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人心中的成見是一座山!場發(fā)射電鏡從“大而復雜”到“小而強大”

人心中的成見是一座山!場發(fā)射電鏡從“大而復雜”到“小而強大”
復納科技  2025-02-12  |  閱讀:546

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在電子顯微鏡領(lǐng)域,場發(fā)射電鏡一直被視為高端科研儀器的代表。長期以來,落地式場發(fā)射電鏡以其龐大的體積、復雜的結(jié)構(gòu)和昂貴的價格,在科研工作者心中樹立起了一座難以逾越的高山。這座高山不僅代表著技術(shù)的巔峰,更折射出人們心中根深蒂固的“成見”:高端儀器就必須是龐然大物,精密設(shè)備就注定與便攜無緣。

 

part.01 成見的形成:場發(fā)射電鏡的“龐然大物”印象

 

落地式的設(shè)計確實滿足了早期場發(fā)射電鏡的技術(shù)需求。龐大的真空系統(tǒng)、復雜的電子光學系統(tǒng)、精密的樣品臺等部件,都需要充足的空間來布置。這種設(shè)計理念在特定歷史階段具有合理性,但也無形中固化了人們的思維模式。

 

 

科研工作者對大型儀器的依賴心理日益加深。實驗室以擁有大型場發(fā)射電鏡為榮,研究人員將操作復雜儀器視為專業(yè)能力的體現(xiàn)。這種心理進一步強化了“大即是好”的成見。

 

part.02 突破成見:臺式場發(fā)射電鏡的技術(shù)革新

 

隨著科技的進步,場發(fā)射電鏡迎來了革命性突破,早在 2018 年,歷時 6 年的研發(fā),飛納電鏡便推出全球首臺桌面式場發(fā)射掃描電鏡。先進的真空系統(tǒng)和能譜一體化設(shè)計實現(xiàn)了小型化,智能操作界面簡化了操作流程。這些技術(shù)創(chuàng)新證明:性能與體積并非必然相關(guān)。

 

臺式場發(fā)射掃描電鏡的出現(xiàn)徹底顛覆了傳統(tǒng)認知,它不僅體積小巧,更能提供媲美大型儀器的性能指標。操作簡便性大幅提升,人人都可以操作,維護成本顯著降低。這些優(yōu)勢正在改變科研工作和企業(yè)研發(fā)的方式,在日益競爭激烈的市場環(huán)境下,進一步加速研發(fā)進程。

 

 

01 場發(fā)射電鏡也可以不受場地限制,安裝靈活

 

如今臺式場發(fā)射的問世,使得場發(fā)射電鏡不再受場地限制,高樓層或者產(chǎn)線旁都可以安裝,無需實驗室的改造,無需再額外購置減震臺和磁屏蔽裝置。這使得它能夠適應(yīng)各種實驗室條件,大大提高了儀器的適用范圍。例如,在一些小型實驗室或高樓層實驗室,臺式場發(fā)射電鏡可以輕松安裝并快速搬遷,而落地式電鏡則可能因空間限制而無法安裝,而搬遷往往變得非常困難,且需要巨額搬遷成本。

 

放置于 7 樓的飛納臺式場發(fā)射電鏡

不需要減震臺和磁屏蔽系統(tǒng)

02 場發(fā)射電鏡也可以如“智能手機”般簡單快捷操作

 

臺式場發(fā)射電鏡,任何人都能快速上手操作,如操作“智能手機”一般。進樣防呆設(shè)計,操作界面簡單直觀,不用擔心因誤操作而損壞儀器。這種設(shè)計不僅降低了操作難度,還提高了儀器的使用安全性,以及設(shè)備的利用率,使得更多的科研人員能夠輕松上手,無需長時間的專業(yè)培訓和排隊預(yù)約。即使是沒有豐富操作經(jīng)驗的研究生,也能在短時間內(nèi)掌握儀器的基本操作,快速投入到實驗研究中。

 

 

飛納電鏡采用限高設(shè)計,超過高度的樣品無法放入電鏡,避免誤操作的發(fā)生,保證了設(shè)備內(nèi)部探測器的安全。

 

 

飛納電鏡采用限高設(shè)計,超過高度的樣品無法放入電鏡,避免誤操作的發(fā)生,保證了設(shè)備內(nèi)部探測器的安全。

 

03 操作電鏡像沖泡一杯咖啡一樣簡單、快速

臺式場發(fā)射電鏡具有獨特的三級真空設(shè)計,標配 15 秒快速抽真空功能。裝樣品杯 > 關(guān)艙門 > 15 秒抽真空 > 40 秒成像, 只需 4 步,數(shù)秒就便可以獲取圖像,不需要復雜的參數(shù)調(diào)節(jié),操作電鏡就像沖泡一杯咖啡一樣簡單、快速。對含有大量氣體的泡沫狀、凍干水凝膠樣品,無需真空交換艙,仍可 30s 快速成像。

