• 走进日立高新东京Lab——感受电镜历史与现代科技之传承与碰撞
  • 仪器信息网 2018/10/11 9:51:21 加载中...
导读近日,仪器信息网海外走访团拜访了日立高新东京解决方案实验室,在日本本土的4个解决方案Lab中,本次参观的神奈川东京Lab以及茨城S-Lab主要以电镜产品为主,另外2个Lab(新富町、大阪)以分析仪器为主。
  •   日立高新作为一家全球知名的跨国仪器设备公司,在全球拥有万余名雇员以及百余处营业网点,旗下包含半导体制造仪器、科学·医用系统、产业·IT系统、先端产业部件等四大业务,其2018年财年第一季度实现营收1730.18亿日元,且预测2018财年全年营收将达7800亿日元(约合472亿元人民币)。

      日立高新主要提供电子显微镜、全自动生化分析仪、通用分析仪器、半导体元器件检测设备等尖端技术产品,其中,电子显微镜无疑是其重要代表产品之一,近年来,在高端电镜需求不断增长的背景下,日立高新也对其给予了足够重视,不断推出冷场发射电镜Regulus系列、透射电镜Ruli TEM HT7800系列、肖特基场发射电镜SU7000等一系列电镜新品,更是设立了2020年实现电镜行业全球No.1的目标。

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    日立高新高层与仪器信息网来访人员座谈交流

      日前,借参加JASIS 2018之机,仪器信息网海外走访团拜访了日立高新东京解决方案实验室(以下简称“东京Lab”),全面了解了这个以电子显微镜产品应用开发为主的实验室。走访一行人员受到了日立高新科学·医用系统本部海外营业部武田豪、事业管理部酒井恒宣、东京Lab应用开发部渡边俊哉、谷友树、伊藤宽征等人的接待与欢迎。同时,日立高新中国事业集团孙淼、谢灵芝全程陪同参观。

      成立篇——源于发展需求,立足创新服务

      据介绍,日立高新的企业展望为“以成为高新技术解决方案领域的全球一流企业为目标”,基于此目标,公司在各个业务领域,从源头的产品开发,就争取与商业伙伴、用户等进行更多的早期阶段合作。在科学创新研发方面,为了应对海内外日益激烈的市场变化,也为了能够与客户构成一个研究开发体系,所以日立高新逐渐在全球范围内构建起了系列日立高新科学园(HHSP)。且随着3月20日“日立高新技术科学园(上海)”的正式开幕,日立高新科学仪器的Lab实验室已遍布全球5个国家、9个地区,由此构建了一个完善的全球实验室体系。

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    日立高新全球实验室体系情况

      在日本本土的4个解决方案Lab中,本次参观的神奈川东京Lab以及茨城S-Lab主要以电镜产品为主,另外2个Lab(新富町、大阪)以分析仪器为主。东京Lab主要服务范围围绕东京首都周边,主要围绕电子显微镜相关业务,从样品前处理到电镜等,产品包括SEM、TEM、FIB、前处理等。而茨城S-Lab由于靠近日立高新那珂工厂,所以相对配置了最新的电镜、前处理设备,且相比东京Lab,还配置了更大型或高端的电镜产品,如球差校正透射电镜HF5000等。

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    应用实验室logo含义:把实验室比喻成客户技术交流的地方(Square)

      最初,日立高新应用开发中心原本集中在那珂工厂,2011年,应用开发中心在一次大地震中严重受损,导致三个月时间设备都不能进行测试,对于客户造成一些不便,然后经过公司内部探讨,认为不能将应用实验室设立在一个地点,所以为规避风险,将应用中心分拆到四个地点,东京Lab就是其中一处。

      此次乘坐地铁来访路上,沿线经过了许多高校及研究机构,据介绍,正如所见,东京Lab周边分布有很多高校院所,而且大部分著名的高校都与日立高新有着合作,在东京Lab也会不时看到他们的身影。距离客户更近也是东京Lab选址这里的一方面原因,整个关东地区的用户,基本上都到这个中心送样做实验,整体来讲,东京Lab每个月基本上能有70-80个接待样品的量,这些来客来自高校院所、企业等,当然其中不乏许多具有购买意愿的潜在用户。

      渡边俊哉补充道,“东京Lab与相关客户的合作也是多种形式的,为了应对各个客户及商业合作伙伴的需求,大家会共同推进研究一些课题,积极利用Lab中心开展一些活动。与周边高校院所、企业、研究机构,共同不断进行强化,也是希望拓展更多新的领域、创造出新的产品给广大用户。与其他新技术的确立过程一样,电镜技术的发展也遵循科技进步的原则,都需要面对各种各样的需求,不断进行自我提升。这也与HHSP建立的构想相符,希望应对每一位客户的具体需求,针对每一个课题,始终以争创第一的心态去不断努力。”

