族半导体材料锑化铟(InSb)设计了性能优异的单元结构。随后，研究团队采用几何相位和传输相位相结合的方式，巧妙设计超透镜单元结构的排布方式与空间取向，采用单层超透镜实现了太赫兹波的宽频带聚焦，有效消除了色差现象。进一步地通过改变器件工作温度，进而调控器件单元结构的相位补偿范围，实现了焦距736.25 μm (NA = 0.62)至 861.02 μm(NA = 0.56)的连续变焦。本研究成果为设计多功能消色差超透镜提供了一种新思路，有望进一步拓展太赫兹频段超透镜在显微成像和内窥镜等领域的实际应用。 图1 连续变焦消色差超透镜工作示意图 　　西安光机所范文慧研究员带领的太赫兹光子学与表面微纳智造团队已在超宽频谱太赫兹波产生与探测、超快太赫兹波谱成像与应用、太赫兹频段超材料与超表面功能器件等领域开展持续研究并取得一定突破。相关研究成果陆续发表于Angewandte Chemie - International Edition、Carbon、Journal of Science: Advanced Materials and Devices、Optics Letters、Optics Express、Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy、Nanomaterials等国际知名期刊，获得了国内外同行的广泛认同。

近日，一个由华沙大学物理系，日本筑波物质材料研究所以及法国格勒诺布尔国家科学研究中心所组成的国际科研团队的科学家们通过运用Nanoscribe的3D微纳加工技术设计出了如头发丝般细小的纳米级3D非球面微透镜组。此款具有3D形状的微透镜组可以更大程度从半导体样品导入光源，并将射出部分光源重整为超窄光束。这一突破性的研究成果可替代用于光学测量的实验装置中笨重的显微镜物镜。该微透镜增加了两个数量级的可用工作距离（即透镜前端到样品表面之间的距离），为各种光学实验开辟了全新视角。此外，该3D微透镜也可以在不同材料（包括易碎的石墨烯类材料）上进行3D打印制作。图片来自华沙大学Aleksander Bogucki教授：使用Nanoscribe双光子微纳3D打印设备Photonic Professional系列在短时间内制作的3D非球面微透镜阵列。微透镜的优点透镜是一种人们非常熟悉的光学元件，它属于被动光学元件，在光学系统中用来会聚、发散光辐射。随着科学技术的进步，传统方法制造出来的光学元件已经不能满足当今科技发展的需要了。而利用微光学技术所制造出的微透镜和微透镜阵列以其体积小、重量轻、便于集成化、降低制造和包装成本等优点，已然成为新的科研发展方向。微透镜用处广泛，可用于例如照明，显示器，传感器和医疗设备等领域。有效地进行光的传输和收集，对于微光学系统的性能和潜能有着至关重要的作用。通常，我们会运用不同的方式来增加全内反射临界角或减少界面处的菲涅尔反射，例如在光源发射器下方放置镜子，在防放射层上覆盖基材表面以减少内部反射等。在对于半导体纳米结构，通常会使用半球形的固体浸没透镜（SIL）来解决问题。通过三维减材制造制造的SIL可以增加23%甚至40%的光子提取。但是，这些方法都不能达到令人满意的效果，仍然需要借助使用具有高数值孔径的聚光光学器件。而科学家们此次通过使用Nanoscribe3D激光直写技术（DWL）制造的椭圆微透镜（μ透镜）适用于光谱测量中的点光源发射器。基于菲涅耳反射的减少和全内反射的临界角的增加的原理，该非球面透镜成倍提高了光的提取效率。此外，还将收集的光源重整为超低发散光束（测得的光束发散半角小于1°）。因此，发出的光可以直接以约600-700 mm的有效WD引入聚光光学器件，这是标准的高NA长WD显微镜物镜的70倍。在传统实验中，科学家们通常会将重达半公斤，几乎手掌大小的重型显微镜物镜放置在距离分析样品几毫米的位置上。显而易见，这会限制很多现代实验的操作和可行性，例如在脉冲高磁场，低温或微波腔中的测量实验。而这款基于Nanoscribe3D微纳加工技术具有微型化和轻便特性的非球面微透镜则可以轻松解决这类问题。科学家们对该非球面微透镜阵列在两种类型的半导体发射器上的性能已得到验证：自组装量子点（QDs）和新型准二维材料制成的范德华异质结构（van der Waals heterostructures）。3D微纳加工技术应用于微透镜阵列Nanoscribe的双光子微纳3D打印设备具有极大设计自由度的特点，因此可以轻松制作出具有光学质量表面的各种光学元件，例如球形，非球形甚至自由曲面的微透镜。此外，Nanoscribe的3D微纳打印设备速度很快，在短时间内即可以实现在样品上打印数百个微透镜，并按规则或随机排列阵列，用来实现微透镜阵列的不同新功能及应用。相关文献："Ultra-long-working-distance spectroscopy of single nanostructures with aspherical solid immersion microlenses" - Nature ：Light：Science & Applicationshttps://www.nature.com/articles/s41377-020-0284-1更多有关双光子微纳3D打印产品和技术应用咨询，欢迎联系Nanoscribe中国分公司 - 纳糯三维科技（上海）有限公司 德国Nanoscribe 超高精度双光子微纳3D打印系统： Photonic Professional GT2 双光子微纳3D打印设备 Quantum X 双光子灰度光刻微纳打印设备

p style="text-indent: 2em text-align: justify "近期，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室微纳光子集成课题组利用单层超透镜（metalens）实现了左、右旋圆偏振光在三维空间的分离聚焦，打破了以往自旋相关光束聚焦的对称性，超越了传统几何光学透镜的光场聚焦能力，对光学成像研究具有重要意义。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "传统几何光学透镜仅是通过玻璃厚度的变化来调节入射光相位实现聚焦，无法完成矢量光场（如偏振、自旋等）的操控。超透镜是一种二维平面透镜结构，其体积极小，重量轻，易于集成，可实现对入射光振幅、相位、偏振等参量的灵活调控，在超分辨显微成像、全息光学、消色差透镜等方面有重要应用。该研究利用构成超透镜的纳米天线动力学相位与Pancharatnam-Berry几何相位结合的方法，通过巧妙设计超透镜上纳米天线几何结构与空间取向，在单层超透镜上同时实现了左、右旋圆偏振光相位的独立操控，在横向和径向完成了不同自旋态光束的聚焦，提升了超透镜的光束操控及聚焦能力，具有结构紧凑、灵活性强等优点，能够满足光学系统及器件小型化功能多样化的要求。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "该研究得到中科院战略性先导科技专项（B类)“大规模光子集成芯片”和国家自然科学基金项目的大力资助。相关成果发表在《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）上。/p

近日，中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所天文与空间镜面技术研究室加工完成一块2.5米口径非球面镜面。该镜是南京天光所目前研制完成的最大单口径镜面，也是近年来继云南天文台太阳望远镜2米环形主镜、云南大学多通道望远镜1.6米主镜之后的又一件大型非球面镜面。 　　在该镜加工过程中，科研人员以垂直检验塔和原4米龙门机床作为结构基础构建了加工/检测一体化平台，可实现在位检测，并解决了大镜面、长光程光学检测中的多项技术难点。 　　该镜全程采用自主研发的双机器人数控研抛站进行加工。该室的镜面数控研抛课题组多年来独立开展相关技术研究，在南京天光所承担的各类横纵向课题的大量镜面加工任务中发挥关键作用。本次为应对2.5米口径的特大镜面，课题组在已有的技术基础上，进一步发展了双机器人协作研抛技术和小尺度误差局部修抛技术，分别使特大口径镜面在研抛加工前中期和后期的效率大幅提升。该2.5米非球面镜最终面形精度RMS值达到1/45波长即14nm，优于设计指标1/40波长。相关技术已申报多项发明专利，其中一项已获得授权。 　　该镜与较早时间的2米主镜、1.6米主镜的完成，标志着南京天光所已建成成熟的大口径非球面镜面研制平台，具备2.5米及以上镜面的高效研制能力，相关的加工、检测技术达到国内先进水平。2.5米镜面加工/检测平台(左)及最终加工面形条纹图(右)

近日由我所空间室承担的某离轴三反相机桌面样机顺利通过模拟实验，其中采用的光学非球面为我所先进光学加工与检测中心研制，该项工作从非球面光学系统的设计、光学冷加工到光学系统的计算机辅助装调技术都由我所独立完成。实现了我所离轴非球面光学系统制造的完整链条。　　该相机的主镜、三镜反射面均为二次曲面且离轴量大，面形误差要求高，加工技术难度较大，尤其是第三镜为一个相对孔径较大的扁球面。光学加工过程中项目组每一位同志充分发挥勇于挑战，不畏艰难的精神，展开非球面加工的技术攻关。项目组以传统的经典加工工艺为基础，在探索中前进，一步步由传统方法迈向先进的技术方法。经多次方案论证，确定了加工工艺，并严格按照工艺要求进行加工，同时针对加工过程中出现的问题及时完善工艺。项目组历经数月加班加点的艰苦奋斗，最终圆满完成了该系统的加工任务。产品面形精度达到了1/50λ，超出了设计要求，同时也填补了我所扁球面光学加工技术的空白。另外在装调中应用了计算机辅助装调技术，相机在模拟成像实验中，鉴别率板经相机成像，在可见光波段实现了高分辨率成像，同时利用光电子室提供的紫外MCP器件在紫外波段也获得了优异的成像结果。　　该项目的圆满完成，标志着我所在离轴三反光学系统先进制造技术上取得了突破，集空间室与光电子室的研制成果为一体，提升了我所在紫外探测方面的整体实力。

近日，国家药品监督管理局经审查，批准了爱博诺德（北京）医疗科技股份有限公司生产的创新产品“非球面衍射型多焦人工晶状体”注册。非球面衍射型多焦人工晶状体为一件式/后房人工晶状体，可折叠，襻形为改良L型。该产品主体及支撑部分均由丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯共聚物材料制成，添加了紫外线吸收剂，表面经肝素改性。该产品的创新点在于其光学部采用衍射分光和非球面相结合的设计，衍射技术是实现多焦点的核心，在国内属于首创。该产品用于成年白内障患者的视力矫正，预期可提供远、近两个焦点，一定程度上弥补了单焦点人工晶状体视力不佳的不足。产品的上市将为患者带来新的治疗选择。药品监督管理部门将加强该产品上市后监管，保护患者用械安全。国家药监局已批准的创新医疗器械序号产品名称生产企业注册证号1基因测序仪深圳华因康基因科技有限公司国械注准201434021712恒温扩增微流控芯片核酸分析仪博奥生物集团有限公司国械注准201534005803双通道植入式脑深部电刺激脉冲发生器套件苏州景昱医疗器械有限公司国械注准201532109704植入式脑深部电刺激电极导线套件苏州景昱医疗器械有限公司国械注准201532109715植入式脑深部电刺激延伸导线套件苏州景昱医疗器械有限公司国械注准201532109726MTHFR C677T 基因检测试剂盒(PCR-金磁微粒层析法)西安金磁纳米生物技术有限公司国械注准201534011487脱细胞角膜基质深圳艾尼尔角膜工程有限公司国械注准201534605818Septin9基因甲基化检测试剂盒(PCR荧光探针法)博尔诚（北京）科技有限公司国械注准201534014819乳腺X射线数字化体层摄影设备科宁（天津）医疗设备有限公司国械注准2015330205210运动神经元存活基因1（SMN1)外显子缺失检测试剂盒（荧光定量PCR法）上海五色石医学研究有限公司国械注准2015340229311三维心脏电生理标测系统上海微创电生理医疗科技有限公司国械注准2016377038712呼吸道病原菌核酸检测试剂盒（恒温扩增芯片法）博奥生物集团有限公司国械注准2016340032713脱细胞角膜植片广州优得清生物科技有限公司国械注准2016346057314植入式迷走神经刺激脉冲发生器套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准2016321098915植入式迷走神经刺激电极导线套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准2016321099016药物洗脱外周球囊扩张导管北京先瑞达医疗科技有限公司国械注准2016377102017冷盐水灌注射频消融导管上海微创电生理医疗科技有限公司国械注准2016377104018胸骨板常州华森医疗器械有限公司国械注准2016346158219正电子发射及X射线计算机断层成像装置明峰医疗系统股份有限公司国械注准2016333215620人工晶状体爱博诺德（北京）医疗科技有限公司国械注准2016322174721骨科手术导航定位系统北京天智航医疗科技股份有限公司国械注准2016354228022低温冷冻消融手术系统海杰亚(北京)医疗器械有限公司国械注准2017358308823一次性使用无菌冷冻消融针海杰亚(北京)医疗器械有限公司国械注准2017358308924可变角双探头单光子发射计算机断层成像设备北京永新医疗设备有限公司国械注准2017333068125全降解鼻窦药物支架系统浦易（上海）生物科技有限公司国械注准2017346067926经皮介入人工心脏瓣膜系统杭州启明医疗器械有限公司国械注准2017346068027介入人工生物心脏瓣膜苏州杰成医疗科技有限公司国械注准2017346069828一次性可吸收钉皮内吻合器北京颐合恒瑞医疗科技有限公司国械注准2017365087429左心耳封堵器系统先健科技（深圳）有限公司国械注准2017377088130分支型主动脉覆膜支架及输送系统上海微创医疗器械(集团)有限公司国械注准2017346324131折叠式人工玻璃体球囊广州卫视博生物科技有限公司国械注准2017322329632腹主动脉覆膜支架系统北京华脉泰科医疗器械有限公司国械注准2017346143433植入式心脏起搏器先健科技（深圳）有限公司国械注准2017321157034人类EGFR基因突变检测试剂盒（多重荧光PCR法）厦门艾德生物医药科技股份有限公司国械注准2018340001435可吸收硬脑膜封合医用胶 山东赛克赛斯药业科技有限公司国械注准2018365003136血管重建装置微创神通医疗科技（上海）有限公司国械注准2018377010237miR-92a检测试剂盒（荧光RT-PCR法）深圳市晋百慧生物有限公司国械注准2018340010838丙型肝炎病毒核酸测定试剂盒（PCR-荧光探针法）北京纳捷诊断试剂有限公司国械注准2018340015739脑血栓取出装置江苏尼科医疗器械有限公司国械注准2018377018640定量血流分数测量系统博动医学影像科技（上海）有限公司国械注准2018321028241人EGFR/ALK/BRAF/KRAS基因突变联合检测试剂盒（可逆末端终止测序法）广州燃石医学检验所有限公司国械注准2018340028642全自动化学发光免疫分析仪北京联众泰克科技有限公司国械注准2018322029343人EGFR、KRAS、BRAF、PIK3CA、ALK、ROS1基因突变检测试剂盒（半导体测序法）天津诺禾致源生物信息科技有限公司国械注准2018340029444复合疝修补补片上海松力生物技术有限公司国械注准2018313029245正电子发射断层扫描及磁共振成像系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2018306033746EGFR/ALK/ROS1/BRAF/KRAS/HER2基因突变检测试剂盒（可逆末端终止测序法）南京世和医疗器械有限公司国械注准2018340040847植入式骶神经刺激电极导线套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准2018312040948植入式骶神经刺激器套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准2018312041049人类SDC2基因甲基化检测试剂盒（荧光PCR法）广州市康立明生物科技有限责任公司国械注准2018340050650人类10基因突变联合检测试剂盒（可逆末端终止测序法）厦门艾德生物医药科技股份有限公司国械注准2018340050751医用电子直线加速器广东中能加速器科技有限公司国械注准2018305052052瓣膜成形环金仕生物科技（常熟）有限公司国械注准2018313053453神经外科手术导航定位系统华科精准（北京）医疗科技有限公司国械注准2018301059854医用直线加速器系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2018305059955多孔钽骨填充材料重庆润泽医药有限公司国械注准2019313000156生物可吸收冠状动脉雷帕霉素洗脱支架系统乐普（北京）医疗器械股份有限公司国械注准2019313009357病人监护仪深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司国械注准2019307015458腹主动脉覆膜支架及输送系统微创心脉医疗科技（上海）有限公司国械注准2019313018259左心耳闭合系统北京迈迪顶峰医疗科技有限公司国械注准2019313027860左心耳封堵器系统上海普实医疗器械科技有限公司国械注准2019313027961调强放射治疗计划系统软件中科超精(安徽)科技有限公司国械注准2019321028162数字乳腺X射线摄影系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2019306028063正电子发射及X射线计算机断层成像扫描系统湖北锐世数字医学影像科技有限公司国械注准2019306036464经导管植入式无导线起搏系统Micra Transcatheter Leadless Pacemaker system美敦力公司Medtronic Inc.国械注进2019312029765经导管主动脉瓣膜系统上海微创心通医疗科技有限公司国械注准2019313049466一次性使用血管内成像导管南京沃福曼医疗科技有限公司国械注准2019306060167无创血糖仪博邦芳舟医疗科技（北京）有限公司国械注准2019307060268植入式左心室辅助系统重庆永仁心医疗器械有限公司国械注准2019312060369脱细胞角膜植片青岛中皓生物工程有限公司国械注准2019316067970冠状动脉造影血流储备分数测量系统苏州润迈德医疗科技有限公司国械注准2019307096971一次性使用有创压力传感器苏州润迈德医疗科技有限公司国械注准2019307097072正电子发射及X射线计算机断层成像扫描系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2019306099873核酸扩增检测分析仪杭州优思达生物技术有限公司国械注准2019306102674穿刺手术导航设备医达极星医疗科技（苏州）有限公司国械注准2020301003475冠脉血流储备分数计算软件北京昆仑医云科技有限公司国械注准2020321003576人EGFR/KRAS/BRAF/HER2/ALK/ROS1基因突变检测试剂盒（半导体测序法）厦门飞朔生物技术有限公司国械注准2020340009477胚胎植入前染色体非整倍体检测试剂盒（半导体测序法）苏州贝康医疗器械有限公司国械注准2020340018178生物可吸收冠脉雷帕霉素洗脱支架系统山东华安生物科技有限公司国械注准2020313019779药物球囊扩张导管上海微创心脉医疗科技股份有限公司国械注准2020313044580心血管光学相干断层成像设备及附件深圳市中科微光医疗器械技术有限公司国械注准2020306044681RNF180/Septin9基因甲基化检测试剂盒（PCR荧光探针法）博尔诚（北京）科技有限公司国械注准2020340044782等离子手术设备湖南菁益医疗科技有限公司国械注准2020301047483肿瘤电场治疗仪NovoCure Ltd.国械注进2020309026984经导管主动脉瓣膜系统Edwards Lifesciences LLC国械注进2020313029185经导管二尖瓣夹及可操控导引导管Abbott Vascular国械注进2020313032586糖尿病视网膜病变分析软件上海鹰瞳医疗科技有限公司国械注准2020321068687糖尿病视网膜病变眼底图像辅助诊断软件深圳硅基智能科技有限公司国械注准2020321068788髋关节镀膜球头中奥汇成科技股份有限公司国械注准2020313070789取栓支架珠海通桥医疗科技有限公司国械注准2020303072890血流储备分数测量设备深圳北芯生命科技有限公司国械注准2020307077491压力微导管深圳北芯生命科技有限公司国械注准2020307077592氢氧气雾化机上海潓美医疗科技有限公司国械注准2020308006693记忆合金钉脚固定器兰州西脉记忆合金股份有限公司国械注准2020313082394冠脉CT造影图像血管狭窄辅助分诊软件语坤（北京）网络科技有限公司国械注准2020321084495KRAS基因突变及BMP3/NDRG4基因甲基化和便隐血联合检测试剂盒（PCR荧光探针法-胶体金法)杭州诺辉健康科技有限公司国械注准2020340084596药物洗脱PTA球囊扩张导管浙江归创医疗器械有限公司国械注准2020303085797周围神经修复移植物江苏益通生物科技有限公司国械注准2020313089898肺结节CT影像辅助检测软件杭州深睿博联科技有限公司国械注准2020321092099椎动脉雷帕霉素靶向洗脱支架系统微创神通医疗科技（上海）有限公司国械注准20203130971100髂动脉分叉支架系统先健科技（深圳）有限公司国械注准20213130022101锚定球囊扩张导管湖南埃普特医疗器械有限公司国械注准20213030023102一次性使用血管内成像导管苏州阿格斯医疗技术有限公司国械注准20213060169103 一次性使用电子输尿管肾盂内窥镜北京北方腾达科技发展有限公司国械注准20213060175104幽门螺杆菌23S rRNA基因突变检测试剂盒（PCR-荧光探针法）上海芯超生物科技有限公司国械注准20213400227105冠状动脉CT血流储备分数计算软件深圳睿心智能医疗科技有限公司国械注准20213210270106经导管主动脉瓣系统沛嘉医疗科技（苏州）有限公司国械注准20213130275107临时起搏器深圳市先健心康医疗电子有限公司国械注准20213120299108紫杉醇洗脱PTCA球囊扩张导管浙江巴泰医疗科技有限公司国械注准20213030297109周围神经套接管北京汇福康医疗技术股份有限公司国械注准20213130298110三维电子腹腔内窥镜微创（上海）医疗机器人有限公司国械注准20213060384111经导管主动脉瓣系统沛嘉医疗科技（苏州）有限公司国械注准20213130464112自膨式动脉瘤瘤内栓塞系统Sequent Medical Inc.国械注进20213130233113陡脉冲治疗仪天津市鹰泰利安康医疗科技有限责任公司国械注准20213090497114冠状动脉CT血流储备分数计算软件北京心世纪医疗科技有限公司国械注准20213210574115颅内药物洗脱支架系统赛诺医疗科学技术股份有限公司国械注准20213130575116腔静脉滤器科塞尔医疗科技（苏州）有限公司国械注准20213130594117单髁膝关节假体北京市春立正达医疗器械股份有限公司国械注准20213130600118内窥镜用超声诊断设备深圳英美达医疗技术有限公司国械注准20213060608119机械解脱弹簧圈上海沃比医疗科技有限公司国械注准20213130649120经导管主动脉瓣膜及可回收输送系统上海微创心通医疗科技有限公司国械注准20213130655121口腔种植手术导航定位设备雅客智慧（北京）科技有限公司国械注准20213010713122一次性使用清创水动力刀头惠州海卓科赛医疗有限公司国械注准20213010779123水动力治疗设备惠州海卓科赛医疗有限公司国械注准20213010780124医用电子直线加速器苏州雷泰医疗科技有限公司国械注准20213050789125球囊扩张血管内覆膜支架系统W.L. Gore & Associates, Inc.国械注进20213130411126腹腔内窥镜手术设备山东威高手术机器人有限公司国械注准20213010848127胚胎植入前染色体非整倍体检测试剂盒（可逆末端终止测序法）北京中仪康卫医疗器械有限公司国械注准20213400868128持续葡萄糖监测系统深圳硅基传感科技有限公司国械注准20213070871129持续葡萄糖监测系统微泰医疗器械（杭州）股份有限公司国械注准20213070872130生物疝修补补片卓阮医疗科技（苏州）有限公司国械注准20213130873131植入式左心室辅助系统苏州同心医疗器械有限公司国械注准20213120987132人工角膜北京米赫医疗器械有限责任公司国械注准20213161017133分支型术中支架系统上海微创心脉医疗科技（集团）股份有限公司国械注准20213131059134经导管主动脉瓣膜系统MEDTRONIC INC.国械注进20213130538135植入式可充电脊髓神经刺激器北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120019136植入式脊髓神经刺激器北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120020137植入式脊髓神经刺激电极北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120021138植入式脊髓神经刺激延伸导线北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120022139植入式脊髓神经刺激电极北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120023140神经外科手术导航定位系统华科精准（北京）医疗科技有限公司国械注准20223010024141直管型胸主动脉覆膜支架系统上海微创心脉医疗科技（集团）股份有限公司国械注准20223130009142植入式脑深部电刺激延伸导线套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120084143双通道可充电植入式脑深部电刺激脉冲发生器套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120085144植入式脑深部电刺激电极导线套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120086145双通道植入式脑深部电刺激脉冲发生器套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120087146腹腔内窥镜手术系统上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司国械注准20223010108147消化道振动胶囊系统上海安翰医疗技术有限公司国械注准20223090282148移动式头颈磁共振成像系统佛山瑞加图医疗科技有限公司国械注准20223060289149颅内出血CT影像辅助分诊软件上海联影智能医疗科技有限公司国械注准20223210309150磁共振成像系统鑫高益医疗设备股份有限公司国械注准20223060431151髋关节置换手术导航定位系统杭州键嘉机器人有限公司国械注准20223010462152膝关节置换手术导航定位系统苏州微创畅行机器人有限公司国械注准20223010509153脊髓神经刺激测试电极北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120511154膝关节置换手术导航定位系统骨圣元化机器人（深圳）有限公司国械注准20223010510155髂静脉支架系统 苏州天鸿盛捷医疗器械有限公司国械注准20223130512156经导管植入式无导线起搏系统Medtronic Inc.美敦力公司国械注进20223120231157血管内成像设备全景恒升（北京）科学技术有限公司国械注准20223060642158一次性使用血管内成像导管全景恒升（北京）科学技术有限公司国械注准20223060641159患者程控充电器北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120676160胸主动脉支架系统杭州唯强医疗科技有限公司国械注准20223130685161消化道内窥镜用超声诊断设备北京华科创智健康科技股份有限公司国械注准20223060721162一次性使用冷冻消融球囊宁波胜杰康生物科技有限公司国械注准20223010763163腹腔内窥镜手术系统苏州康多机器人有限公司国械注准20223010762164经导管人工肺动脉瓣膜系统杭州启明医疗器械股份有限公司国械注准20223130862165植入式左心室辅助系统航天泰心科技有限公司国械注准20223120892166伽玛射束立体定向放射治疗系统西安大医集团股份有限公司国械注准20223050891167耳鼻喉双源锥形束计算机体层摄影设备北京朗视仪器股份有限公司国械注准20223060951168一次性使用血管内超声诊断导管深圳北芯生命科技股份有限公司国械注准20223060974169血管内超声诊断仪器深圳北芯生命科技股份有限公司国械注准20223060975170肠息肉电子结肠内窥镜图像辅助检测软件成都微识医疗设备有限公司国械注准20223210981171可吸收再生氧化纤维素止血颗粒Ethicon, LLC国械注进20223140374172脑炎/脑膜炎多重病原体核酸联合检测试剂盒(封闭巢式多重PCR熔解曲线法)BioFire Diagnostics，LLC国械注进20223400387173吻合口加固修补片北京博辉瑞进生物科技有限公司国械注准20223130983174医用粘合剂杭州亚慧生物科技有限公司国械注准20223021122175慢性青光眼样视神经病变眼底图像辅助诊断软件腾讯医疗健康（深圳）有限公司国械注准20223211140176磁共振成像系统上海联影医疗科技股份有限公司国械注准20223061141177优美莫司涂层冠状动脉球囊扩张导管山东吉威医疗制品有限公司国械注准20223031247178质子治疗系统上海艾普强粒子设备有限公司国械注准20223051290179集成膜式氧合器东莞科威医疗器械有限公司国械注准20223101297180颅内动脉瘤手术计划软件强联智创（北京）科技有限公司国械注准20223211346181血流导向密网支架艾柯医疗器械（北京）股份有限公司国械注准20223131392182非球面衍射型多焦人工晶状体爱博诺德（北京）医疗科技股份有限公司国械注准20223161440

