香港城市大学物质科学研究院(福田)高时空分辨电镜研究部所研发制造的高时空分辨率紧凑型透射扫描一体化电子显微镜是我国首台自有知识产权的高时空分辨电子显微镜。
项目所研发的高时空分辨率电子显微镜由真空系统、脉冲电子束发射系统、像差矫正电子光学系统和快速成像系统这四组关键系统及其他配套仪器控制组件搭配构成。通过独创的分级泵浦设计,将系统内部的真空度降至10-8Torr,可以延长电子枪针尖的使用寿命,减低大气粒子和杂质对电子束的干扰、提升成像质量。当前系统已搭载背散射和二次电子探测器,除了能够实现基本的样品扫描、放大与成像功能,还具备观测液态样品和量测易损伤物质的能力。通过成像系统与软件分析可以得到包括半导体芯片、生物医药等样品的成分、形貌和结构讯息。
在未来,项目所研高时空分辨率电子显微镜将利用脉冲空心锥实现对蛋白质三维在室温液态条件下观察及三维重构,以克服目前仅能使用冷冻电镜在极低温的条件下观察蛋白质三维的障碍。系统最终可以达到纳米量级的空间分辨率和10万倍以上放大倍率。
作为我国卡脖子项目之一的首次研发,成果将不断满足各基础学科领域对电子显微镜提出的要求,在高端电子显微镜国产化道路的自主设计研发及制造上迈出重要一步。
作为从高校科研团队产出的科研成果,高时空分辨电镜的成功研发充分体现了深港科技创新合作区“协同创新”的优良氛围与深港合作的高度融合。
项目组充分考虑与前沿科研领域对齐、与市场接轨,根据不同的科研需求定制电子光学系统和配套样品台,来实现更多种类的样品原位观测。在未来,项目组研发的高时空分辨电子显微镜的分辨率最终可以到达亚纳米量级并兼备高时间分辨能力,媲美大型电子显微镜。
香港城市大学物质科学研究院(福田)“高时空分辨电子显微镜项目组”成立于2020年,团队在陈福荣教授的带领下,结合深圳的产业基础与应用创新优势,利用香港城市大学国际人才、知识与技术创新交汇的地缘优势,汇聚了来自内地、中国香港、中国台湾等地的研究开发人才,以及日本等国家的国际化科技人才。
项目依托于香港城市大学的时间分辨像差校正电子显微镜(TRACE)中心,在已有的低电压(10-50keV)电子显微镜系统上开展关键部件(高辉度高相干性脉冲式电子枪、像差校正器、超快电子灵敏度相机)及其核心技术的研发。目标将比照欧美先进大国建立学术卓越研究中心的规模和标准,面向多领域基础科学问题建设9个超高时空分辨电子束线站,并致力于开发具有我国自有知识产权的高时空分辨电子显微镜。