      目前,东京Lab配置了近30人的团队,多年经营下来,也取得了许多成果,鉴于公司与客户之间的保密协议,诸多成果案例未能透露过多,整体而言,主要是从样品前处理到电镜分析等流程,为客户提供多种整套的解决方案。包括通过这些前处理到应用技术的开发,为许多客户新产品的上市提供支持、新设项目推进的协助、最前沿事业的推进等。

      产品展示篇——从历史传承到继往开来、创新不止

      东京Lab主要配置了日立高新电子显微镜相关产品,场发射扫描电镜包括SU9000、SU8200系列、SU8000系列、SU6600等;扫描电镜包括SU3500、S-3400N、SU1510、S-3700N等;桌上型电镜TM3030等;透射电镜包括HT7800等;FIB包括FB2200等;样品前处理包括IM4000Plus和ArBladeIM 5000等。

      如此品类齐全的电镜产品实验室,宛如走进了电镜博物馆,由于电镜本身的特殊性,为保证所有设备的正常运转,每天的日常维护工作也显得尤为重要。据介绍,每天早上上班,都会首先检查每台设备的画面、各个功能等是否能正常工作,每个设备的严格流程操作更不必说。同时,每隔一个月,对每台设备都会进行分析功能的确认,包括长度测量偏差校准、真空环境检查等。

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    FE-SEM——HFS-2

      东京Lab参观,我们首先来到了一个小型电镜博物馆。这里展示了日立高新电镜技术的起源与发展,在最醒目的位置展示的是日立高新第一台商用场发射扫描电镜(FE-SEM)——HFS-2。1969年,日立开始着手开发FE-SEM技术,仅仅三年时间后,日立将FE-SEM技术实现实用化,并于1972年将其配备在扫描电子显微镜上,研制成了世界第一台商用FE-SEM——HFS-2型。2012年初,为表彰1972年由日立制作所、日立高新开发出的FE-SEM的实用化功绩,电气和电子工程师协会(IEEE)授予日立场发射扫描电子显微镜“IEEE里程碑(IEEE Milestones)”奖。

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    型号为UHS-T1的扫描电镜及临界点干燥装置1号机

      40余年以来,日立的FE技术被采用在高分辨SEM和TEM产品中,在生物、材料、半导体等领域得到广泛应用,对全球的科学、医学等产业的发展产生了深远的影响。(如FE – SEM商业化后,日立又将该技术拓展推出测长扫描电子显微镜(CD-SEM),用于半导体生产线的过程控制,为当时的半导体器件微细化做出了贡献。同时,日立推出的FE- SEM在全球首次成功观察到了艾滋病病毒电镜图像,为医疗保健及生物科技领域的进步做出了贡献。并且,日立还将FE-TEM应用到电子线全息技术,实际验证了阿哈罗诺夫-玻姆效应(Aharonov-Bohm effect),对科学技术的验证及发展也做出了重要贡献。)

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    “改变世界的FE - SEM”简介及“IEEE里程碑”奖牌

      *“IEEE里程碑”奖设立于1983年,主要用于表彰那些在电气、电子、信息及通信领域的革新中,自开发后历经25年以上仍被公认为对社会及产业发展有巨大贡献的产品技术。

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    前述历史电镜产品核心零部件展示

      接着,在东京Lab工作人员指引下,我们参观了这里展示的钨灯丝电镜产品

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    工作人员介绍日立高新钨灯丝电镜产品(左:FlexSEM1000,右:SU3500)

      东京Lab展示的钨灯丝电镜产品包括4款:TM4000(桌上型)、FlexSEM1000、SU3500、S-3700N,这些产品的主要区别在于可分析的样品尺寸大小,如S-3700N相比其他几款,可以满足更大样品的分析。接着工作人员主要介绍了FlexSEM1000和SU3500。

      FlexSEM1000为笔者留下的主要印象是其两个特点。一是,在显示器界面上,有同时显示样品全貌的光镜图片,利用导航功能可以快速精准的找到样品,一键切换到电镜高倍图片。。操作十分简单方便;二是,其实时3D图像功能,利用4分割的探头,同时扫描即可得到实时3D图像,清楚了呈现出例如断面的各种细节。据介绍,这也是当下比较有人气的功能之一。

      介绍SU3500过程中,展示了可用的各种样品台,可以看到这款电镜可以对更大的样品进行分析,比如对于一些不想破坏的汽车零部件可以直接进行分析等。整体而言,钨灯丝电镜产品由于其操作简便、价格实惠等特征,在工业领域得到了十分广泛的应用。

      然后,东京Lab工作人员又为我们介绍了这里展示的场发射电镜产品

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    工作人员介绍日立高新场发射电镜产品(左: SU9000,中:Regulus8220,右: Regulus8100)

      场发射电镜产品参观中,工作人员主要介绍了SU9000、Regulus8200系列、 Regulus8100三款产品。场发射分为冷场和热场,都具有高分辨的特点。超高分辨冷场发射扫描电镜SU9000是东京Lab展示电镜产品中分辨率最高的产品,30kv二次电子分辨率高达0.4nm(相当于放大300万倍)。而高分辨便成为其最大的特点,背后的主要原因就是SU9000电子光学系统是内透镜模式的设计,使得工作距离(物镜与样品之间的距离)足够小,从而获得分辨率大大提升。而高分辨率的特点也直接带来一些影响,一是所分析的样品尺寸需要相对比较小,二是高分辨对环境要求更高,为了保证优异性能,SU9000标配了保护罩,减少了环境声音,空气流动等影响这也是为什么看到SU9000具有更大体积的原因。