日常生活中人们通过颜色与明暗差异来识别物体，感知空间维度上的物质信息。与人类的眼睛只能感知可见光不同，一些生物能够接收到人类看不到的图像信息，例如虾姑能够感知紫外与红外波段而乌贼可以通过独特的眼睛构造识别偏振信息。　　从描述光子本征属性的维度出发，光子除了具有强度维度外，还具有波长、偏振、拓扑荷等多种维度属性，其中一组正交的物理量可以作为无串扰的图像信息通道从而携带不同的外部信息。如虾姑与乌贼，其独特的图像感知能力使其能够看到人眼所看不到的信息，帮助其更好地完成捕猎、躲避危险、与同伴交流等活动，从而获得生存优势。　　人类利用光学器件同样能够获得更卓越的“人工视觉”。如常用于地球遥感的红外偏振相机，通过波长与偏振的调制能够筛选识别出复杂环境下的具有红外与偏振特征的目标物。然而现阶段传统器件依然存在的问题是，为了实现多维度的感知功能，往往需要多种光学元件进行级联组合，导致器件体积、重量庞大，同时也引起了能量的损失与图像信息的误差累计。因此，可以说虽然人们制造的“人工视觉”光子器件已经实现了远超自然界的绝对性能，但在体积与集成性方面，相对于虾姑与乌贼精巧的视觉器官，传统器件依然没有超越自然界数十亿年的进化。　　中国科学院上海技术物理研究所李冠海、陈效双、陆卫课题组与澳大利亚新南威尔士大学Andrey Miroshnichenko教授合作利用超构单元像素级的光场多维度调控能力，基于与传统硅基半导体工艺兼容的全硅双折射超表面体系在中波红外范围实现了色散调控模式下的波片式偏振解耦宽带中红外成像光子器件，能够实现比昆虫复眼更小尺寸下的光场调控与成像。　　经过设计的光子成像器件由于像素级单元在波长-偏振维度的双重衍射效果设计，能够将正交偏振通道上的不同图像汇聚到不同的深度上，从而为后续级联的光处理器件与电处理器件提供了直接的物理接口。同时，研究团队也实现了消色差与消偏振的微型中红外光子成像器件，实现了集成的宽谱消偏振成像。值得注意的是，其不仅能够在工作波段内同时采集两个正交通道上的图像信息，同时其单元的结构排布角度，能够消除大入射角下的偏振效应，从而提升图像的准确度。　　研究者相信，该研究成果将会为研究相对比较匮乏、难度较大但具有广泛应用前景的中波红外光电探测领域提供新的契机，该研究成果有望在自由空间量子通信、三维激光雷达、航空遥感等领域得到应用。　　该研究得到了科技部重点研发计划量子调控和量子信息专项、纳米专项、国家自然科学基金委、上海市科委启明星项目、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。图1 (a)不同正交偏振通道的消色差超透镜示意图；(b)用于不同偏振态调控的单元数据图；(c)超表面单元在不同波长及偏振下的等效折射率、透过率与相位分布示意图；

近年来，作为一种可调控波相位、极化方式、传播模式的超薄声学人工表面结构，声学超构表面(Acoustic metasurfaces)可以实现许多新奇的波控功能，在吸声降噪、医学超声、声波器件、探测、通信等领域展现了广阔的应用前景。然而，绝大多数声学超构表面都面临突出的窄带和功能色散问题，且主动调控的手段也存在功能色散、低可靠性、高系统复杂度和高制造成本等诸多挑战。更重要的是，可重构超构表面虽可保证离散频率下波动功能，但不太可能适用于含多个频率的宽带入射波包。因此，从工程应用的角度来看，声学超构表面亟需实现被动式超宽带、非频变特性，也需更多新的结构形式与调控机理。近期，北京理工大学方岱宁院士和董浩文副教授、香港理工大学成利院士、天津大学汪越胜教授、美国罗文大学沈宸助理教授、青岛大学赵胜东副教授密切合作，并联合德国锡根大学张传增院士、美国杜克大学Steven A. Cummer教授、中科院深圳先进技术研究院郑海荣教授和邱维宝研究员等国内外学者，在超构材料领域取得重要进展。该团队提出了定制化色散的逆向设计方法，利用面投影微立体光刻技术(nanoArch S140，摩方精密)实现了声学超构表面的高精度3D打印，成功构造了消色差声学超构表面，实现了高效、相对带宽为93.3%的声波定向传输、相对带宽为120%的能量聚焦、相对带宽为118.9%的超声粒子悬浮等超宽带声学波束工程，并揭示了超宽带消色差特性的力学机理，为超宽带、高效、多功能超构材料器件提供了新的设计范式，可为先进结构技术与完美波动调控的结合提供系统的理论与方法。该研究以“Achromatic metasurfaces by dispersion customization for ultra-broadband acoustic beam engineering”为题发表于《国家科学评论》(National Science Review, NSR, https://doi.org/10.1093/nsr/nwac030, 2022)。为获得超构表面的定制化色散特性，该研究提出了系统的超宽带消色差 “至下而上”逆向设计框架（图1）。为实现声波异常折射、聚焦和超声悬浮功能，超构表面需分别产生具备线性非色散、非线性非色散、非线性色散特性的三类波束，即：定向传输波束、聚焦束和局域空心束（图1b）。事实上，为实现特定的色散、严苛的相位分布与传输效率，所有超构表面单元必须同时满足特定的等效折射率、相对群延迟以及相对群延迟色散。因此，本研究建立了超构表面单元的“相位-效率-色散”的拓扑优化模型，利用遗传算法完成了超宽带、消色差、高效声学超构表面的逆向设计。图1：超宽带消色差超构表面的逆向设计方法 为证实逆向设计方法的正确性与有效性，本研究首先针对声波异常折射功能，设计出具有非对称局部腔体、弯曲空气通道的超构表面单元（图2a）。在低频宽带范围内(1600-4400 Hz)，优化单元具备恒定的等效折射率与高传输率（图2b, 2c）以及线性非色散特性。值得注意的是，这种拓扑特征与传统的Helmholtz共振腔和迷宫结构非常不同。这种区别意味着超宽带非色散特性无法由单一构型所决定，而需要多种拓扑特征的组合来实现。仿真和实验结果也进一步验证了具有恒定折射角的高效、异常透射功能（图2d，2e）。图2：逆向设计的声学超构表面与其超宽带高效异常波束折射 本研究进一步设计出更复杂的非对称超构表面单元（图3a），其具备超宽带恒定的等效折射率（图3b），且折射率增加的程度逐渐降低；大部分超构表面单元均可保持高于80%的传输效率（图3c）。有趣的是，#4、#5、#6和#7单元具有非常相似的拓扑特征，但#3、#2单元却呈现完全不同的特征，这意味着单一的拓扑构型无法实现超宽带非色散功能。结果表明，优化的超构表面可实现具有恒定焦距、高效、声波聚焦功能（图3d，3e），证实了其超宽带[1000 Hz, 4000 Hz]、消色差特性。图3：逆向设计的声学超构表面与其超宽带高效聚焦 为更进一步展示所发展优化模型与方法的优势，本研究还针对宽低频、高度复杂的色散特性，设计出一系列具有非色散、非线性色散特性的高效超构表面单元（图4a）。通过特定的单元集成方式，构建了含13×13个微米尺度单元(4.2 mm×4.2 mm×1.2 cm,S140，摩方精密，10 μm打印精度)、轻质、超薄的3D声波超表面(5.46 cm×5.46 cm×1.2 cm)。结果表明，超构表面可在[16.5 kHz, 66 kHz]内产生具有恒定悬浮位置的局域空心束（图4e），从而实现了单边、稳定、超宽带的超声悬浮现象（图4f），显著优于目前已知的超声悬浮技术。此外，超构表面的波动功能对热粘滞损耗也具有很强的鲁棒性。图4：逆向设计的声学超构表面与超宽带、单边、稳定的超声粒子悬浮 为揭示超宽带消色差特性的机理，本研究详细地考察了具有线性非色散、线性非色散、非线性色散特性的3个代表性超构表面单元，分析了其相位响应（图5a-5c）、等效阻抗矩阵（图5d-5f）和散射性质（图5g-5i）。结果显示，优化的非对称单元均存在明显的内部共振(internal resonance)，从而有效地补偿了由单个结构块体色散而产生的复杂相移。此外，3种单元也存在一定程度的双各向异性(bi-anisotropy)。更有趣的是，这种优化的超构表面单元还存在显著的多散射效应，可被视为一种新的超构表面设计自由度。 图5：超宽带消色差特性的协同作用机理 针对声波超宽带声束工程，本研究发展了融合相位、幅值、色散、功能的声学超构表面通用逆向设计框架，设计出一系列新型非对称超表面，实现了超宽带、消色差声波负折射、聚焦和超声悬浮三类功能，揭示了超宽带消色差特性的协同作用机理，即：集成的内部共振、双各向异性以及多散射效应。研究可为超宽带、被动式、多功能超构材料的构造提供系统性逆向设计方法，可为2D/3D弹性波/声波超构材料的大规模、集成设计提供重要的理论指导与结构基础。近年来，本团队已提出了多种弹性波/声波超构材料的逆向设计模型，揭示了宽带力学机理，实现了一系列高性能弹性波、声波、水声功能及器件，为超构材料宽低频响应的系统性创新设计提供了解决方案。作者：董浩文

上期我们聊到物镜的数值孔径，了解到数值孔径的大小直接影响最终获取的图像分辨率，为物镜的重要参数。然而，在物镜上我还会看到一些简写，如下图所示： 那么，这些英文简写表示什么意思呢？可以看到，上图物镜上游两个简写：N、PLAN。分别表示色差矫正和球差矫正的等级。有些小伙伴就会问道，什么是色差，什么是球差？自然光或LED光源发出的光线都是白光，白光由不同波长的光组合而成，不同的波长呈现不同的颜色，穿过透镜的折射率也不相同，如上图所示：一束白光从w点发出斜射至一块凸透镜中，不同波长的光折射率不同从而分散开来，从而不同颜色的光落在不同的位置。这只是一个点光源就出现这种效果，如果在显微镜成像中，复杂的颜色分布，多种颜色的组合，如果颜色依旧如此乱的呈现在视野中，我们可能都认不出所观察的图像是什么了。下图为一张白纸在体视镜下观察的效果，左边为无色彩矫正的图像，右边为色彩校正后的图像。明显可以看出，白纸的网格状结构未进行色差校正后的像有红色的彩边，产生色差，而色彩校正后就可以还原图像的本质。那么色彩校正是如何实现的？在凸透镜的两侧添加一些校正透镜（如下图），形成透镜组，不同波长的光通过透镜组后改变行程方向，还原初始位置，从而完成色差校正。然而，不同波长的光校正难度有差异，从而物镜的档次有消色差、半复消色差、复消色差等多个等级，可校正颜色越多的物镜等级越高。说完色差校正，凸透镜还有球差需要进行矫正。所谓球差，同一个平面的物体通过透镜后，呈现的像不在同一平面上。如下图所示：凸透镜左侧红、黄两点在同一个平面上，通过透镜折射后，在凸透镜右侧成像却不在同一平面。 在实际的观察中表现的效果为：同一个视野中间是可以清晰可见的，而四周呈现的图像为模糊的，这样的图像给使用者带来的观察效果和感受会很差，无法一次性分析和观察全视野的图像。球差的矫正技术目前在物镜中较为基础，市场上几乎所有的物镜都具有矫正球差的功能（物镜上会有PLAN或PL的标记），从而在选择物镜的过程中不用担心球差问题。Leica徕卡 DMi1 倒置相差显微镜Leica徕卡 DMiL倒置荧光显微镜