 

 

這一特點大大縮短了樣品準備和觀察的時間,提高了工作效率。在實際應(yīng)用中,研究人員可以更快地獲取樣品的微觀結(jié)構(gòu)信息,從而加快實驗進度和科研成果的產(chǎn)出。

 

04 臺式場發(fā)射的分辨率可以滿足絕大部分測試需求,且任何人都可以拍出高質(zhì)量圖片

 

傳統(tǒng)的落地場發(fā)射電鏡拍出高質(zhì)量圖片,往往需要天時(電鏡型號配置高)、地利(場地震動和磁場環(huán)境嚴格達標)、人和(專業(yè)的操作人員),才可以拍出高質(zhì)量圖片。飛納臺式場發(fā)射,任何人都可以拍出高質(zhì)量圖片,且可以重現(xiàn)結(jié)果。臺式場發(fā)射電鏡的分辨率能夠滿足絕大部分測試需求,這意味著在許多科研領(lǐng)域,臺式場發(fā)射電鏡完全可以替代傳統(tǒng)的落地式電鏡,快速提供高質(zhì)量的結(jié)果。

 

腐蝕后的高溫合金 50,000x

納米材料 100,000x

正極前驅(qū)體 50,000x

陶瓷 50,000x

 

這一特點大大縮短了樣品準備和觀察的時間,提高了工作效率。在實際應(yīng)用中,研究人員可以更快地獲取樣品的微觀結(jié)構(gòu)信息,從而加快實驗進度和科研成果的產(chǎn)出。

 

05  臺式場發(fā)射也具有高配置的硬件和軟件

 

臺式場發(fā)射電鏡自從問世,目前也歷經(jīng) 3 代更新,配備了高配置的硬件,如 BSD(背散射電子探測器)、SED(二次電子探測器)、低真空系統(tǒng)、原廠集成 EDS 能譜儀,STEM(掃描透射模式)等。各探測器工作距離一致,能夠?qū)崿F(xiàn)快速的成像和能譜測試。此外,臺式場發(fā)射電鏡還具備拓展的統(tǒng)計軟件和拓展的硬件,進一步增強了電鏡的分析能力。這些功能使得臺式場發(fā)射電鏡不僅能夠提供高質(zhì)量的成像結(jié)果,還能進行多種分析測試,滿足不同場景的科研需求。

 

臺式掃描透射電鏡

 

飛納臺式掃描透射電鏡 Pharos STEM 可靈活放置,通過與傳統(tǒng)電鏡靈活搭配使用,可實現(xiàn)快速成像、篩選樣品,成為生物電鏡表征流程的加速器和催化劑。由于其操作簡便性,也可作為開放自由上機或培訓使用。

 

ChemiSEM 技術(shù)

 

 

EDS 能譜儀在電鏡工作時始終在后臺收集成分數(shù)據(jù),利用算法同時處理 BSE 和 EDS 信號,從而可以實時顯示樣品的形態(tài)和定量元素分布結(jié)果。簡化對金屬、陶瓷、電池、涂層和軟材料等多種材料的復雜分析。

 

Phenom MAPS 系統(tǒng)

 

 

通過層級的方式,實現(xiàn)對樣品的拍攝與數(shù)據(jù)回看Phenom MAPS 提供的是一個涵蓋所有樣品信息的數(shù)碼存檔,從全面(宏觀)到具體(微觀)無所不包,徹底變革了傳統(tǒng)掃描電鏡的分析與數(shù)據(jù)存儲模式。并且,多圖層數(shù)據(jù)可以包含能譜。

 

EBL 電子束曝光 

 

 

利用電子束進行微細圖案曝光和制造。在飛納電鏡中直接利用電子束來進行微細圖案的曝光和制造。該技術(shù)能夠在納米級別上精確制造復雜圖形和結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于包括微電子、集成電路制造、傳感器、生物醫(yī)學等諸多領(lǐng)域。

 

 

part.03  超越成見:科學儀器發(fā)展的新思維

 

場發(fā)射電鏡從落地式到臺式的演變,不僅是一次技術(shù)革新,更是一次思維革命技術(shù)創(chuàng)新,需要突破固有思維的束縛,用戶需求的變化也在推動著儀器設(shè)計的革新。未來科學儀器的發(fā)展方向已經(jīng)清晰可見:小型化、智能化、多功能化。場發(fā)射電鏡的變革只是一個開始,這種趨勢將延伸到更多科學儀器領(lǐng)域,推動整個科研生態(tài)的變革。

它告訴我們:科學進步需要不斷突破成見,創(chuàng)新源于對固有認知的挑戰(zhàn)。在科研領(lǐng)域,我們既要仰望星空,也要腳踏實地,用開放的思維擁抱每一次技術(shù)變革。唯有如此,才能推動科學儀器不斷向前發(fā)展,為人類認知世界提供更強大的工具。




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