人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，我们是怎么一步步地看见细菌、病毒，乃至蛋白质结构的呢？这背后离不开这群“强迫症”。采访专家：张德添（军事医学科学院国家生物医学分析中心教授）“我非常惊奇地看到水中有许多极小的活体微生物，它们如此漂亮而动人，有的如长矛穿水而过，有的像陀螺原地打转，还有的灵巧地徘徊前进，成群结队。你简直可以将它们想象成一群飞行的蚊虫。”1675年，一名荷兰代尔夫特市政厅的小公务员给英国皇家学会写了这样一封信，向学会的会员们描述自己用自制的显微镜观察到的奇妙景象。作为给当时欧洲最富盛名的学术组织寄去的一封学术讨论信件，这名公务员并没有进行大篇幅严谨却枯燥的科学论证，而是用朴实的语言，在字里行间留下了自己发现新事物时那种孩童般的惊奇与喜悦。这位当时默默无闻的小公务员，正是大名鼎鼎的微生物学和显微镜学先驱者—安东尼范列文虎克。在50年的时间里，列文虎克用制作的显微镜观察到了细菌、肌纤维和精细胞等微观生物，并先后给英国皇家学会寄去了300多封信件来讨论他的新发现。正是在列文虎克的不懈坚持下，人类观察世界的眼睛终于来到了微生物层面。初代显微镜：拨开微生物世界的迷雾列文虎克能发现色彩斑斓的微生物世界，主要得益于他在透镜制作方面的天赋。他一生中制作了多达400多台显微镜，与今日我们熟知的显微镜存在很大不同，列文虎克的显微镜绝大多数属于单透镜显微镜，仅由一个小黄铜板构成，使用时需要仰身将这个铜板面向阳光进行观察。列文虎克凭借他的一系列惊人发现迅速成为当时科学界的“网红级”人物。然而真正奠定显微镜学理论基础的，则是同时期的英国科学家罗伯特胡克。在列文虎克还在钻研透镜制作技艺时的1665年，在英国皇家学会负责科学试验的胡克，就制作了一台显微镜，与列文虎克使用的单透镜显微镜不同，这是一台复式显微镜，其工作原理和外形已经很接近现代的光学显微镜了。胡克用这台显微镜观察一片软木薄片，发现了密密麻麻的格子状结构，酷似当时僧侣居住的单人房间，因此胡克就用英语中单人间一词“cell”来命名这种结构，而这个单词在当代被翻译为“细胞”。不久，胡克写就了《显微图谱》一书，将这一重要观察成果写入书中。胡克的研究成果很快引起了列文虎克的注意，他曾研究过胡克的显微镜，但最后还是使用了自制的单透镜显微镜来进行观察。原因就在于胡克显微镜存在严重的色差问题。所谓色差，就是在光线经过透镜时，不同颜色的光因折射率不同，会聚焦于不同的点上，使得样品的成像被一层色彩光斑所包围，严重影响清晰度。列文虎克提出的解决方案也很简单，就是在透镜研磨的精细程度上下功夫，将单透镜制成小玻璃珠，并将之嵌入黄铜板的细孔内，这样在放大倍数不低于胡克显微镜的基础上，最大程度避免色差对成像的干扰。但代价是，由于观察时是需要对着阳光，对观测者的眼睛伤害很大。除了色差，早期显微镜还存在着球面像差问题，即光线在经过透镜折射时，接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一点上，使得成像模糊不清。自显微镜诞生之日起，色差和球面像差就成为“与生俱来的顽疾”，一直制约着人们向微观世界进军的步伐。直到19世纪，光学显微技术才在工业革命的助力下完成了一次实质性蜕变，从而在根本上解决了这两个难题。挑战色差与球面像差：逐渐清晰的微观视角首先是1830年，一个名为李斯特的英国业余显微镜学爱好者首先向球面像差发起挑战，他创造性地用几个特定间距的透镜组，成功减小了球面像差影响。此后，改进显微镜的主阵地很快转移到了德国，其中1846年成立的蔡司光学工厂，更是在此后一个世纪里成为领头羊。1857年蔡司工厂研制出第一台现代复式显微镜，并成功打入市场。不过在研制和生产过程中，蔡司也深受色差之苦：当时通行的增加透镜数量的做法，虽能提升显微镜的放大倍数，却仍无法消除色差对成像清晰度的干扰。1872年，德国耶拿大学的恩斯特阿贝教授提出了完善的显微镜学理论，详细说明了光学显微镜的成像原理、数值孔径等科学问题。蔡司也迅速邀请阿贝教授加盟，并研制出一批划时代的光学部件，其中就包括复消色差透镜，一举消除了色差的影响。在阿贝教授的技术加持下，蔡司工厂的显微镜成为同类产品中的佼佼者，很快成为欧美各大实验室的抢手货，并奠定了现代光学显微镜的基本形态。不久，蔡司又拉来了著名化学家奥托肖特入伙，将其研制的具有全新光学特性的锂玻璃应用在自家产品上。1884年，蔡司更是联合阿贝与肖特，成立了“耶拿玻璃厂”，专为显微镜生产专业透镜。显微镜技术的突飞猛进也让各种现代生物学理论不断完善，透过高分辨率的透镜，微观世界中各种复杂的结构逐步以具象的形式呈现在人类眼前。由于微观层面的生物结构大多是无色透明的，为了让他们在镜头下变得清晰可见，当时的科学家普遍将生物样品染色，以此提高对比度方便观察。这一方法最大的局限在于，染料本身的毒性往往会破坏微生物的组织结构，这一时期染剂落后的材质，也无法实现对某些特定组织的染色。直到1935年荷兰学者泽尼克发现了相衬原理，并将之成功应有于显微镜上。这种相衬显微技术，利用光线穿过透明物体产生的极细微的相位差来成像，使得显微镜能够清晰地观察到无色透明的生物样品。泽尼克本人则凭借此次发现斩获了1953年的诺贝尔物理学奖。军事医学科学院国家生物医学分析中心教授，长期致力于电子显微镜领域研究的张德添向记者介绍道：“人的肉眼分辨本领在0.1毫米左右，而光学显微镜的分辨本领可以达到0.2微米（1毫米=1000微米）的水平，能够看到细菌和细胞。但由于光具有波动性，衍射现象限制了光学显微镜分辨本领的进一步提高。”二战结束后，随着各种新理论新技术的不断应用，光学显微镜得到了长足进步，但也是在这一时期，光学显微镜的潜力已经被发掘到了极限。为蔡司工厂乃至整个显微镜学立下汗马功劳的阿贝教授就提出了“分辨率极限理论”，认为普通光学显微镜的分辨率极限是0.2微米，再小的物体就无能为力了—这一理论又被称为“阿贝极限”，这就好像一层屏障将人类的探索目光阻隔在更深度的微观世界大门之前，迫使科学家们另寻他途。电子显微镜：另辟蹊径，重新发现既然可见光存在这样的短板，那么能否利用其他波长较短的光束来实现分辨率的突破呢？张德添进一步介绍道：“1924年后，人们从物质领域内找到了波长更短的媒质—电子，从而发明了电子显微镜，其分辨本领达到了0.1纳米的水平。”1931年，德国科学家克诺尔和他的学生鲁斯卡在一台高压示波器上加装了一个放电电子源和三个电子透镜，制成了世界首台电子显微镜，就此为人类探索微观世界开拓了一条全新的思路。电子显微镜完全不受阿贝极限的桎梏，在分辨率上要远远超越当时的光学显微镜。鲁斯卡在次年对电子显微镜进行了改进，分辨率一举达到纳米级别（1微米=1000纳米）。在这个观测深度，人类终于亲眼看到了比细菌还要小的微生物—病毒。1938年，鲁斯卡用电子显微镜看到了烟草花叶病毒的真身，而此时距离病毒被证实存在已经过去了40年时间。对于电子显微镜技术的发明，张德添这样评价道：“电子显微镜是人们认识超微观世界的钥匙和工具，它解决了光学显微镜受自然光波长限制的问题，将人们对世界的认识从细胞水平提高到了分子水平。” 从肉眼只能观察到的毫米尺度，到光学显微镜能够达到的微米尺度，再到电子显微镜能进一步下探到纳米尺度，显微成像技术正在迅速突破人类对微观世界的认知极限。不过电子显微镜本身的缺憾也愈加明显。由于电子加速只能在真空条件下实现，在真空环境之下，生物样品往往要经过脱水与干燥，这意味着电子显微镜根本无法观测到活体状态下的生物样品，此外电子束本身又容易破坏样品表面的生物分子结构，这就导致样品本身会丢失很多关键信息。这一顽疾在此后又困扰了科学家多年。直到1981年，IBM苏黎世实验室的两位研究员宾尼希与罗雷尔，用一种当时看起来颇有些“离经叛道”的方法，首先解决了电子束损害样品结构的问题。他们利用量子物理学中的“隧道效应”，制作了一台扫描隧道显微镜。与传统的光学和电子显微镜不同，这种显微镜连镜头都没有。在工作时，用一根探针接近样品，并在两者之间施加电压，当探针距离样品只有纳米级时就会产生隧道效应—电子从这细微的缝隙中穿过，形成微弱的电流，这股电流会随着探针与样品距离的变化而变化，通过测量电流的变化人们就能间接得到样品的大致形状。由于全程没有电子束参与，扫描隧道显微镜从根本上避免了加速电子对生物样品表面的破坏。扫描隧道显微镜在今天也被称为“原子力显微镜”，“在微米甚至纳米水平，动态观察生物样品表面形貌结构的变化规律，原子力显微镜是有其独特优势的”，张德添向记者解释说，“如果条件允许，还可以检测生物大分子间相互作用力的大小，为结构与功能关系研究提供便利。”1986年，宾尼希和罗雷尔凭借扫描隧道显微镜，获得当年的诺贝尔物理学奖，有趣的是，与他们一起分享荣誉的，还有当初发明电子显微镜的鲁斯卡，当时的他已是耄耋老人，而他的恩师克诺尔也早已作古。新老两代电子显微镜技术的里程碑人物同台领奖，成为当时物理学界的一段佳话。老树新芽：突破“阿贝极限”的光学显微镜电子显微镜在问世之后的几十年间，极大拓展了人类对生物、化学、材料和物理等领域认知疆界。而无论是鲁斯卡，还是宾尼希和罗雷尔，他们所作的贡献不仅让自己享誉世界，还助力其他领域的学者登上荣誉之巅。比如英国化学家艾伦克鲁格凭借对核酸与蛋白复杂体系的研究获得1982年度诺贝尔化学奖，而他的科研成果正式依靠高分辨电子显微镜技术和X光衍射分析技术而取得的。在克鲁格获奖的当年，以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼更是使用一台电子显微镜，发现了准晶体的存在，并独享了2011年的诺贝尔化学奖。目前，电子显微镜已经成为金属、半导体和超导体领域研究的主力军。但在生物和医学领域，电子显微镜本身对生物样品的损害，依旧是难以逾越的技术难题。于是不少科学家开始从两条路径上寻求解决之道：一条是研发冷冻电镜技术，这种技术并不改变电子显微镜整体的工作模式，而是从生物样品本身入手，对其进行超低温冷冻处理。这样状态下，即使处在真空环境中，样品也能保持原有的形态特征与生物活性。“由于观测温度低，生物样品也处于含水状态，分子也处于天然状态，样品对辐射的耐受能力得以提高。我们可以将样品冻结在不同状态，观测分子结构的变化。”张德添向记者解释道。瑞士物理学家雅克杜波切特、美国生物学家乔基姆弗兰克和英国生物学家理查德亨德森凭借这项技术分享了2017年度诺贝尔化学奖。新冠疫情暴发后，冷冻电镜技术又为人类研究和抗击疫情做出了突出贡献。2020年，西湖大学周强实验室就利用这种技术，首次成功解析了此次新冠病毒的受体—ACE2的全长结构，让人类对新冠病毒的认识向前迈出了关键性一步。另一条路径是从传统的光学显微镜入手。在电子显微镜的黄金时代，不少科学家就开始着手研制超高分辨率光学显微镜，甚至开始尝试突破一直以来困扰光学显微镜的“阿贝极限”，而“荧光技术”就成为实现这一切的关键。早在19世纪中叶，科学家们就发现：某些物质在吸收波长较短而能量较高的光线（比如紫外光）时，能将光源转化为波长较长的可见光。这种现象后来被定义为“荧光现象”。荧光现象在自然界是普遍存在的，这一现象背后的原理也在20世纪迅速被应用在光学显微镜上。1911年，德国科学家首次研制出荧光显微镜装置，用荧光色素对样品进行荧光染色处理，并以紫外光激发样品的荧光物质发光，但成像效果不佳，而且把荧光物质当作染色剂，和早期的染色剂一样，本身的毒性会伤害活体样品。直到1974年，日本科学家下村修发现了绿色荧光蛋白，其毒性远弱于以往的荧光物质，是对活体标本进行荧光标记的理想材料——这一发现成为日后科学家突破“阿贝极限”的有力武器。时间来到1989年，供职于美国IBM研究中心的科学家莫尔纳首次进行了单分子荧光检测，使得光学显微镜的检测尺度精确到纳米量级成为可能。随后在莫尔纳的基础上，美国科学家贝齐格开发出一套新的显微成像方法：控制样品内的荧光分子，让少量分子发光，借此确定分子中心和每个分子的位置，通过多次观察呈现出纳米尺度的图像。通过这种方法，贝齐格轻而易举地突破了光学显微镜的阿贝极限。几乎在同时，德国科学家斯特凡赫尔在一次光学研究中突发奇想：根据荧光现象原理，如果用镭射光激发样品内的荧光物质发光，同时用另一束镭射光消除样品体内较大物体的荧光，这样就只剩下纳米尺度的分子发射荧光并被探测到，不就能在理论上得到分辨率大于0.2微米的微观成像了吗？他随即开始了试验，并制成了一台全新显微镜，将光学显微镜分辨率下探到了0.1微米的水平。困扰光学显微技术百年的阿贝极限难题，就这样历经几代科学家的呕心沥血，终于在本世纪初被成功攻克。莫尔纳、贝齐格和赫尔三位科学家更是凭借“超分辨率荧光显微技术”分享了2014年度的诺贝尔化学奖。时至今日，在探索微观世界的征途上，光学显微镜和电子显微镜互有长短、相得益彰。当然在实际应用中，科学家越来越依赖于将多种显微成像技术结合使用。比如今年5月，英国弗朗西斯克里克研究所就依托钙化成像技术、体积电子显微技术等多种显微成像技术，成功获得了人类大脑神经网络亚细胞图谱。在未来，多种显微成像技术相结合，各施所长，将进一步完善我们在生物、医学、化学和材料等领域的知识结构，把这个包罗万象的奇妙世界更完整地呈现在我们眼前。

近日，哈尔滨工业大学（深圳）徐科教授、宋清海教授课题组，提出一种基于像素编码的片上数字型超构透镜，因其灵活的设计自由度而具备强大的光场调控能力。该工作以折叠级联的方式构建了高度紧凑的色散元件，结合重构算法实现了片上集成的高分辨率光谱仪。文章提出的数字型超构透镜可显著提升面内光束聚焦、准直和偏转能力。所设计的级联折叠型超构透镜组能够很好地解决传统色散光谱仪尺寸和分辨率互为矛盾的问题。结合重构算法，该器件以100 μm ×100 μm的紧凑尺寸在近红外波段超过35 nm的波长范围内实现了0.14 nm的分辨率，并且可以完成任意光谱的重构和解析。该光谱仪完全通过标准硅光工艺制造，在系统级集成和CMOS兼容性方面具有优势。所提出的超构透镜结构还可移植到氮化硅或其他光子集成平台，以轻松扩展到可见光或中红外波长等波段，为成像、光学计算等其他应用提供有力的光场调控方案。该研究成果以“Folded digital meta-lenses for on-chip spectrometer”为题于2023年4月11日在线发表在《Nano Letters》上。随着物联网、消费电子等应用领域的不断发展，对光谱仪的小型化提出了更高的要求。近40年里，光谱仪的微型化技术经历了从基于分立器件技术到集成光学技术的发展，逐渐趋于低成本和片上集成化。近年来，受到自由空间超构表面波前调控的启发，基于超构波导的一些平面内衍射光网络正在成为片上光波操纵的有力工具。目前已报道的片上超构系统都是基于各单元长度不等的传输阵列，结构规则简单但设计自由度受限，导致系统集成度和功能的局限性。如何突破设计自由度的限制，是提升片上超构表面光场调控能力以及拓展应用的关键。借助超构表面强大的光学操控能力，有望突破传统片上光谱仪分辨率和器件尺寸相互制约的矛盾。为了解决设计自由度受限的问题，文章提出了一种基于像素编码的数字型超构表面。基本思想为求解超构表面目标相位分布。为降低算力消耗，我们将目标区域划分为多个单元，通过逆向设计对每个单元图案分别进行编码，在平面任意区域实现任意相位响应。与数字型超构波导在局部区域内的原位控制不同，本文提出的数字型超构表面可以整体操纵面内波衍射及其在整个平板区域内的传播。这种特性使该结构能够设计连续大相位梯度的高色散数字型超构透镜，允许光束在紧凑的尺寸内实现聚焦、准直和大角度弯曲等类似几何光学透镜的功能。具体设计原理如图1所示。图1. 基于数字型超构表面的超构透镜逆向设计原理。(a)超构透镜在1550 nm处的光弯曲 (θ=45°)和聚焦(f = 19.5 μm)的射线光学演示。(b)透镜的理想相位轮廓曲线(φ)，可视为45°弯曲相位曲线 (φ1)和聚焦相位曲线(φ2)的叠加。I:计算的绝对相位，II:对应的菲涅耳相位。(c)每个单元的优化器件图案和对应的理想相位曲线(φ)。(d) 计算出的理想相位掩模（黑色实线）与所设计超构透镜的模拟相位响应（红色虚线）之间的比较。(e)所设计单个超构透镜的模拟光场分布。(f)模拟超构透镜的焦点AI不同波长下沿x'轴的偏移。插图为不同波长下焦点的横截面光场分布图。要实现更高的波长分辨率，需要累积色差和增加光程。为了验证设计效果，本文设计并制备了一种基于五层折叠超构透镜的光谱仪，器件尺寸仅为100 μm×100 μm。该器件的模拟光场和实测结果如图2所示。图2(a)中的五层超构透镜功能不同，透镜I用于准直扩束输入光同时转折光路，透镜II-IV则承担着累积色散和波长分束的作用。受到读出波导间距的限制，此时该器件直接读出的分辨率约为1 nm (图2(d))。为了进一步提高光谱仪性能以及器件的制备容差，在色散分光的基础上引入了光谱重构算法。图2. 基于五层折叠超构透镜的光谱仪。(a)五层折叠超构透镜光谱仪在1550 nm处的模拟光场分布。(b)器件尺寸为100 μm×100 μm的光谱仪显微镜图像。插图:超构透镜和输出波导阵列的局部电镜图像。(c)器件实测的输出强度与输入波长的映射图。(d)两个相邻输出通道11和12的透射光谱，通道间距约为1 nm。(e)谱相关函数C(δλ)的半高半宽δλ为0.108 nm，与光谱仪的估计分辨率相对应。为了体现光谱仪的性能，构造了几种不同类型的预编程光谱来测试光谱仪的性能。重构光谱见图3。结果表明，结合重构算法后，该光谱仪的光谱分辨率提升至0.14 nm(图3(a))，整体工作带宽覆盖1530 nm-1565 nm，且性能在边带依旧保持稳定(图3(c))。此外，对于同时具有宽高斯背景和窄带单峰特征的复杂频谱(图3(d))，本文提出的片上光谱仪依旧能与商用光谱仪保持良好的一致性。图3. 使用基于五个折叠超构透镜的片上光谱仪进行光谱重建（实线表示重建光谱，虚线表示商用光谱仪测试结果）。(a)两条相隔约0.14 nm的窄光谱线的重建光谱。(b)距离约20.61 nm的双峰重建光谱。(c)在工作带宽上分别重建7处不同波长的窄带光谱。(d)宽带光源入射的重建光谱。此文提出的基于数字型超构透镜的片上光谱仪在超过35 nm的波长范围内实现了0.14 nm的分辨率。整体尺寸仅为100 μm ×100 μm，最小特征尺寸为120 nm，可通过标准硅光工艺大规模制造。该设计方案具有可移植性，使用氮化硅或其他集成平台，基于超构透镜的光谱仪可以扩展到可见光或中红外波长。目前器件的数据读出依赖于片外功率计，可以通过集成片上光电探测器阵列来改善。此外，片上数字型超构透镜作为一种功能强大的片上光场调控器件，在成像、光计算等领域也有应用潜力。

偏光显微镜是一种使用透射光原理进行观察的显微镜。它的工作原理是利用透镜将物体的光线聚焦，通过眼睛或摄像机进行观察。偏光显微镜可以用于观察物品的形态、颜色和透明度等特征。在检测粉煤灰微观结构特征方面，偏光显微镜可以用于观察粉煤灰的颗粒形态、大小和颜色的变化等。使用偏光显微镜观察粉煤灰样品时，需要对样品进行制备和处理。首先，需要将粉煤灰样品制成薄片。然后，用显微镜观察样品的形态、颜色和透明度等特征。通过观察，可以发现粉煤灰的颗粒形态不规则，大小和颜色存在差异。这些特征可以提供有关粉煤灰微观结构的信息。检验粉煤灰用偏光显微镜MHPL1500 透射光观察透射偏光显微镜MHPL1500是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行研究鉴定的必备仪器,可供广大用户进行单偏光观察，正交偏光观察，锥光观察。产品配置无应力平场消色差物镜与大视野目镜，高精度偏光载物台，优良的偏振观察附件等。可在透射偏光、反射偏光与透/反射偏光状态下获得良好的显微图像，仪器机械性能优良，观察舒适，操作方便。数码型偏光显微镜系统是将精密的光学显微镜技术、先进的光电转换技术、的计算机图像处理技术完美地结合在一起而开发研制成功的一项高科技产品。可以在显示屏上很方便地观察实时动态图像，并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。广泛应用于地质、化工、医疗、药品等领域的研究与检验，也可进行液态高分子材料，生物聚合物及液晶材料的晶相观察，是科研机构与高等院校进行研究与教学的理想仪器。透射偏光显微镜MHPL1500产品参数：1. 标准配置型号MHPL1500 (透射照明)目镜大视野 WF10X (Φ18mm)分划目镜 10X (Φ18mm) 0.10mm/div物镜 (中心可调)无应力平场消色差物镜(盖玻片:0.17mm) PL 4X/0.10无应力平场消色差物镜(盖玻片:0.17mm)PL 10X/0.25无应力平场消色差物镜(盖玻片:0.17mm)PL 40X/0.65 (弹簧)无应力平场消色差物镜(盖玻片:0.17mm)PL 60X/0.85 (弹簧)透射照明起偏器可360°旋转，有0、90、180、270四个读数集光器卤素灯照明适用光源6V 20W 卤素灯,亮度可调阿贝聚光镜N.A. 1.25 可上下升降目镜筒三目镜,倾斜30&ring ,可进行透光摄影中间接筒内置检偏器, 可自由切换正常观察与偏光观察,90°旋转，带刻度,游标格值12'推入式勃氏镜，中心可调λ补偿器λ/4 补偿器石英锲补偿器转换器四孔(外向式滚珠内定位)调焦机构粗微动同轴调焦, 微动格值:2μm,带锁紧和限位装置载物台旋转式载物台,直径：Φ150mm，360°等分刻度,游标格值6'，中心可调，带锁紧装置2.选配件:名称类别/技术参数目镜大视野 WF16X(Φ11mm)物镜 (中心可调)无应力平场消色差物镜(盖玻片:0.17mm) PL 20X/0.40 无应力平场消色差物镜(盖玻片:0.17mm) PL 100X/1.25 (油,弹簧)无应力平场消色差物镜(无盖玻片) PL L 20X/0.40无应力平场消色差物镜(无盖玻片) PL L 50X/0.70无应力平场消色差物镜(无盖玻片) PL L 80X/0.80无应力平场消色差物镜(干式) (无盖玻片) PL L 100X/0.85 (弹簧)转换器四孔(外向式滚珠内定位),可调节物镜中心移动尺移动范围:30mmX25mmCCD接头0.4X0.5X1X0.5X带分划尺,格值0.1mm/格显微镜摄像头USB2.0MHD500USB3.0MHC600、MHD600、MHD800、MHD1600、MHD2000、MHS500、MHS900摄影装置2.5X/4X变倍摄影装置带10X取景目镜4X对焦摄影装置MD卡环PK卡环数码相机接头CANON (A610,A620,A630,A640)

p style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 18px "【简介】/span/strong/spanbr//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 18px "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/efc046ba-50b1-4340-87d3-9ae63656c042.jpg" title="Harald Rose.jpg" alt="Harald Rose.jpg"//span/strong/span/pp style="text-align: center "strongHarald Rose/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "Harald Rose是德国物理学家。他在达姆施塔特大学学习，并获得了博士学位，在Otto Scherzer的指导下从事理论电子光学工作，在1930年代做了一些电子显微镜的开创性工作。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "Harald Rose的研究生涯与达姆施塔特大学和他在美国的任命有着密切的联系。在达姆施塔特大学，从1980年到2000年退休，一直担任教授。在1970年代初期，他在STEM的发明者Albert Crewe的实验室里工作过一段时间。自1970年代后期以来，他在美国各机构担任过多个职位，包括芝加哥的阿贡国家实验室。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "他的研究主要集中在电子透镜的像差校正。在1990年，他设计了一种可行的透镜系统来提高TEM分辨率。然后，他与Maximilian Haider和Knut Urban合作，于1998年，以实验方式实现了他的建议。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "自2009年以来，Harald Rose一直担任乌尔姆大学的蔡司高级教授。他获得了多个著名的奖项，包括与Haider和Urban一起获得沃尔夫物理学奖和BBVA基础科学知识前沿奖，以及与Maximilian Haider、Knut Urban、Ondrej L. Krivanek一起获得2020年度科维理奖（Kavli Prize）。他还是英国皇家显微镜学会的荣誉院士。/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 18px "【自传】/span/strong/span/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 18px "/span/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1935年2月14日，我在不来梅出生，是父母Anna-Luise和Hermann Rose的第二个孩子。我的父母在数学上都很有天赋。父亲出生在一个奏乐世家，他本人擅长弹奏钢琴。由于20世纪20年代初的恶性通货膨胀，祖父破产，父亲被迫经商。父亲在商业上非常成功，在1937年成为黑森州著名公司Kaffee-Hag的销售代表。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 322px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/416726c6-966b-4f3b-b7dd-1d5755b7ee9a.jpg" title="图片1.png" alt="图片1.png" width="450" height="322" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong5岁的我（右）、母亲Anna-Luise和7岁的哥哥。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1937年，我们搬到了达姆施塔特，在那里，父亲在一个名为Mathildenhohe的高档社区里建造了一栋非常漂亮的房子，这是德国新艺术(Art Nouveau)的聚焦点。1939年，我们搬进了这栋房子。span style="text-indent: 2em "一年后，希特勒发动了第二次世界大战，我父亲应征加入了德国军队。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "到1944年止，我只见父亲几次，最后一次有父亲的消息是1944年2月，也就是我9岁生日那天，父亲被报道在东线的行动中失踪，我们再也没有见过他。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "1944年9月11日，由于皇家空军袭击，我们的房屋被摧毁，12,000名平民也因此丧生。幸运的是，母亲和哥哥幸存下来了，并搬到了乡下的一个小村庄。1945年3月，美国士兵抵达这里时，对我们来说，战争结束了。/span/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "strongspan style="font-size: 18px "/span/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "同年年底，我通过了达姆施塔特实科中学的入学考试，母亲在税务局找到了一份工作。由于没有住房，我们不得不搬到房子废墟里潮湿的地下室。每当下雨天，水从楼板上滴下来，母亲就将床移到干的地方。此外，食物很难买到，在二战结束和1948年5月德国货币改革期间，我们经常饿肚子。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "母亲不得不同时工作和照顾两个孩子，因此没有时间帮助我们完成学校作业。幸运的是，和德国其他大多数州一样，母亲不必支付黑森州文理高中（Gymnasium）的费用。在文理高中期间，我对数学越来越感兴趣。因为没钱买昂贵的数学书，所以我经常去达姆施塔特黑森州立图书馆（Hessische Landesbibliothek），该图书馆在指定时间内免费向学生提供科学书籍，学习书籍可以帮助我轻松地理解学校的数学知识。结果，我在学校几乎没有做过任何数学题，但在考试成绩中始终是最好的。1955年初，我以优异的成绩通过了自然科学的期末考试（Abitur）。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "因为成绩优秀，我被录取到达姆斯达特工业大学（现为Technical University Darmstadt）学习。 当时，由于大多数房屋物尚未修复，因此严格限制出入（numerus clausus）。 span style="text-indent: 2em "那时候，由于母亲不得不从银行借钱来重建我们的房屋，家里的财务状况仍然很危急。因为在黑森州读州立大学是免费的，所以我能够上得起大学。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "我想报读电气工程课程，但由于电学的基础知识很少被提及，该课程没有达到我的期望。因为对电动力学的基础更感兴趣，所以我决定遵从自己的喜好，在学期结束的时候转到了物理和数学课。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "当时，祖父和母亲对我的决定很不满意。课程的变化对我来说并不容易，因为我错过了第一学期的物理和数学课程，这两门课程一般在4月份开始。为了赶上进度，我学习了大学理论物理学教授Otto Scherzer的力学讲义课程。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "Otto Scherzer是20世纪上半叶最著名的理论物理学家之一Sommerfeld的学生和助手。和他的老师Sommerfeld一样，Scherzer在微积分领域也很出色，并且对物理现象的本质有着深入的了解。在量子力学课程中，他通过将数学的形式主义与对原子世界神秘本质的物理解释相结合，展示出了卓越的教学技巧。由于我正确解答了所有的习题，Scherzer给我提供了一个带薪职位，即作为理论物理习题助手。我非常高兴，因为这给我带来了足够的经济支持来养活自己，而不必在假期从事建筑工作。此外，我可以免费住在母亲的房子里，那里距离学校步行只有几步路。/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="text-indent: 2em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 340px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/6379f81a-a42e-40a5-b9c5-52e65e4615a4.jpg" title="图片2.png" alt="图片2.png" width="450" height="340" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong我于1997年在达姆施塔特工业大学应用物理研究所的研讨室中介绍六极校正器的功能。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "我很钦佩Scherzer作为老师具有的杰出能力。因此，由于已经加入Scherzer的研究所，我决定在他的指导下完成Diplom论文，课题是找出通过利用电子显微镜不同的角度散射行为来检测不同原子的可能性。结果表明，由于当时的仪器技术水平不足，无法实现这一概念。尽管这令人沮丧，但量子力学散射的深入研究为我以后的电子显微镜成像工作奠定了基础。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1961年初，我获得了学士学位。那时，大多数学生和科学家都渴望在科学的中心，即美国的一个科学研究机构待上一段时间。因此，我很高兴收到了正在Scherzer研究所休假的Fischer博士的录用通知，在马萨诸塞州贝德福德的空军剑桥研究所担任为期一年的研究顾问。我的研究重点是极短光脉冲半导体光电探测器。虽然这个课题很有实际意义，但并不符合我的兴趣。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1962年回到达姆施塔特，我很高兴Scherzer同意我再次加入他的研究所攻读博士学位。按照Scherzer的建议，我在自己的论文中详细研究了非旋转对称电光系统的成像特性。目的是研制能够以另一种方式实现补偿球面像差的可行系统，就像在Scherzer-Seeliger校正器中实现的那样，并研制针对圆形透镜不可避免的球面和色差进行校正的系统。这个性质被称为Scherzer定理，它阻碍了电子显微镜在低于原子位移阈值的电压下工作时的原子分辨。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "Scherzer用非相对论近似推导了这个结果，我花了一些时间证明它在相对论下仍然有效。此外，我还证明了在任何光轴为直线的磁性系统中，色差校正是无法补偿的，但附加的电四极子是必不可少的。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "尽管Gottfried Mollenstedt在一个独创性的实验中表明，Scherzer-Seeleger校正器可以补偿球差，但这种校正并没有提高电子显微镜的分辨率，因为它受到了机械和电磁不稳定性的限制，而不是透镜光学缺陷的限制。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "为了能真正的改进，我计算了稳定性标准，必须满足此标准才能使像差校正提高分辨率。如今，不稳定性的影响在对比传递理论中被称为信息极限。计算表明，校正元件的数量必须尽可能少，并且必须机械固定，以最大程度地减少由不稳定性引起的非相干像差。我设计了一个电磁多极校正器，该校正器由四个电磁八极元件组成，每个元件都可以激发四极和八极场以及偶极和六极场的磁场以补偿寄生对准像差，从而避免了机械运动。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "获得博士学位后，Scherzer为我提供了一份薪酬丰厚的助理职位，为德语国家教授资格考试工作，这需要获得“venia legendi”，即在大学任教和成为教授的资格。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在我题为“球面校正消色差透镜的性能”的“取得在大学授课资格的论文（habilitsschrift）”中，我论述了当时所有已知的校正器都有巨大的离轴昏迷，从而过度地减小了视野范围。因此，这些校正器不适用于常规透射电子显微镜（TEM）。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "为了补偿球差和色差和轴外彗差，并尽可能减少元素数量，我设计了一种利用对称特性的新型五元素校正器。后来证明，在设计高性能的滤光器、单色仪、镜面电子显微镜中的光束分离器以及六极校正器时，引入对称特性是关键。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "校正器是在1972年至1982年由德国研究基金会（DFG）资助的达姆施塔特项目框架内在Scherzer研究所成功制造和测试的。实验表明，该校正器引入了过大的五阶像差。为了充分减少这种像差，于1980年加入我团队的Max Haider用十二极杆元件替代了校正器的中央八极杆元件，该元件是在他的“毕业论文（Diplomarbeit）”中研制的。但是，由于没有计算机控制，他无法在短于光学系统稳定持续的时间内校准系统。结果就是显微镜的分辨率没有得到提高，尽管该项目在1982年Scherzer去世后结束并取得了成功。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 313px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/425afc87-d62b-403e-82d4-661f1809265b.jpg" title="图片3.png" alt="图片3.png" width="450" height="313" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong1998年，我在测试SMART项目的镜像校正器。/strongbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在通过教授资格考试一年后，我于1970年被任命为达姆施塔特工业大学（TU）理论物理学的二级教授。1972年，Albert Crewe邀请我到芝加哥大学（University of Chicago）他的小组里待了一年。在此期间，我设计了一个新的探测器，可以在扫描透射电子显微镜（STEM）中实现高效相衬。而且，我计算了由非弹性散射电子形成图像中的非局部性。结果由Mike Isaacson和John Langmore在Crewe实验室使用STEM进行了证实。之后的20年里，我一直致力于解决与非弹性散射有关的相位问题，并与Helmut Kohl合作，他在其博士学位论文中对图像形成进行了深入的量子力学描述。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1976年初，我离开达姆施塔特移居美国，被任命为纽约州奥尔巴尼市卫生局首席研究科学家以及纽约州特洛伊市RPI物理系的兼职教授。在奥尔巴尼期间，我遇到了辐射损伤问题，这限制了生物样品的电子显微镜图像的分辨率。为了尽可能的降低这种不良影响，电子显微镜小组的主要任务之一就是找到在可耐受电子剂量下提供有关样品最大信息的方法。一种可能性是，许多相同粒子（如核糖体）的低剂量图像的相关性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "比我早几个月加入该小组的Joachim Fran研究了该方法很多年。他的成功的开创性工作于2017年获得了诺贝尔化学奖。我研究的是寻找方法提高仪器的光学性能，可以让所有散射电子都被利用。在该项目中，我设计了几种新的电子光学元件，如磁单色仪、象限STEM探测器和像差校正的Ω成像滤镜，它们由柏林的Dieter Krahl制造并成功测试，后来被纳入蔡司的TEM中。此外，我提出了STEM中的集成差分相衬成像技术，该技术已在几年前由FEI在商用仪器中实现。我们和同事Jü rgen Fertig首次研究了聚合电子波在STEM中通过厚晶物体的传播，结果表明，如果入射波的锥角超过布拉格角，相邻原子柱之间会发生强串扰。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1980年，我回到达姆施塔特大学，成为应用物理研究所的全职教授，长期从事像差校正的研究。直到1986年，我每年都要回到奥尔巴尼几个月，以保持与奥尔巴尼的联系。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "回到达姆施塔特后不久，我在1980年夏季发现了一种出乎意料的简单校正器，可用于消除采用对称条件的电子透镜的球差，这是我在达姆施塔特四极八极杆校正器中使用的。众所周知，六极除了有三倍像差外，还有一个小的球差，其符号与圆形电子透镜的相反。因此，如果有可能以某种方式消除大的寄生三倍像差，则该系统可以用作校正器。计算表明，如果系统对近轴射线表现出双重对称性而不受六极场的影响，这确实是可能的。这种最简单的设置可以用作STEM的校正器，它由被两个六极杆包围的两个相同的圆形透镜组成。但是，没有足够的资金来实现这种校正器，因为那时所有高分辨率电子显微镜的分辨率都受到不稳定性的限制，而不是受到透镜缺陷的限制。到1980年代末，仪器的稳定性已不再是阻碍原子分辨的主要限制因素。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1989年，通过在物镜和六极校正器之间增加另一个圆透镜二倍体，我发现了一个类似光学平面系统，该系统没有球差和离轴彗差。根据这一特性，校正器可以在稳定的TEM中实现大视野的原子成像。由于电子-光学平面的高对称性和简单性，我请教了Max Haider对利用这种新型校正器成功实现像差校正的看法。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "当时，Max正在海德堡的欧洲分子生物学实验室开发和试验用于低压扫描电子显微镜的四极八极校正器的性能，因此，他可以对我观点的可行性做出最好的判断。令我惊讶的是，Max从一开始就坚信校正器可以提供真实的原子分辨率。但是，需要足够的资金才能实现该校正器。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "幸运的是，在1989年9月于萨尔茨堡举行的Dreilä ndertagung会议上，我们与Knut Urban就材料科学成功进行像差校正的前景进行了成果颇丰的讨论。Knut Urban意识到校正像差的重要性，建议向大众基金会提交一个共同的(Rose, Haider, Urban)提案，因为美国暂停了对实现像差校正的资助，其它资助机构都拒绝了该提案。与其它机构做出的令人沮丧的决定相反，大众基金会冒险于1991年开始筹资。这种支持成就了Max Haider在1997年6月成功降低基础（未校正）的点分辨率后，大众基金会有史以来最成功的一个项目。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "1997年，柏林电子同步加速器BESSY II投放市场，并为开发新型光子源功能的新项目提供了资金。SMART项目的组织者Alex Bradshaw和Eberhard Umbach希望我成为致力于开发像差校正电子显微镜的科学家中的一员，该电子显微镜可以作为一个使用反射电子的低能量电子显微镜（LEEM）来工作，还可以作为一个由光子从表层发射的电子来形成图像的光发射电子显微镜（PEEM）来工作。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "我团队的任务是设计、构造和测试磁物镜浸没透镜、分离入射和反射电子束的无像差分束器以及补偿透镜球差和色差的镜校正器。四年后，这些任务完成，主要是由我的非常优秀且有远大志向的学生Dirk Preikszas、Peter Hartel和HeikoMü ller实现的。除SMART项目外，我团队还参与了由ManfredRü hle发起的Sub-eV Sub-Angstroem显微镜（SESAM）项目，以开发具有高空间和高能量分辨率的电子过滤电子显微镜（EFTEM）。Stefan Uhleman的博士论文中设计了高性能的MANDOLINE滤光片，该滤光片由Zeiss制造，并结合到SESAM显微镜中。直到今天，显微镜在斯图加特的Max Planck研究所一直以出色的性能在运行。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "尽管我所在的团队取得了巨大的成就，在国际上享有很高的声誉，也获得了许多科学家和行业的称赞，但在2000年4月，达姆施塔特技术大学却在我退休后放弃了我的研究领域。由于和美国的许多同事保持良好的联系，应美国同事的邀请，我在橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）担任了一年的研究员。在这里，我遇到了来自阿尔贡（Argonne）的Murray Gibson，他的目标是研制一种可以进行任何形式原位实验的高分辨率电子显微镜。因为只有大的物镜室才能满足此条件，所以必须校正物镜的球差和色差，以在中压下获得约0.2 nm的高分辨率，这对于减少辐射损伤是必需的。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "我接受了Murray提出进行经校正物镜设计的邀请，于2001年9月移居阿尔贡。但是，2002年4月，因为检查出患有早期前列腺癌，我不得不停止在阿尔贡的工作。幸运的是，癌症尚未扩散，存活的机率很高。在美因兹大学（the University of Mainz）接受手术后，我花了一年多的时间进行康复。与此同时，随着Murray换任高级光子源主任，Lawrence Berkeley国家实验室（LBNL）的Uli Dahmen成为TEAM项目主任。美国能源部改变了该项目的目标，要求使用彩色球面校正的中压电子显微镜提供0.05 nm的分辨率。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2003年9月，我搬到伯克利，成为LBNL高级光源(ALS)的一名研究员。由于ASL距国家电子显微镜中心（NCEM）仅几步之遥，所以我接受了Uli的邀请成为TEAM项目顾问，该项目始于2004年，并于2009年成功以0.047 nm的分辨率结束，这大约是氢原子的半径。我与CEOS公司合作设计了TEAM校正器，通过用电磁四极八极杆五联体替换六极校正器的每个六极杆，所得校正器通过保持双重对称性来补偿色差、球差和彗差。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/ae3742be-568d-4dcb-8b7c-780a1720ceaf.jpg" title="图片4.png" alt="图片4.png"//pp style="text-align: center "strong2009年，我在M＆M会议上与Hannes Lichte教授讨论问题。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2007年，乌尔姆大学（University of Ulm University）的Ute Kaiser教授邀请我就像差校正进行演讲，特别是关于六极校正器的设计和功能。该校正器是其新TITAN电子显微镜的一部分，该电子显微镜是FEI公司在2005年提供的第一台商业像差校正TEM。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "Ute Kaiser对二维物体（如石墨烯）的原子结构可视化很感兴趣。然而，在300 kV电压下操作显微镜时，样品立即被破坏。幸运的是，由于进行了像差校正，显微镜能够提供在80 kV（仪器的最低可调电压）下的原子分辨率。由于该电压低于石墨烯中原子位移的阈值电压，因此能够对其原子结构进行成像。该结果证明辐射损伤也限制了材料科学中许多物体的分辨率。由于很多对辐射敏感的二维物体的撞击阈值在20 kV至80 kV之间，因此对像差校正低压电子显微镜的需求很明显。因为在这种低电压下，色差超过了物镜的球差，并且需要大的可用孔径角才能获得原子分辨率，所以有必要开发新型的校正器。高性能SALVE校正器是通过将达姆施塔特四极杆-八极杆校正器的中央多极杆分成两个在空间上分离的元素而获得的。以该系统为起点，CEOS公司成员在由Ute Kaiser发起和领导的Sub-Angstroem低压电子显微镜（SALVE）项目的框架内开发了校正器。SALVE项目于2009年开始，在蔡司终止TEM生产后于2011年中断。2013年，FEI与CEOS公司一起继续了该项目，并于2017年结束，取得了意想不到的成功，显微镜的分辨率比合同所要求的提高了近30％。在SALVE项目开始时，我成为Ute Kaiser团队成员，并于2015年被任命为Ulm大学的高级教授。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "除了和在量子力学基础上设计电子光学组件和发展电子显微镜成像理论外，我对了解电子的基本性质也一直很感兴趣。特别是，我花了20多年的时间尝试了解自旋的起源、电荷和电子的质量。为此，我采用了一种相对论的量子力学方法，其与相对论电动力学和狄拉克理论密切相关。可能是因为我不属于基本粒子领域，所以我解释基本粒子结构的新理论被忽略了，投稿的文章未经审查就被拒绝。不过，2019年12月10日，我可以在乌尔姆大学的一次特殊物理座谈会上发表我的新理论，并希望我的演讲能引发对该主题富有成果的讨论。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/544effa6-64ee-4899-92ad-11a4ff02c2d1.jpg" title="图片5.png" alt="图片5.png"//pp style="text-align: center "strong80岁生日之际，与蔡司的代表一起在乌尔姆大学2015学术研讨会展示半块欧米茄过滤器。/strong/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/646ca763-0f23-4140-b909-ca5cd73c8a0e.jpg" title="图片6.png" alt="图片6.png"//pp style="text-align: center "strong2012年，与网球伙伴聚会。/strong/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 374px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/23d35705-a80e-44f2-b9f4-38127f463ad5.jpg" title="图片7.png" alt="图片7.png" width="450" height="374" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong2012年2月14日，我和Dorothee在一家餐厅庆祝生日。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在我上学后的所有时间里，我都热衷于打曲棍球、冬天滑雪和秋天在阿尔卑斯山远足。曲棍球是一项非常苛刻的运动，但会有严重受伤的风险，且这种风险随着年龄的增长而增加。因此，我不得不在50岁时放弃这个爱好，并寻找其他活动。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "我选择学习网球是很自然的事，因为我的妻子Dorothee是一位非常有才华的网球运动员，曾在当地一家体育俱乐部的球队中打过球。她愿意给我上网球课，因为没有其他人愿意和初学者一起玩。在她的帮助下，我能够找到合作伙伴并成为团队成员。尽管由于年龄大而不能进行单打，我每周与几个伙伴打双人网球。此外，我和Dorothee每年都会与前曲棍球队友及其妻子一起远足数天。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在我的科学生涯中，我与世界各地的许多同事都有联系，这些年来，许多联系也变为了友谊。我非常感谢这些友谊，它们是宝贵的礼物。最后，我要感谢我的妻子，多年来在我周末的工作期间所给予的支持和耐心。/ppbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong延伸阅读：/strong/pp style="text-align: left text-indent: 0em "span style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20200608/540683.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "【自传】像差校正电镜技术先驱之Maximilian Haider/a/span/pp style="text-align: left text-indent: 0em "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20201112/564599.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "【自传】像差校正电镜技术先驱之Ondrej L. Krivanek/span/a/pp style="text-indent: 0em text-align: left "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20201204/566735.shtml" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "【自传】像差校正电镜技术先驱之Knut Urban/span/a/ppbr//p

p style="margin-left: 66px text-align: justify text-indent: 2em "br//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px font-family:宋体"【作者按】/span/strongspan style="font-size:19px font-family:宋体"仪器的测试过程可归类为两件事：激发样品的信息，接收及处理样品的信息。因此其可被看成是由两类功能部件所组成：信号激发、信号接收处理。对扫描电镜来说电子枪和磁透镜属于激发样品信号的部件，探头属于接收样品信息的部件。它们都是构成扫描电镜的最基本部件，其性能的高低将对扫描电镜测试结果产生重大影响。学习扫描电镜也必须从认识这三个功能部件做起。篇幅所限，本文将只探讨激发信号的关键部件：电子枪、电磁透镜。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong style="text-indent: 0em "span style="font-size:24px"一、span style="font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-weight: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: ' Times New Roman' " /span/span/strongstrong style="text-indent: 0em "span style="font-size:24px font-family:宋体"电子枪/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 0em "电子枪是电子显微镜产生高能电子束，这一样品信号激发源的源头。透射电镜和扫描电镜电子枪的构造基本一致。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"电子枪分为两种：热发射、场发射，它们主体都是三极结构设计。不同点：热发射（阴、栅、阳）；场发射（阴极、第一阳极、第二阳极）。热场电子枪在阴极下方增加了一个抑制热电子发射的栅极。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.1/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"热发射电子枪/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"热发射电子枪按阴极材质分为两类：发叉钨丝和六硼化镧。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"发叉钨丝材质是多晶钨，功函数大，电子须由高温激发。电子束发散性、色差都比较大，束流密度低。故本征亮度低，分辨能力较差。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"六硼化镧灯丝的材质为六硼化镧单晶，功函数较发叉钨丝低，激发电子的温度也较低，电子束发散性、色差较发叉钨丝小，束流密度较高。本征亮度和分辨力都好于发叉钨丝。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.1.1/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"钨灯丝结构图/span/strong/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strongspan style="font-size:19px font-family:宋体"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 215px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/ce0d7ace-71d6-4ab7-8f68-495672dab472.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析1.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析1.png" width="664" height="215" border="0" vspace="0"//span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.1.2 /span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"六硼化镧灯丝结构图/span/strong/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="text-indent: 0em font-size: 19px "strongimg style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 278px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/a3341978-d9d2-4556-b62b-1f1c8cfe9484.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析2.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析2.png" width="664" height="278" border="0" vspace="0"//strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 0em font-size: 19px "strong1.1.3/strong/spanstrong style="text-indent: 0em "span style="font-size:19px font-family:宋体"热发射电子枪（钨灯丝、六硼化镧）结构如下图：/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong/strong/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 239px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/186b57f0-421c-4d0e-afcb-fcf35820cb7e.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析a.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析a.png" width="664" height="239" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"场发射电子枪/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"场发射电子枪分为：热场发射电子枪、冷场发射电子枪。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.2.1/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"场发射电子枪灯丝的结构及对比/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 215px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/100f10a3-fe51-4966-96a8-ff2395470ad4.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析1.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析1.png" width="664" height="215" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px" 1.2.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"场发射电子枪的结构/span/strongstrongspan style="font-size:19px" /span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"其结构图如下：/spanspan style="font-size: 19px text-indent: 28px " /span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="font-size: 19px text-indent: 28px "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 219px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/201f9912-eb0e-4749-9f83-1d2fb5184e03.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析5.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析5.png" width="664" height="219" border="0" vspace="0"//span/pp style="margin-left: 4px text-align: center text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 18px "span style="font-family: 宋体 "左图为热场发射电子枪结构图/span span style="font-family: 宋体 "右图为冷场发射电子枪结构图/span/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"从上图可见，电子枪无论是热场还是冷场，其基本架构都是阴极、第一阳极、第二阳极结构。热场电子枪结构多了一个栅极保护器，以抑制热场电子枪为降低功函数，在灯丝上加高温所发射的热电子。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px"strong1.2.3/strong/spanstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"场发射电子枪的工作过程/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.2.3.1/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"热场发射电子枪：/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong style="text-indent: 37px "span style="font-size:19px font-family:宋体"氧化锆/span/strongstrong style="text-indent: 37px "span style="font-size:19px font-family: 宋体"∕/span/strongstrong style="text-indent: 37px "span style="font-size:19px font-family: 宋体"钨单晶/span/strongstrong style="text-indent: 37px "span style="font-size:19px font-family:宋体"?/span/strongstrong style="text-indent: 37px "span style="font-size:19px"1.0.0/span/strongstrong style="text-indent: 37px "span style="font-size:19px font-family:宋体"?/span/strongspan style="text-indent: 37px font-size: 19px font-family: 宋体 "所构成的灯丝（阴极）通电后其温度达到/spanspan style="text-indent: 37px font-size: 19px "1200K/spanspan style="text-indent: 37px font-size: 19px font-family: 宋体 "。位于灯丝下方的栅极（电压低于阴极）保护层将抑制多晶钨和单晶钨的热电子发射。栅极保护层下方第一阳极上加载的电位高于阴极，称为引出电压，在该电压作用下氧化锆电子被从灯丝尖部拔出，由第二阳极与阴极间的加速电场加速，形成扫描电镜信息激发源/spanspan style="text-indent: 37px " /spanspan style="text-indent: 37px font-size: 19px font-family: 宋体 "—/spanspan style="text-indent: 37px " /spanspan style="text-indent: 37px font-size: 19px font-family: 宋体 "直径小于/spanspan style="text-indent: 37px font-size: 19px "50nm/spanspan style="text-indent: 37px font-size: 19px font-family: 宋体 "的“高能电子束”。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.2.3.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"冷场发射电子枪：/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"冷场发射电子抢灯丝尖为单晶钨?/spanspan style="font-size:19px" 3.1.0 /spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"?面。该晶面逸出功低，可由位于其下方第一阳极上的引出电压直接拔出。该电子枪不设栅极保护层。拔出的电子由阴极与第二阳极间加速电场加速，形成扫描电镜信号激发源 — 直径小于span10nm/span的“高能电子束”。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong style="text-indent: 0em "span style="font-size:19px"1.2.4/span/strongstrong style="text-indent: 0em "span style="font-size:19px font-family:宋体"冷、热场电子枪的优缺点/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong style="text-indent: 0em "span style="font-size:19px"1.2.4.1/span/strongstrong style="text-indent: 0em "span style="font-size:19px font-family: 宋体"冷场电子枪/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 0em font-size: 19px font-family: 宋体 "冷场电子枪阴极采用单晶钨（/spanspan style="text-indent: 0em font-size: 19px "3.1.0/spanspan style="text-indent: 0em font-size: 19px font-family: 宋体 "）面，功函数极低，针尖电子可以被第一阳极直接拔出。在工作中电子枪温度和环境温度一致而得名“冷场电子枪”。该电子枪灯丝电子的出射范围小，溢出角（立体角）也小，溢出电子的能量差也小（色差）。这些结果会使得以该阴极为基础形成的电子枪本征亮度大。电子枪本征亮度大有利于扫描电镜获取高分辨的测试结果。/span/pp style="margin-left: 4px text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"由于电子枪温度低，镜筒中气体分子容易在灯丝表面积累，对拔出电子产生影响。故在工作中发射电流会逐渐下降，需要不断提升引出电压（/spanspan style="font-size:19px"set/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"）或定时加一个瞬时电流（/spanspan style="font-size:19px"FLASH/spanspan style="font-size:19px font-family: 宋体"）来驱赶这些气体分子，使发射束流满足测试需求。为了保持束流在测试中尽可能稳定，镜筒真空要求更高，高真空也是高分辨的基础条件之一。/span/pp style="margin-left: 4px text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"由于发射面积较小，因此虽然电子枪的本征亮度大，但是束流总量不如热发射以及热场电子枪来的大。/span/pp style="margin-left: 4px text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"冷场电子枪可以有更好的图像分辨，但束流的稳定度以及束流总量略显不足。不过现在最新的日立/spanspan style="font-size:19px"REGULUS 8230/spanspan style="font-size: 19px font-family:宋体"冷场电镜在电子枪设计、真空度以及镜筒质量上的改进使这些缺陷有所弥补。/span/pp style="margin-left: 4px text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"1.2.4.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"热场电子枪/span/strongstrong/strong/pp style="margin-left: 4px text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"热场电子枪问世时间较冷场电子枪来得早。电子枪阴极采用的是单晶钨（/spanspan style="font-size:19px"1.0.0/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"）面，其功函数较多晶钨丝和六硼化镧单晶要低很多但比冷场枪的单晶钨（/spanspan style="font-size:19px"3.1.0/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"）面要大。电子发射虽然也是由第一阳极拔出，但需要采用一系列降低功函数的方法：/spanspan style="font-size:19px"1./spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"灯丝加一定电流产生/spanspan style="font-size:19px"1200K/spanspan style="font-size:19px font-family: 宋体"的高温，/spanspan style="font-size: 19px"2./spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"表面涂覆一层氧化锆，以降低灯丝表面的功函数，提升发射效果。由于电子基本由第一阳极在单晶钨针尖部拔出，因此其发射面积、立体角及色差都较热发射小很多，但比冷场要大。故本征亮度要比热发射提高很多，但略低于冷场电子枪。/span/pp style="margin-left: 4px text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"热场和冷场电子枪对比：/span/strongspan style="font-size: 19px font-family:宋体"本征亮度低会造成仪器分辨能力不足；氧化锆的消耗会降低灯丝束流发射效果，氧化锆有破损，灯丝的高分辨寿命也到头，因此其高分辨寿命较短。束流大且稳定对微区分析有利，但是随着分析设备（/spanspan style="font-size:19px"EDS\EBSD/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"）性能的提升该优势也在逐步淡化，而分析过程中的空间分辨劣势也会逐步加深。不过这都有个度，而且和测试需求有关，辩证的关系无处不在。/span/pp style="margin-left: 4px text-align: justify text-indent: 2em "strong style="text-indent: 0em "span style="font-size:24px"二、span style="font-variant-numeric: normal font-variant-east-asian: normal font-weight: normal font-stretch: normal font-size: 9px line-height: normal font-family: ' Times New Roman' " /span/span/strongstrong style="text-indent: 0em "span style="font-size:24px font-family:宋体"电磁透镜/span/strong/pp style="margin-left: 48px text-align: justify text-indent: 2em "strong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"透镜系统是显微镜对样品信息激发源（光）进行操控的部件。不同激发源（光束、电子束）使用不同的透镜系统：光学显微镜用的是光学透镜，电子显微镜是电磁透镜和静电透镜（静电透镜在电镜中应用面较窄，效果也较差，本文不予探讨）。无论光学透镜还是电磁透镜都是通过对激发源（可见光、高能电子束）运行方向的改变来对其进行操控。尽管高能电子束在电磁透镜中的运行轨迹较可见光在光学透镜中要复杂的多，但结果基本相似，因此在电子显微镜教材中对电磁透镜和电子光路路径的探讨都是以光学显微镜为模板。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px"strong2.1/strong/spanstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"光学透镜/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.1.1/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"光的折射现象/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"直线传播、反射、折射是光的三种运行（传播）模式。在同一种均匀介质中光是以直线方式来运行，小孔成像、影子等都是光线直线传播的反映。光线在两种介质交界处会发生传播方向的改变，如果光返回原来介质中这就是反射，反射光光速和入射光相同。光线从一个介质进入另一个介质，会发生传播方向以及传播速度的改变，这就是光线的折射现象。初中的物理教科书告诉我们透镜的成像原理正是基于这种折射现象。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px"strong2.1.2/strong/spanstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"光学透镜的成像原理/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"透镜可以看成许多棱镜按照特别设计的构造所进行的组合。通常情况下光通过透镜时：凸透镜会将光线经两次折射后会聚在透镜另一侧的焦点（平行光）或像平面上，凹透镜将光线经两次折射后按照像点和虚像各点连线所形成的角度发散出去。/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="font-size:19px font-family:宋体"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 347px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/323d613a-1a81-4dda-9653-58a36a6d5ef1.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析7.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析7.png" width="664" height="347" border="0" vspace="0"//span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"凸透镜和凹透镜的经典成像图/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"显微系统中凸透镜的作用是对光线进行会聚、成像（实像、虚像、放大、缩小），也可对光路进行调整，是组成显微系统的主体部件。凹透镜在显微系统中主要是用于消除系统像差对分辨率的影响。/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 307px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/3543cd28-5d88-47f4-9ff7-0e6d73d304ad.jpg" title="7.jpg" alt="7.jpg" width="664" height="307" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"透镜的成像规律/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.1.3/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"像差及像差校正/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"色差和球差是显微系统中光线经过透镜时形成的两个主要像差，对显微镜分辨率有极大影响。消除像差影响对获取高分辨像帮助极大。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.1.3.1/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"色差/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px "任何光都很难保证光束中能量完全一致。不同能量的光线传播速度不同，通过透镜时折射程度也存在差别，因此其焦点也不相同。如此就会在焦平面或像平面上形成一个弥散斑，使图像模糊不清，影响图像的分辨能力。不同能量的光线对应不同色彩，因此由光的能量差异而引起的像差被称为“色差”。不同形态（凸透镜、凹透镜）、不同材质的透镜色差通过合理的安排可以相互抵消，以此方式就可以消除整个透镜系统的色差。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 0em "span style="font-size:19px font-family:宋体"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/0cf133ab-eb6d-4b98-83bd-95d8413e54a0.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析8.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析8.png"//span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.1.3.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"球差/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"透镜中心区与边缘区对光线折射会有差异，使得轴上某个物点发出的光束最后会聚在光轴上不同位置，在像面上形成一个弥散斑从而影响图像的分辨力，这种差异被称为“球差”。利用光阑只让近光轴光线通过可以减少球差，另外还有两种方法最常见：配曲以及组合。/span/pp style="text-align: justify "br//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.1.3.2.1/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"配曲/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 37px "透镜两个曲面采用不同曲率半径，这两个曲面会对光线的折射产生差异，互相抵消和弥补会减少透镜球差的数值。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.1.3.2.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"组合/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 37px "利用凸凹透镜的组合消除球差。组合方式有胶合和分离。/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 709px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/546f7baa-45c4-4b2c-9bf5-06508692bd6f.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析9.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析9.png" width="664" height="709" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"电磁透镜/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px "电子显微镜使用高能电子束做为光源，若用光学透镜对电子束进行会聚的结果是损耗大、工艺繁琐、效果差。因此必须选用另外的方式来对电子束进行操控。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 37px "一个轴对称的均匀弯曲磁场对电子束拥有更好的折射效果，而且操控简单、效果优异，是对电子束进行会聚的主要方式，类似于光学透镜对光线的会聚，被称为“磁透镜”。该磁场是利用电流通过铜线圈来产生，故而被命名为“电磁透镜”。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px"strong2.2.1/strong/spanstrongspan style="font-size:19px font-family:宋体"电磁透镜的构造及工作原理/span/strongstrong/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"电磁透镜构造是将一个轴对称螺旋绕制的铜芯线圈置于一个由软磁（顺磁）性质的材料/spanspan style="font-size:19px"(/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"纯铁或低碳钢/spanspan style="font-size:19px")/spanspan style="font-size:19px font-family: 宋体"制成具有内环间隙的壳子里。内部插入磁导率更高的锥形环状极靴。该构造可以使得磁场强度、均匀性、对称性得到极大提升，从而在较小空间获得更大的电磁折射率来提升磁透镜的会聚效果。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 199px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/0ea4c139-2224-402e-8f16-0c835e6079c0.jpg" title="123.png" alt="123.png" width="664" height="199" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 19px "电磁透镜的工作过程如下：当电流通过铜芯线圈时，将产生一个以线圈轴中心对称分布的闭环磁场。电子束在穿越磁场时因切割磁力线而受洛仑兹力作用发生向心的偏转折射，该偏转和电子运行方向叠加后使得电子在磁场中以圆锥螺旋曲线轨迹运行，并使电子束从磁场另一端飞出后被重新会聚。类似于光学透镜中的光线会聚，电磁场对电子束起到一个透镜的作用。改变线圈电流的大小，可以改变电磁透镜对电子束的折射率。电子显微镜通过对透镜电流的调节，来无级变换焦点及放大倍率。任何一级透镜可以在需要时打开，不用时关闭，因此更易于仪器的调整。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 664px height: 199px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/21c7877d-4b03-4a3c-a3a9-778f4197b5e6.jpg" title="电子枪与电磁透镜的另类解析10.png" alt="电子枪与电磁透镜的另类解析10.png" width="664" height="199" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size:19px"2.2.2/span/strongstrongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"电磁透镜的像差/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px "虽然电子束在电磁透镜中的电子轨迹比可见光在光学透镜中的轨迹要复杂得多，但结果基本类似。光学透镜成像过程中存在的像差，在电磁透镜的成像过程中也同样存在，只是程度以及解决方式不一样。解决像差，对扫描电镜和透射电镜成像效果的影响也不一样。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"电子显微镜使用高能电子束和电磁透镜，相对于光学显微镜，其所形成的像差要小很多。而解决像差影响也会对测试结果产生负面影响，比如束流密度增大带来的热损伤、运用单色器会对信号量形成衰减、会聚角增大在扫描电镜测试时会增加样品信号扩散，这些负面影响是否会超过解决像差所带来的正面效果？这里存在着一个辨证的关系。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"光学显微镜显然是解决像差带来的正面效果要大，所以大量的消像差组件存在于光路当中。电子显微镜呢？目前仅在场发射透射电镜中加入球差校正器有着极为明显的作用，扫描电镜中却未见使用。这与两种电子显微镜所针对的样品以及所获取的样品信息特性有关。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"透射电镜样品极薄、样品中信号扩散基本可以忽略不计。球差的改善会带来两个结果：束流密度的增加、会聚角的增加。束流密度增加会使得信息的激发区缩小同时信号量增加，这无疑对提高分辨力有利；电子束会聚角的增加有利于散射电子散射角的扩大，对/spanspan style="font-size:19px"stem/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"成像有利。因此对于透射电镜来说，解决球差所带来结果基本都是正面，这使得球差校正对透射电镜提高分辨力的影响十分明显。当然基础还是电子枪，热发射电子枪加装球差校正，结构更复杂而且结果差。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 28px "扫描电镜样品相对电子束来说无穷厚，电子束击入样品所引起的信号扩散较大。采用信号又是溢出样品表面的二次电子和背散射电子，电子束会聚角的改变对它们溢出范围影响不可忽略。球差校正结果到底如何？目前还没看到球差校正在扫描电镜中被运用。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 19px "球差校正器是采用多极子校正装置产生的磁场对电子束做一个补偿散射（如凹透镜对光线的散射），来消除聚光镜边缘所引起的球差。/span/pp style="text-align:center"span style="font-size:19px"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/c178f974-3020-497b-9c33-5f66b75f8046.jpg" title="10.jpg" alt="10.jpg"//span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strongspan style="font-size:19px font-family: 宋体"球差校正器图解/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 28px "电子显微镜减少色差主要依靠单色器。其原理是将电子束按照能量进行分离，然后选取某个能量段的电子束，由此降低电子束的能量差也就是色差。其缺点是电子束强度同时降低，这就要求样品能产生充足信号，同时信号接收器的接收效果也要相应提升。目前单色器主要被用在热场电子枪电镜。冷场电子枪由于色差很小，束流也较小，单色器对测试结果的正面影响不大，负面影响（束流的衰减）可能会更大，因此冷场电镜未见使用单色器。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 28px font-size: 19px font-family: 宋体 "辩证法的规律无处不在，任何条件的改变，部件的设计都不会是完美无缺。任何事、任何物的存在和变化都包含有正、反两方面的结果。我们必须对事和物做全面的正确了解，根据自己需求选取最大的正面因素，才能使得我们在做事和选物时获得最好的结果。最后以老祖宗的名言来做结束。那就是被我们常常认为是消极思维，其实却包含极大哲理的/spanstrong style="text-indent: 28px "span style="font-size:24px font-family: 宋体"“中庸之道、过犹不及”。/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 176, 240) "strongspan style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 28px "作者简介：/span/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 0, 0) "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 28px "img style="max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 100px height: 154px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/3b78ff26-962f-4859-9049-9705ef02e500.jpg" title="9735aac7-cc11-41a0-b012-437faf5b20b5.jpg" alt="9735aac7-cc11-41a0-b012-437faf5b20b5.jpg" width="100" height="154" border="0" vspace="0"/林中清，87年入职安徽大学现代实验技术中心从事扫描电镜管理及测试工作。32年的电镜知识及操作经验的积累，渐渐凝结成其对扫描电镜全新的认识和理论，使其获得与众不同的完美测试结果和疑难样品应对方案，在同行中拥有很高的声望。2011年在利用PHOTOSHIOP 对扫描电镜图片进行伪彩处理方面的突破，其电镜显微摄影作品分别被《中国卫生影像》、《科学画报》、《中国国家地理》等杂志所收录、在全国性的显微摄影大赛中多次获奖。/span/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 0, 0) "span style="font-family: 宋体 font-size: 19px text-indent: 28px "br//span/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 176, 240) "strongspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 "参考书籍：/span/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 19px font-family: 宋体 "《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同/spanspan style="font-size: 19px "2009/spanspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 "年/spanspan style="font-size: 19px "2/spanspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 "月/spanspan style="font-size: 19px "1/spanspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 "日/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"华南理工出版社/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"《微分析物理及其应用》/span span style="font-size:19px font-family: 宋体"丁泽军等/spanspan style="font-size: 19px" 2009/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"年/spanspan style="font-size:19px"1/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"月/spanspan style="font-size:19px" /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"中科大出版社/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"《自然辩证法》/spanspan style="font-size:19px" /spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"恩格斯/spanspan style="font-size:19px" /spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"于光远等译/spanspan style="font-size:19px" 1984/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"年/spanspan style="font-size:19px"10/spanspan style="font-size:19px font-family: 宋体"月/spanspan style="font-size:19px" /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"人民出版社/spanspan style="font-size:19px" /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size: 19px font-family: 宋体 "《显微传》/spanspan style="font-size: 19px " /spanspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 "章效峰/spanspan style="font-size: 19px " 2015/spanspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 "年/spanspan style="font-size: 19px "10/spanspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 "月/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"清华大学出版社/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"日立/spanspan style="font-size:19px"S-4800/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"冷场发射扫描电镜操作基础和应用介绍/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family:宋体"北京天美高新科学仪器有限公司/spanspan style="font-size:19px" /spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"高敞/spanspan style="font-size:19px" 2013/spanspan style="font-size:19px font-family:宋体"年/spanspan style="font-size:19px"6/spanspan style="font-size:19px font-family: 宋体"月/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family: 宋体"br//span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="font-size: 19px font-family: 宋体 color: rgb(0, 176, 240) "延伸阅读：/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20191029/515692.shtml" target="_self" style="text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 0, 0) font-size: 19px font-family: 宋体 "扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈（1）/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/news/20191126/517778.shtml" target="_self" style="text-decoration: underline "span style="font-size: 19px font-family: 宋体 color: rgb(0, 0, 0) "扫描电镜放大倍数和分辨率背后的陷阱——安徽大学林中清32载经验谈（2）/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-size:19px font-family: 宋体"/span/p

p　　作者：Mix + CCL br//pp strong前言：/strong/pp　　球差校正透射电镜(Spherical Aberration Corrected Transmission Electron Microscope: ACTEM)随着纳米材料的兴起而进入普通研究者的视野。超高分辨率配合诸多分析组件使ACTEM成为深入研究纳米世界不可或缺的利器。本期我们将给大家介绍何为球差，ACTEM的种类，球差的优势，何时才需要ACTEM、以及如何为ACTEM准备你的样品。最后我们会介绍一下透射电镜的最前沿，球差色差校正透射电镜。/pp　　strong什么是球差：/strong/pp　　100 kV的电子束的波长为0.037埃，而普通TEM的点分辨率仅为0.8纳米。这主要是由TEM中磁透镜的像差造成的。球差即为球面像差，是透镜像差中的一种。其他的三种主要像差为：像散、彗形像差和色差。透镜系统，无论是光学透镜还是电磁透镜，都无法做到绝对完美。对于凸透镜，透镜边缘的会聚能力比透镜中心更强，从而导致所有的光线(电子)无法会聚到一个焦点从而影响成像能力。在光学镜组中，凸透镜和凹透镜的组合能有效减少球差，然而电磁透镜却只有凸透镜而没有凹透镜，因此球差成为影响TEM分辨率最主要和最难校正的因素。此外，色差是由于能量不均一的电子束经过磁透镜后无法聚焦在同一个焦点而造成的，它是仅次于球差的影响TEM分辨率的因素。/pp style="text-align: center"img style="width: 450px height: 246px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/565984ed-0352-4b62-8539-a16db18b6f6b.jpg" title="1.jpg" height="246" hspace="0" border="0" vspace="0" width="450"//pp style="text-align: center "strong图1：球差和色差示意图/strong/pp自TEM发明后，科学家一直致力于提高其分辨率。1992年德国的三名科学家Harald Rose (UUlm)、Knut Urban(FZJ)以及Maximilian Haider(EMBL)研发使用多极子校正装置(图3)调节和控制电磁透镜的聚焦中心从而实现对球差的校正(图4)，最终实现了亚埃级的分辨率。被称为ACTEM三巨头的他们也获得了2011年的沃尔夫奖。多极子校正装置通过多组可调节磁场的磁镜组对电子束的洛伦茨力作用逐步调节TEM的球差，从而实现亚埃级的分辨率。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/2080a2cf-4ab3-41ab-b731-7719f0c32d28.jpg" title="2.jpg"//pp style="text-align: center "　strong　图2 三种多极子校正装置示意图/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/090bb4c0-aeea-4ab4-8601-79bcf74b7c8e.jpg" title="3.jpg"//pp style="text-align: center "strong图3 球差校正光路示意图/strong/pp　　strongACTEM的种类：/strong/pp　　我们在前期TEM相关内容已经介绍了透镜相关内容，TEM中包含多个磁透镜：聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等。球差是由于磁镜的构造不完美造成的，那么这些磁镜组都会产生球差。当我们矫正不同的磁透镜就有了不同种类的ACTEM。回想一下STEM的原理，当我们使用STEM模式时，聚光镜会聚电子束扫描样品成像，此时聚光镜球差是影响分辨率的主要原因。因此，以做STEM为主的TEM，球差校正装置会安装在聚光镜位置，即为AC-STEM。而当我们使用image模式时，影响成像分辨率的主要是物镜的球差，此种校正器安装在物镜位置的即为AC-TEM。当然也有在一台TEM上安装两个校正器的，就是所谓的双球差校正TEM。此外，由于校正器有电压限制，因此不同的型号的ACTEM有其对应的加速电压，如FEI TITAN 80-300就是在80-300 kV电压下运行，也有专门为低电压配置的低压ACTEM。/pp　　strong球差校正电镜的优势：/strong/pp　　ACTEM或者ACSTEM的最大优势在于球差校正削减了像差，从而提高了分辨率。传统的TEM或者STEM的分辨率在纳米级、亚纳米级，而ACTEM的分辨率能达到埃级，甚至亚埃级别。分辨率的提高意味着能够更“深入”的了解材料。例如：最近单原子催化很火，我们公众号也介绍了大量相关工作。为什么单原子能火，一个很大的原因是电镜分辨率的提高，使得对单原子的观察成为可能。浏览这些单原子催化相关文献，几乎无一例外都用到了ACTEM或者ACSTEM。这些文献所谓的“单原子催化剂”，可能早就有人发现，但是因为受限于当时电镜分辨率不够，所以没能发现关键的催化活性中心。正是因为球差校正的引入，提高了分辨率，才真正揭示了这一系列催化剂的活性中心。/pp　　strong何时才需要用球差校正电镜呢?/strong/pp　　虽然现在ACTEM和ACSTEM正在“大众化”，但是并非一定要用这么高大上的装备。如果你想观察你的样品的原子级结构并希望知道原子的元素种类(例如纳米晶体催化剂等)，ACSTEM将会是比较好的选择。如果你想观察样品的形貌和电子衍射图案或者样品在TEM中的原位反应，那么物镜校正的ACTEM将会是更好的选择。就纳米晶的合成而言，球差校正电镜常用来揭示纳米材料的细微结构信息。比如合成一种纳米核壳材料，其中壳层仅有几个原子层厚度，这个时候普通电镜下很难观察到，而球差电镜则可以拍到这一细微的结构信息(请参见夏幼男教授的SCIENCE，349，412)。/pp　　strong如何为ACTEM准备你的样品：/strong/pp　　首先如果没有合作的实验室的帮助，ACTEM的测试费用将会是非常昂贵的。因此非常有必要在这里介绍如何准备样品。在测试之前最好尽量了解样品的性质，并将这些信息准确地告知测试者。其中我认为先用普通的高分辨TEM观察样品是必须的，通过高分辨TEM的预观察，你需要知道并记录以下几点：一、样品的浓度是否合适，目标位点数量是否足量 二、确定样品在测试电压下是否稳定并确定测试电压，许多样品在电子束照射下会出现积累电荷(导电性差)、结构变化(电子束的knock-on作用)等等 三、观察测试目标性状，比如你希望测试复合结构中的纳米颗粒的原子结构，那么必须观察这些纳米颗粒是否有其他物质包覆等，洁净的样品是实现高分辨率的基础 四、确定样品预处理的方式，明确样品测试前是否需要加热等预处理。五、拍摄足量的高分辨照片，并标注需要进一步观察的特征位点。在ACTEM测试中，与测试人员的交流非常重要，多说多问。/pp　　strong球差色差校正透射电镜：/strong/pp　　球差校正器经过多年的发展，在最新的五重球差校正器的帮助下，人类成功地将球差对分辨率的影响校正到小于色差。只有校正色差才能进一步提高分辨率，于是球差色差校正透射电镜就诞生了。我们欣赏一下放置在德国Ernst Ruska-Centre的Titan G3 50-300 PICO双球差物镜色差校正TEM (300 kV分辨小于0.5埃)以及德国乌尔姆大学的TitanG3 20-80 SALVE 低电压物镜球差色差校正TEM (20 kV 分辨率小于1.4埃)。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/04b96c4d-c6fe-40d2-85c0-b86ce091e6e8.jpg" title="4.jpg"//pp style="text-align: center "strong图4 Titan G3 50-300 PICO、TitanG3 20-80 SALVE及其矫正器/strong/p

2023年，成像技术研究成果丰硕，无论是关键器件，还是相关的新技术、新仪器研制都取得了许多令人振奋的研究成果。徐涛/纪伟团队在多色超分辨显微成像技术领域取得新突破 2023年1月，中国科学院生物物理研究所徐涛院士团队与纪伟研究员团队提出了一种基于激发谱拆分的多色超分辨成像技术（ExR-STORM）。该技术通过激发效率差异来识别不同的远红荧光探针，实现了四色单分子定位超分辨成像。ExR-STORM提供了一种单分子识别新方法，并进一步提高了单分子光谱拆分能力。成像结果表明该技术具有光谱拆分能力强、色差导致的定位误差小等优点，在细胞器互作、生物大分子共定位分析等生物研究领域具有广泛应用前景。程和平/王爱民团队开发深脑成像利器：微型化三光子显微镜2023年2月，北京大学程和平、王爱民研究团队在《自然-方法》杂志在线发表了一项最新研究成果：一款重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜能直接透过大脑皮层和胼胝体，首次实现对自由行为中小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，一举突破了此前微型化多光子显微镜的成像深度极限。从2.2克微型双光子显微镜，到空间站双光子显微镜，再到2.17克微型化三光子显微镜，程和平院士带领团队不断刷新“世界首次”的纪录。我国高端磁兼容脑PET功能成像仪器实现零突破2023年2月，中国科学院深圳先进技术研究院成功研发国内首台高清晰磁共振兼容人脑PET功能成像仪器（命名为“SIAT bPET”），实现了我国在高端磁兼容脑PET成像仪器研发方面零的突破。与国外同类商业仪器相比，SIAT bPET的效率提高近2倍，平均体分辨率提高30倍以上。同时，仪器采用了创新的电子学和磁兼容设计，使得磁共振成像对PET成像的影响几乎可以忽略不计，PET成像对磁共振成像图像信噪比的影响小于5%，满足同时开展PET/MRI成像的尖端科研需求。香港城市大学成功研制高时空分辨率电子显微镜2023年4月20日，由香港城市大学深圳福田研究院院长陈福荣教授团队研制的“高时空分辨率电子显微镜”正式发布。该成果是我国首台自有知识产权的高时空分辨率电子显微镜，也是世界上第一台同时具备低电压、场发射、扫描透射一体化模式的紧凑型电子显微镜。系统包括脉冲电子源、超快相机、分段抽气真空系统及像差校正器，团队拥有相关的知识产权并可自由设计系统，特定电子显微镜的售价有望降到目前市场同类产品六成。戴琼海院士团队开发新型双光子合成孔径显微成像术2023年5月，清华大学戴琼海院士团队在Cell期刊发表最新研究论文，首次提出了基于空间约束的多角度衍射编码，实现非相干光孔径合成；建立了双光子合成孔径显微术（2pSAM），可以实现深层组织毫秒级的亚细胞三维成像，显著降低光毒性(相当于比TPM慢1000倍以上)。2pSAM能够在哺乳动物深层散射组织中非侵入式观测大范围亚细胞级动态变化，将毫秒级三维连续观测时长从数分钟提高到数十小时，为系统性地研究大规模细胞在不同生理与病理状态下的交互作用打开了大门。西安光机所太赫兹消色差超透镜研究取得进展2023年5月，中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室在太赫兹频段可变焦消色差超透镜领域取得新进展。研究团队采用几何相位和传输相位相结合的方式，巧妙设计超透镜单元结构的排布方式与空间取向，采用单层超透镜实现了太赫兹波的宽频带聚焦，有效消除了色差现象。该成果为设计多功能消色差超透镜提供了新思路，有望进一步拓展太赫兹频段超透镜在显微成像和内窥镜等领域的实际应用。生物物理所开发冷冻结构光照明与电镜关联成像新技术2023年5月，中国科学院生物物理研究所研究团队在前期研发的冷冻光电关联成像高真空光学冷台HOPE基础上，通过引入结构光照明成像技术，成功研制了冷冻结构光照明成像系统HOPE-SIM，实现了横向优于200纳米的光学分辨率，以及优于150纳米的光镜-聚焦离子束三维关联对齐精度。HOPE-SIM通过冷冻样品杆直接衔接三束共焦光电关联成像系统ELI-TriScope，在实现高分辨三维冷冻荧光成像的同时，可以完成后续原位荧光实时监控聚焦离子束减薄全技术流程，在原位结构生物学中有巨大应用潜力。7T超高场无液氦磁共振成像系统关键技术通过鉴定2023年8月，由中国科学院电工研究所、北京大学、北京斯派克科技发展有限公司联合完成的“7T超高场无液氦磁共振成像系统关键技术”通过成果鉴定，鉴定委员会一致认为，该技术成果整体处于国际领先水平。成果面向无液氦超高场磁共振成像重大需求，开展了超导磁体传导冷却、超导匀场线圈精准调控、梯度线圈工程优化和超高场射频线圈设计优化等一系列关键技术研究，成功研制出7T超高场无液氦磁共振成像系统，并在生物体成像检测中得到应用。新方法成功将超透镜成像分辨率提高一个量级2023年8月，来自香港大学、国家纳米科学中心和英国帝国理工学院等机构的研究人员展开合作，分别从微波频段和光频段进行实验设计合成复频波的超透镜，成功将超透镜成像分辨率提高约一个量级，有望对光学成像领域产生巨大影响。该方法还可以针对不同的系统和几何形状进行定制化应用，为提高多频段光学性能、设计高密度集成光子芯片等方向提供了一条潜在途径。相关研究成果已在线发表于国际著名期刊《自然》。新一代无液氦亚3K低温扫描探针显微镜研制获进展2023年9月，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心郇庆研究员团队与高鸿钧院士团队合作，研制了一套技术就绪度为TRL8级的无液氦亚3K低温SPM系统。该系统将低频大幅震动的制冷机安装在远端的独立制冷腔体，颠覆了现有无液氦SPM近端安装制冷机的方式。经过测试验证，该设备在非接触原子力显微镜原子级分辨成像、扫描隧道谱以及非弹性电子隧道谱的性能方面，达到了与传统液氦杜瓦的湿式SPM系统相媲美的水平。西工大研发平面超分辨多色立体显微成像新成果2023年9月，西北工业大学与香港城市大学合作在平面超分辨多色立体显微成像研究中取得重要进展，相关研究成果已发表在国际著名期刊Nature Communications上。该研究以平面超振荡透镜为研究对象，提出多焦点拼接延长焦深及多波长复消色差可控优化设计方法，首次展示了荧光标记神经元细胞的多色荧光三维成像，获得了高数值孔径透镜下的大视场、消色差、长焦深远场超分辨聚焦，有望为国产化高端显微成像系统提供底层硬件解决方案，推动我国高端显微成像系统自主研发进程。国防科技大学实现反射层析激光雷达三维超分辨成像2023年11月，国防科技大学胡以华教授团队创新性提出了反射层析激光雷达三维成像技术架构，建立了激光探测的多角度多视场交叠取样、窄脉冲激光回波的高速高保真采集及图像重构融合处理方法，研制出反射层析激光雷达三维成像实验系统。本成果取得了超过同口径光学成像衍射极限的远距离小目标超分辨成像能力，其成像分辨率居激光成像领域国内外最优水平，特别是通过独创的技术手段和处理算法首次得到立体目标结构的十千米距离厘米级超分辨三维成像结果。

纯相位空间光调制器在PSF工程中的应用一、引言2014年诺贝尔化学奖揭晓，美国及德国三位科学家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner获奖。获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”，从此人们对点扩散函数 (PSF) 工程的认识有了显着提高。Moerner 展示了 PSF 工程与 Meadowlark Optics SLM 的使用案例，用于荧光发射器的超分辨率成像和 3D 定位。 PSF工程已被证明使显微镜能够使用多种成像模式对样本进行成像，同时以非机械方式在模式之间变化。这允许对具有弱折射率的结构进行成像，以及对相位结构进行定量测量。 已证明的成像方式包括：螺旋相位成像、暗场成像、相位对比成像、微分干涉对比成像和扩展景深成像。美国Meadowlark Optics 公司专注于模拟寻址纯相位空间光调制器的设 计、开发和制造，有40多年的历史，该公司空间光调制器产品广泛应用于自适应光学，散射或浑浊介质中的成像，双光子/三光子显微成像，光遗传学，全息光镊(HOT)，脉冲整形，光学加密，量子计算，光通信，湍流模拟等领域。其高分辨率、高刷新率、高填充因子的特点适用于PSF工程应用中。图1. Meadowlark 2022年蕞新推出 1024 x 1024 1K刷新率SLM二、空间光调制器在PSF工程中的技术介绍在单分子定位显微镜（SMLM）中，通过从相机视场中稀疏分布的发射点来估计单个分子的位置，从而克服了分辨率的衍射限制。可实现的分辨率受到定位精度和荧光标签密度的限制，在实践中可能是几十纳米的数量级。有科研团队已经将这种技术扩展到三维定位。通过在光路中加入一个圆柱形透镜或使用双平面或多焦点成像，可以估算出分子的轴向位置。光斑的拉长（散光）或光斑大小的差异（双平面成像）对轴向位置进行编码。将空间光调制器（SLM）与4F中继系统结合到成像光路中，可以设计更广泛的点扩散函数（PSF），为优化显微镜的定位性能提供了可能。利用空间光调制器（SLM）对荧光显微镜进行校准，可以建立一个远低于衍射极限的波前误差，SIEMONS团队就利用Meadowlark空间光调制器实现了高精度的波前控制。原理证明和实验显示，在1微米的轴向范围内，在x、y和λ的精度低于10纳米，在z的精度低于20纳米。对这篇文献感兴趣的话可以联系我们查阅文献原文《High precision wavefront control in point spread function engineering for single emitter localization 》下面我们来具体看看是如何应用的，以及应用效果如何。图2. A）SLM校准分支和通过光路的偏振传输示意图。额外的线性偏振滤波器没有被画出来，因为它们与偏振分光器对齐。B）相机上的强度响应作为λ/2-板不同方向α的SLM的相位延迟的函数。C) 光学装置的示意图。一个带有SLM的中继系统被添加到显微镜的发射路径中（红色），一个单独的SLM校准路径（绿色）被纳入发射中继系统中。这允许在实验之间进行SLM校准。BE：扩束器，DM：分色镜，L：镜头，LPF：线性偏振滤镜，M：镜子。OL：物镜，PBS：偏振分光镜，TL：管镜。光路如上图2所示，包括一台尼康Ti-E显微镜，带有TIRF APO物镜（NA = 1.49，M = 100），一个200毫米的管状镜头，一个带有SLM的中继系统被建立在显微镜的一个出口端口。中继系统包括两个消色差透镜，一个向列型液晶空间光调制器（LCOS）SLM（Meadowlark，XY系列，512x512像素，像素大小=15微米，设计波长=532纳米）和一个偏振分光器，用于过滤未被SLM调制的X偏振光。di一个消色差透镜在SLM上转发光束。第二个中继镜头确保在EMCCD上对荧光物体进行奈奎斯特采样。显微镜配备了一套波长为405nm、488nm、561nm和642nm的合束激光器。 这个配置增加了一个用于校准SLM的第二个光路。这个空降光调制器校准光路是为测量入射到SLM上的X和Y偏振光之间的延迟差而设计的，为了测量某个SLM像素的调制，需要将SLM映射到校准路径的相机上。这种映射是通过在SLM上施加一个电压增加的棋盘图案来获得的。平均捕获的图像和没有施加电压时的图像之间的差异被用作角落检测算法（来自Matlab - Mathworks的findcheckerboard）的输入，以找到角落点。对这些点进行仿生变换，并用于找到对应于每个SLM像素的CMOS像素。图3. SLM校准程序。A) 单个SLM像素的测量强度响应作为应用电压的函数。每一个极值都对应于等于π的整数倍的相位变化，并拟合一个二阶多项式以提高寻找极值的精度。强度被分割成四个部分，它们被缩放为[0 1]。这个归一化的强度（B）被转换为相位（C），并反转以创建该特定电压段和像素的LUT（D）。E）20个随机选择的SLM像素的归一化强度响应，显示像素间的变化。F) 测量的波前均方根误差是校准后立即使用校准LUT的相位的函数，45分钟后，以及制造商提供的LUT。G) 在不同的恒定相位下，用于成像光路的SLM部分的LUTs。暗点表示没有3个蕞大值的像素。H) 测量的平均相位和预定相位之间的差异作为预定相位的函数。 图3解释了SLM像素的校准程序。首先，以256步测量作为应用电压函数的强度响应，产生一连串的蕞小值和蕞大值，它们对应于π或2π的迟滞。在被照亮的SLM平面内的所有像素似乎有三个蕞大值，这意味着总的相位调制为4π或1094纳米。这些极值出现的电压是通过对极值附近的三个点进行拟合抛物线来找到的，这增加了精度，并充分利用了SLM的16位控制。然后，强度被分为四段，用公式（11）的逆值对这些段进行缩放并转换为相位。相位响应被用来为每个SLM像素构建一个单独的查找表（LUT），以补偿SLM的非均匀性。LUT参数在SLM上平滑变化，并与肉眼可见的法布里-珀罗条纹大致对应，表明相位响应的差异是由于液晶层厚度的变化造成的。额外的像素与像素之间的变化可能来自底层硅开关电路的像素与像素之间的变化。完整的校准需要大约5分钟（在四核3.3GHz i7处理器上的3分钟扫描和2分钟计算时间），但原则上可以优化到运行更快。实验结果：图4 测量的PSF与矢量PSF模型拟合之间的PSF比较。G-I）平均测量的PSF是由大约108个光子携带的信号通过上采样（3×）和覆盖所有获得的斑点编制而成。比例尺表示1μm。 图4显示PSF模型的预测结果。通过这种方式，实验的PSF是由∼108个光子的累积信号建立起来的。实验和理论上的矢量PSF之间的一致性通常是非常好的，甚至在蕞大的离焦值的边缘结构也是非常匹配的。剩下的差异，主要是光斑的轻微变宽，是由于入射到相机上的光的非零光谱宽度，由于发射光谱的宽度和四带分色器的带通区域的宽度。边缘结构中也有一个小的不对称性，这可能是由光学系统中残留的高阶球差造成的。 所有工程PSF的一个共同特点是，与简单的二维聚焦斑点相比，它们的复杂性必须在PSF模型中得到体现，该模型被用于估计三维位置（可能还有发射颜色或分子方向）的参数拟合算法。简化的PSF模型，如高斯模型、基于标量衍射的Airy模型、Gibson-Lanni模型，或基于Hermite函数的有效模型都不能满足这一要求。一个解决方案是使用实验参考PSF，或用花样拟合这样的PSF作为模型PSF，或者使用一个或多个查找表（LUTs）来估计Z-位置。矢量PSF模型也可以用于复杂的3D和3D+λ工程PSF。众所周知，矢量PSF模型是高NA荧光成像系统中图像形成的物理正确模型。复杂的工程PSF的另一个共同特点是对扰乱设计的PSF形状的像差的敏感性，并以这种方式对精度和准确性产生负面影响。为了实现精确到Cramér-Rao下限（CRLB），即无偏估计器的蕞佳精度，光学系统的像差水平应该被控制在衍射极限（0.072λ均方根波前像差），这个条件在实践中往往无法满足。因此，需要使用可变形镜或为产生工程PSF而存在的SLM对像差进行校正。自适应光学元件的控制参数可以使用基于图像的指标或通过测量待校正的像差来设置。后者可以通过基于引入相位多样性的相位检索算法来完成，通常采用通焦珠扫描的形式。这已经在高数值孔径显微镜系统、定位显微镜中实现，并用于提高STED激光聚焦的质量。三、PSF应用对液晶空间光调制器的要求1.光利用率 对于这个应用来说，SLM将光学损失降到蕞低是很重要的。PSF工程使用SLM来操纵显微镜发射路径上的波前。在不增加损失的情况下，荧光成像中缺乏信号。使用具有高填充系数的SLM可以蕞大限度地减少衍射的损失。 Meadowlark公司能提供标速版95.6%的空间光调制器，分辨率达1920x1200，高刷新率版像素1024x1024，填充因子97.2%和dielectric mirror coated版本（100%填充率）。镀介电膜版本的SLM反射率可以做到100%，一级衍射效率可以做到98%。高分辨率能在满足创建复杂相位函数的同时，能够提升系统的光利用率。2.刷新率（蕞高可达1K Hz）高速度可以实现实时的深层组织超分辨率成像。可见光波段蕞高可达1K Hz刷新速度（@532nm）。3.分辨率（1920x1200） 高分辨率的SLM是创建三维定位所需的复杂相位函数的理想选择，如此能够对每个小像元区域的光场进行自由调控。 上海昊量光电作为Medowlark在中国大陆地区总代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于Meadowlark SLM有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。欢迎继续关注上海昊量光电的各大媒体平台，我们将不定期推出各种产品介绍与技术新闻。 关于昊量光电：昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

「纳境科技」成立于2020年，是一家专注于超表面光学器件设计与制造的科技企业。公司以超表面光学与半导体工艺相结合为基础，为光学行业提供轻、薄、高效的新一代光学元件。目前产品主要有超透镜和光谱仪两类，应用于机器人、智能手机、XR、自动驾驶、安防监控等领域。超表面光学能够将微观结构的精密设计与光学性质的精细调控结合在一起，操控光的传播，从而实现各种各样的光学功能。「纳境科技」CEO龚永兴介绍，以超透镜为例，随着消费电子的升级，对于产品的重量、厚度、平整度、效率、温漂等方面都提出更高的要求。超透镜就是基于超表面技术，利用微纳工艺和介质材料研发而成的透镜。它颠覆了传统光学器件中繁琐的透镜组，以微米级的厚度实现了原来几毫米甚至厘米级的透镜功能，并且集多个光学元件功能于一身，大幅减小成像系统的体积、重量，使结构简化、性能优化。“在光谱仪方面，行业最大的痛点就是形态大，产品贵，一台好的光谱仪要数万到数十万不等”，而「纳境科技」利用超表面阵列对光的调制作用研制了新形态的微型光谱仪。相较于传统光谱仪，超表面光谱仪具有体积极小、成本极低、台间差小等优势，可广泛应用于手机、环保、机器人传感等领域。微型光谱仪在智能手机上的应用，意味着消费者在日常生活中凭借手机可以实现简单的测量和检测，比如检验食品和药物的成分是否安全，检测皮肤状况，判断食物的成分组成以及环境污染等等。此外，「纳境科技」为大量客户提供设计方案，积累了大量的微结构设计数据，用于支持光学器件设计，现已具备大视场衍射器件设计技术、近红外消色差设计技术以及多波段成像光谱方案设计技术。「纳境科技」团队现有40余人，研发人员占比75%。核心创始团队来自浙江大学、麻省理工学院等科研院所，平均拥有10年以上微纳光子器件和光学芯片的设计、制备经验。创始人林宏焘是麻省理工学院博士后，主攻产品战略、设计与工艺集成。首席科学家马耀光在北大、加州大学、科罗拉多大学从事博士后研究。CEO龚永兴曾任上市公司副总经理，拥有丰富的运营管理和战略设计经验。目前，「纳境科技」超透镜产品主要包括成像、DOE、光束整形等产品，目标应用于机器人、手机、XR等领域。公司透露称，其超透镜相关产品已经拿到订单并处于样品测试阶段，预计二季度可以实现量产；微型光谱仪产品预计在明年可以实现量产。龚永兴表示，当前「纳境科技」有多款应用于不同场景的产品处于在研状态，未来超透镜所在波段也会从现在的近红外向可见光拓展。公司现已启动新一轮融资，资金计划用于产品研发与产能建设。

光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠，研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此，能生产高端光刻机的厂商非常少，到最先进的EUV光刻机就只剩下ASML。据ASML之前公布资料显示，ASML 是全世界唯一一家使用极紫外EUV光源的光刻机制造商。EUV光源波长只有13.5 nm（接近X射线水平），远大于DUV光刻机的193nm，目前用于台积电最先进的5 nm生产线。相比之下，国内光刻机厂商则显得非常寒酸，处于技术领先的上海微电子装备有限公司已量产的最先进的SSA600/20型号前道光刻机采用了ArF准分子光源，即深紫外DUV光刻机，光刻分辨率只有90 nm。有消息称上海微电子即将于2021年，也就是几个月之后会交付首台国产的分辨率达28 nm的光刻机，目前国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。随着贸易战的愈演愈烈，美国对华为的打压也蔓延到了半导体领域，国内先进光刻机采购遭遇重大阻力。同时由于《瓦森纳协定》的限制，即使突破了技术，能够制造先进光刻机，其核心零部件的进口也可能会受到限制。针对于此，去年中科院院长白春礼接受采访时表示：“未来中科院将集结全院之力攻克光刻机、关键材料等重点技术，帮助国内科技企业摆脱被西方国家卡脖子的命运。”实际上此前我国已经对光刻机的零部件进行了大量的技术公关，去年小编也盘点了02专项中光刻机核心零部件研发进展【国产光刻机及关键核心零部件研发进展 】。而最近国内再次取得了新的技术进步，小编特对其进行盘点。中科院物理研究院国内第一台高能同步辐射光源设备问世6 月 28 日上午，由国家发展改革委立项支持、中国科学院高能物理研究所承建的高能同步辐射光源（HEPS）完成了加速器设备电子枪的安装，这是 HEPS 首台安装的科研设备，是加速电子产生的源头。为 HEPS 提供技术研发与测试支撑能力的先进光源技术研发与测试平台（PAPS）同期转入试运行，超导高频及低温、精密磁铁测量、X 射线光学检测等设备开机运转。接近光速运动着的电子或正电子在改变运动方向时放出的电磁波叫做辐射波，因为这一现象是在同步加速器上发现的，所以称为同步辐射。这种电子的自发辐射，强度高、覆盖的频谱范围广，可以任意选择所需要的波长且连续可调，因此成为一种科学研究的新光源。高能同步辐射光源将成为中国首个第四代同步加速器光源，它也将成为世界上仅有的几个此类装置之一。它将使用更先进的，被称为 “多弯消色差透镜” 的磁铁阵列，从而获得亮度更大的光束。同步辐射有可能被用作强X射线源和精细可调谐X射线源，进而用于衍射、光谱、成像以及其他用途,未来也可能用于光刻EUV光源的产生。国内首台光镜镀膜设备投用中科科仪旗下的中科科美也传来佳讯，其研制的直线式劳埃透镜镀膜装置及纳米聚焦镜镀膜装置于2021年6月28日正式投入使用。据了解，中科科仪推出的镜镀膜装置可满足大多数物理镜头对膜层制备的工艺需求。诸如聚焦镜、单色镜、劳埃镜、纳米聚焦镜以及用于EUV光刻机当中的光镜头。与DUV不同，EUV用的是13.5nm的光波长，无法透过目前用的透镜材料，因此EUV系统为全反射。包括EUV的光罩（掩模）也是用反射结构。由于EUV光刻镜头是面向更高制程、更多数量的硅基晶体管芯片，EUV光刻机对镜头镜面光洁度的要求极高，即镜面光洁度不得超过50皮米。中科科仪投用的真空镀膜设备能够将膜厚精度控制在0.1纳米（100皮米）以内，实现高精度纳米量级万层镀膜工艺，适用于光刻机镜头的制备，一定程度上能够降低国产设备厂商在光刻镜头项目中面临的压力，加速国产半导体厂商在光刻镜头项目中的进展。上海微系统所实现片上亚纳米量级的超灵敏位移传感近日，中国科学院上海微系统所信息功能与材料国家重点实验室硅光子课题组研究员武爱民团队、深圳大学教授袁小聪、杜路平团队及英国伦敦国王学院教授Anatoly V. Zayats课题组合作，在硅衬底上提出了基于布洛赫表面光场的非对称传输特性实现超灵敏位移测量的方法，并实现了亚纳米级的位移传感。光学手段为精密位移测量提供了非接触的方案，可实现高灵敏度、高分辨率的位移检测，在纳米尺度位移传感、半导体技术及量子技术等领域具有重要应用。EUV光刻机由于光刻制程先进，其对对准精度的要求也非常高，而该工作利用纳米尺度的狭缝实现了布洛赫表面波的非对称传输，通过连续改变光与狭缝的相对位置，在实验上实现了对于位移的精确测量，灵敏度可达0.12 nm⁻¹，分辨率和量程达到8 nm和300 nm。该研究为纳米测量及超分辨显微提供了新的物理原理，并为超灵敏的位移测量提供了精巧的微型化方案。华卓精科双工件台可用于65nm以下制程此前，由北京华卓精科科技股份有限公司和清华大学联合研发的首台国产干式光刻机双工件台产品完成测试，移机交付整机单位进入光刻机联合调试阶段。工件台是光刻机产品平台的核心主体，搭载不同曝光光学系统和光源可形成全系列光刻机。华卓精科官网显示，其光刻机双工件台打破了ASML公司在工件台上的技术垄断，成为世界上第二家掌握双工件台核心技术的公司。华卓精科作为我国在该领域的杰出代表企业，目前与清华大学的专业团队进行合作，共同研制出的双工件台，其技术水准完全可以与阿斯麦相提并论，实力不相上下，据了解，上海微电子制造的28nm光刻机，其中利用的就是华卓精科的双工件台。该双工件台的精度可以达到1.7nm，主要被应用在65nm以下的芯片制程，它的出现预示着我国在该领域技术的进步、打破西方国家的封锁，实现自主化生产。据业内媒体消息披露，上海微电子将于2022年前交付第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。这意味着我国的先进光刻机已经实现了技术突破，但可以实现更高制程的EUV光刻机仍然任重而道远。而光刻机零部件的不断突破，为国产替代再填助力。“我们从古以来，就有埋头苦干的人，有拼命硬干的人，有为民请命的人，有舍身求法的人，……虽是等于为帝王将相作家谱的所谓"正史"，也往往掩不住他们的光耀，这就是中国的脊梁……”伴随着科研人员的“负重前行”，相信不久的将来必能继续传出好消息，完成半导体设备的拼图。扫描下方二维码，加入半导体行业交流群

2015年12月10日，英国豪迈的眼科玻璃透镜品牌沃爱康光学公司发布了Volk?1一次性直接成像囊膜和虹膜切开镜片，能在激光手术中实现高分辨率成像。在Volk1镜片中，沃爱康生产的光学器件减少疾病传播，无需再次处理，兼具品质及一次性无菌镜片的安全与便捷。沃爱康最新研发的Volk1一次性直接成像囊膜和虹膜切开镜片。为了减少疾病传播，监管机构和医院组织正越来越多地要求使用一次性医疗设备（如果可用），而不是回收可重复使用的医疗设备。Volk1镜片消除了传染病交叉感染的可能性以及繁琐昂贵的再次处理程序。设备、劳动力以及妥善处置与处理可重复使用的医疗设备有关的有机溶剂消毒剂的费用超出了一次性医疗设备的费用。Volk1囊膜切开镜片的放大倍率为1.57x，激光光斑为0.63x，因此激光束可以精确地分布在囊袋中。对于激光虹膜切开手术，Volk1虹膜切开镜片可以在1.70x的放大倍率下通过周边虹膜激光光斑为0.58x的高放大倍率成像。Volk1囊膜和虹膜切开镜片以十对为一组，在盒子中进行预先消毒，然后单独密封在特维强袋中。沃爱康公司在有限时间内免费提供镜片样品包。Volk1一次性直接成像囊膜和虹膜切开镜片最先在美国的俄亥俄州曼托市投产，更多关于此镜片的信息，请索取免费样品包，或直接向沃爱康公司致电010-51261868，或发邮件至maggie.bai@halma.cn。关于沃爱康和英国豪迈：沃爱康光学公司（Volk Optical）是眼科诊断和治疗用非球面眼科镜片以及便携式诊断成像设备领域的业界领军企业。公司凭借玻璃镜头结构以及双面非球面的专利技术实现了最高分辨率成像，并为精确诊断、治疗和外科手术提供最佳立体影像。沃爱康公司的便携式电子数码显像设备为眼科、验光以及一般医学的未来奠定了基础。公司总部位于美国俄亥俄州曼托市，其代表办事处和经销商遍布全球。沃爱康是英国豪迈（Halma）的子公司，隶属于豪迈的医疗设备事业部。1894年创立的英国豪迈如今是安全、医疗、环保产业的投资集团，伦敦证交所中唯一在过去30多年股息年增长5%的上市公司。集团在全球拥有5000多名员工，近50家子公司，在中国的上海、北京、广州、成都和沈阳设有区域代表处，且在上海、北京、保定、深圳等地建立了多家工厂。

白内障指眼球内晶状体混浊，眼睛就像蒙上一层霭，致使视力模糊的一种疾病。通常治疗方式会采用外科手术摘除混浊的晶状体，但患者需要佩戴很厚的眼镜或隐形眼镜。近年来，越来越多的白内障手术在摘除晶状体后，会植入直径约6 mm的眼内透镜。眼内透镜会长年保留在眼内，因此，需要严格把控眼内透镜的材质纯度。此次实验测定了常用的丙烯材料眼内透镜中的6种成分。 表1. 成分名称和眼内透镜作用 图1. 混合样品（成分A与成分D浓度为100 mg/L，其他成分为10 mg/L）色谱图 表2. 测定条件 表3. 流动相梯度程序 图2. 样品制备步骤ü　使用梯度分析法，成功实现丙烯材料眼内透镜中的6种成分的分离。 ü　成分D具有宽分子量分布，可检测到3个峰。ü　制备各成分浓度分别为1, 10, 20, 40 mg/L的样品，得到的线性均为1.000。关于日立液相色谱仪的详情，请见链接：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/Product-C0102-0-0-1.htm关于日立高新技术公司：日立高新技术公司，于2013年1月，融合了X射线和热分析等核心技术，成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术，精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新，因此公司变为日立高新的子公司，同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学，扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，产品线更丰富的日立高新技术集团，将继续引领科学领域的核心技术。

首先介绍一下医用光学显微镜，它在很多的校园里用于教学科学研究，它的结构非常的匀称，显微镜的即体非常的稳定和刚性，整体上下是一体化结构，在电压方面，可以自我适应110伏特-220伏特的电压，无限远无应力物镜，提供像质更好，它能够提供给使用者非常清晰非常美观的微观世界。而且它的偏光载物台是专业的金属设置，转动、操作舒适，可以任意旋转，使用是非常方便的。　　显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。　　（一）、物镜　　物镜是决定显微镜性能的zui重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。　　1、物镜的分类　　物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。　　根据放大倍数的不同可分为 低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。　　根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。（所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所成的像与原物在颜色上的差别）　　（消除色差（当不同波长的光线通过透镜的时候，它们折射的方向略有不同，这导致了成像质量的下降）　　2、物镜的主要参数：　　物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。　　①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。　　显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。　　②、数值孔径也叫镜口率，简写N• A 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。　　③、工作距离是指当所观察的标本zui清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位 mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm 。　　3、物镜的作用是将标本作*次放大，它是决定显微镜性能的zui重要的部件——分辨力的高低。　　分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离（所能分辨开的两个物点间的zui小距离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处，正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，这个0.073mm的数值，即为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力越高，也就是表示它的性能越好。　　显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的。　　那么医用光学显微镜到底在哪些领域有所应用呢？适合电子、地质、矿产、冶金、化工和仪器仪表等行业，在这些行业领域中，用于观察透明、半透明或不透明的物资,例如金属陶瓷、集成块、印刷电路板、液晶板、薄膜、纤维、镀涂层以及其它非鑫属材料，除此之外，也适合医药、农林、*、学校、科研部门作观察分析用。透反射式矿相显微镜不仅能实时观察动态图像，还能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。透反射式矿相显微镜广泛应用于生物学、细胞学、组织学、药物化学等研究工作。如果医用光学显微镜物象不在视野中心，可移动玻片，将所要观察的部位调到视野范围内。（注意移动玻片的方向与视野物象移动的方向是相反的）。如果视野内的亮度不合适，可通过调整光圈的大小来调节，如果在调节焦距时，镜台下降已超过工作距离（5.40mm）而未见到物象，说明此次操作失败，则应重新操作，切不可心急而盲目地上升镜台。

近期，中国科学院上海天文台陕欢源课题组和上海交通大学物理与天文学院张鹏杰课题组合作，基于目前国际上最先进的千平方度巡天（Kilo-Degree Survey，KiDS）数据和Planck卫星宇宙微波背景辐射弱引力透镜（CMB lensing）数据，探究了利用二者的交叉关联限制宇宙学，并首次在这一结果中完整考虑扣除来自星系内秉指向性（intrinsic alignment，IA）带来的污染。5月16日，相关研究成果发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上。弱引力透镜是暗物质宇宙演化的唯一无偏探针，在限制宇宙学、大尺度结构演化、暗能量模型等方面具有其他观测手段无法替代的优势。弱引力透镜描述了光线因相对论效应在弱引力场中产生偏折，而对应光源即会在观测者眼中发生形变而偏离原本形状。通过对这一形变效应的观测，即可推测出光源和观测者之间的引力场分布或物质分布，从而更深入地理解宇宙成分性质和宇宙大尺度结构的演化规律（图1）。天文学家认为，使用星系形状因弱引力透镜的形变（剪切场，shear）和CMB光子因弱引力透镜的形变（汇聚场，convergence）的交叉关联，可以有效避免一些系统误差的影响，更好地提取出宇宙学信息。这一交叉关联自2015年首次被观测到以来，已被多项研究工作使用不同数据得以验证。然而，这一信号的处理仍存在一些简单的假设，而这些假设在未来的观测中可能会被打破。上海天文台博士姚骥提出，星系内秉指向性IA即星系在被弱引力透镜扭曲之前的形状，对这一交叉关联信号的影响一般均基于一些假设，而这些假设的正确性值得更深入探讨。本研究总结了过去八年对这一信号所有的处理方法（图2），其中忽略IA的处理方法以橙色线段标注，考虑了IA的影响但对IA的模型和参数进行了很强的假设的工作以绿色线段标注。为了弥补这方面探索的缺失，研究利用星系内秉指向性和弱引力透镜信号在光路上是否具有对称性这一特征，使用自修正的方法分离并扣除KiDS数据中星系内秉指向性（IA）的影响，并验证了IA导致的这一系统误差在如今的数据中已拥有一定的影响，约合0.5σ，超出无偏宇宙学0.31σ的要求。而这一影响在即将到来的第四代弱引力透镜巡天中将会随着统计误差的缩小而极速放大。本研究所使用的全新的IA自修正方法是在弱引力透镜宇宙学的首次应用。这一新方法为宇宙学研究提供了除模型拟合、模拟数据验证等传统的手段之外，直接从测光巡天数据中提取IA并消除其宇宙学影响的方法，也是目前唯一基于对称性的IA修正手段。研究显示，通过大量的基于模拟数据和观测数据的自洽性检验，自修正方法能够很好的减少IA对宇宙学信号的污染，且通过打破简并现象，保持了观测对宇宙学的限制力。上海天文台研究员陕欢源表示，本研究的重要意义体现在通过大量验证、完善了扣除方法的方式对IA进行了更为翔实的研究，同时本研究使用了独立于其他方法的、全新的自修正扣除方法，首次在测光巡天数据中从对称性的角度提取并扣除IA污染。这种全新的扣除方法也可以扩展到许多其他宇宙学研究上。陕欢源还补充道，本次从星表到宇宙学的研究，在工程实现方面也具有重要意义，期望后续在我国自主研发的空间站工程巡天望远镜（CSST）上开展相关的应用研究。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。图1.弱引力透镜示意图。左上角的星系发出的光线如果沿蓝色直线传播到望远镜处被我们观察到，则呈现出左下蓝色框中的图景。而实际上光线的传播会被途经的物质的（中上部）引力场所扭曲，以黄色光路传播。对应地，观测到的星系形状也会呈现相应的扭曲，如右下黄色框中所示。从蓝色框到黄色框中星系图像发生的形变，可以用来研究光路经过的物质分布。图2.使用IA自修正方法与之前结果获得的引力透镜幅度的对比（幅度为1表示和Planck宇宙学吻合）。本研究的三个主要结果：使用IA自修正方法扣除IA、完全忽略IA的存在、不使用IA自修正也不对IA进行强的假设，在图中以蓝色呈现。本研究中和IA的物理本质无关的一些对数据、模型、处理方式的选择所造成的差异，以红色呈现。对之前工作的总结以橙色（忽略IA）和绿色（对IA有强假设）呈现，其中橙色做法对应蓝色“ignore IA”，未能扣除IA的污染，绿色做法如果不对IA进行强假设，则误差棒会像蓝色“IA w/o SC”的情况一样显著增大。

一、采购项目名称：宁波海洋研究院采购红外折射率测量仪及中波红外干涉仪项目二、项目编号：CBNB-20221203三、公告期限：2022年5月31日至2022年6月8日止四、采购组织类型：分散采购委托代理五、采购方式：公开招标六、招标项目概况（货物名称、数量、简要技术要求、采购预算/最高限价）：品目号货物名称数量简要规格描述采购预算/最高限价一红外折射率测量仪1台用于测量光学材料的折射率特性，具体详见招标文件450万元二中波红外干涉仪1台用于红外玻璃均匀性检测，球面、非球面以及自由曲面等面型透镜加工精度检测，具体详见招标文件250万元

2011年9月7日报道 德国马尔堡大学将与德国塑料中心合作研究用于太赫兹和亚毫米波的新聚合物透镜。这种透镜可以改进图像质量，并降低材料和生产成本。 太赫兹和微波系统在过去二十年发展迅速，相关技术已经逐渐成熟，近年来更出现了一些创新性技术，如低成本塑料光学技术。新项目将开发以聚合物和二氧化钛或氧化铝粉末等添加物的混合物为基础的太赫兹透镜。

据美国航空航天局(NASA)官网报道，NASA喷气推进实验室(JPL)与加州理工学院研究人员合作开发了一种超薄光学透镜，通过“元表面”(metasurface)技术实现对光路的控制，可应用于先进显微镜、显示器材、传感器、摄像机等多种仪器，使光学系统集成度大大提高，并使透镜制造方式产生革命性变化。　　这种透镜的“元表面”由硅晶阵列组成，单个硅晶的横截面为椭圆形。通过改变硅晶的半径与轴向，可以改变通过光线的相位与偏振性，从而使光路弯曲，实现聚焦。传统的光学系统由多组玻璃镜片组成，每个镜片都要求非常精密的制造工艺 而这一新技术可以采用标准的半导体制造工艺，将厚度仅为微米级的“元表面”相互叠加，即可获得所需的光学系统，可以像半导体芯片一样实现大规模批量化自动制造。　　该研究团队正与企业伙伴进行合作，使这一技术进一步商业化。这一项目还获得了美国能源部与国防部高等研究计划局(DARPA)的资助。

1. 前言　 使用紫外分光光度计测定固体样品时，会用到积分球。积分球的种类繁多，有不同的尺寸、形状、涂层材质。日立紫外可见近红外分光光度计UH4150具有多种积分球检测器，可以满足不同样品的测量需求。图1 日立UH4150及其丰富附件这里以透镜测定为例，介绍标准积分球和全积分球。 2. 积分球结构标准积分球的内壁涂层为BaSO4，副白板的材质为Al2O3。它不但可以测定透过率，还可以测定全反射率和漫反射率。全积分球的副白板位置处无开孔，其内层材质同样为BaSO4。因此，全积分球不能测定全反射率和漫反射率。图2 标准积分球和全积分球的结构 3. 透镜的测定实例当测定如透镜类的样品时，其透射光束会在积分球内发生较大变化，若使用标准积分球时，透射光会从积分球背面的副白板溢出，并由副白板和积分球内壁反射。如图3所示，由于Al2O3和积分球内层BaSO4的反射率不同，因此基线校正(仅通过副白板反射校正)和样品测定时的光学条件不同，无法得到正确的测光值。图3 Al2O3和BaSO4的反射光谱详细信息请点击：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/s930350.htm 4. 总结 日立提供多种积分球，包括全积分球和标准积分球，以及开口倾角不同的标准积分球等，满足多种样品的精确测定。拨打400-830-5821，联系我们。