      Regulus8200系列分辨率介于SU9000与Regulus8100系列之间,其检测器有三种:Top、Upper、Lower,三个检测器可以根据检测到不同的信号进行样品不同的分析,以一种铁镍催化剂的分析为例,Top检测器可以获得表面成分组成信息,Lower检测器可以获得凹凸信息,而Upper检测器可以同时获得成分组成及凹凸的信息。而Regulus8100系列与Regulus8200系列最大的区别在于,Regulus8100系列只有两个检测器,由于检测器减少,设备对样品检测操作的要求没那么高,更适合初学者使用。同时,可放入观察的最大样品尺寸也不同,Regulus8200系列是6英尺的样品,而Regulus8100系列则是4英寸样品。

      最后,东京Lab工作人员向我们介绍了这里的前处理设备

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    工作人员介绍日立高新前处理设备产品(外: IM4000,内:ArBlade 5000)

      对于电镜技术的应用,样品前处理环节同样至关重要,东京Lab也配置了相关的仪器设备,并重点向走访人员介绍了两款离子研磨仪:IM4000Plus和ArBlade 5000,IM4000PLUS采用氩离子束作为照射离子源,是一款搭载截面研磨和平面研磨两种功能的复合型离子研磨仪。它的功能强大,用途广泛,用户可选配用于锂离子电池分析的真空转移盒,以及在离子照射树脂、高分子材料时,可降低热损伤的样品冷却加工系统,因此受到了市场的广泛欢迎。作为IM4000Plus的高性能机型,ArBlade 5000于去年推出,除了具备IM4000Plus的所有功能之外,切割时间、性能得到优化,可像刀片一样快速且无应力的切割(截面制备)样品。与其他样品切割设备相比,这款设备的主要特点是他可以切割出大到厘米级别的加工面用于电镜观察。

      据介绍,IM4000Plus和ArBladeIM 5000多用在一些金属材料、电子部件、电池材料等的截面加工中,除此之外,利用液氮冷却系统对一些高分子材料进行加工的需求也日益剧增,液氮冷却系统避免的离子束加工过程中对样品产生的损伤,可以获得干净的截面,进而对其里面成分进一步研究。也正因液氮冷却系统,该设备的应用领域得以大大扩增。

      发展篇——围绕客户需求,全球lab体系协同共进

      参观过程中,我们看到一款新的电镜机型正在安装调试,以更换另一台旧一点的设备。据介绍,东京Lab这边的产品机型一般都会维持一年两到三次的更新,以保证这边是都是最新的仪器设备,给用户全新的体验。

      但几十年积累下来,除了这些不断更新的新的电镜产品,日立高新在市面上也有诸多相对比较老的电镜机型仍在继续工作。针对这部分老款机型,日立高新也有实时的跟踪,甚至开发相应的解决方案。渡边俊哉表示,“对于新的解决方案,原则上市针对新的机型,即在新的机型功能的基础上开发出新的解决方案。但如果旧机型的客户需要新的解决方案,首先这边实验室进行一个个别的商谈,根据特殊需求去个别讨论一些可能的解决方案,然后在进行后期的可行性交涉。另外,一些新的解决方案虽然是针对新机型的,但也有些可能是覆盖了之前的一些机型,这样的话,我们工作人员就会将这个新解决方案在旧型号上的应用情况,与对应客户进行一对一说明。同时,除了新的解决方案,针对所有机型,每隔十年我们会强制进行一次维修保养”。

      在日立高新全球应用实验室全球体系中,东京Lab服务范围主要以日本本土为主,对于今后的整体发展规划,日立高新表示,在海外不同地区的应用实验室还将不断设立,以应对全球客户对相关应用解决方案的需求。另外,为了强化各个应用实验室之间的资源共享,会不断强化各个实验室之间的信息共有。比如,在国内拿到的样品国内测完,再拿到国外进一步验证;再比如,其他地区的应用实验室于东京Lab共同开发一些解决方案等。为了排除各地区之间的语言障碍,目前在中国、英国、美国,总部都会安排一些日本工作人员在那边常驻,一方面应对日常信息沟通,一方面应对海外一些日本客户。

      对于中国市场,日立高新十分重视,包括今年3月份,成立日立高新继日本、美国、英国全球应用中心之后的首家中国综合应用实验室——日立高新技术科学园(上海)。虽然成立不久,但已经配置了日立高新的许多主流仪器机型,今后也将不断强化丰富各种最新产品。同时,东京Lab也会与上海Lab强强联手,使日立高新的电镜等产品及应用开发为更多中国用户提供更多解决方案。

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    合影留念

  • 编辑:杨厉哲
  • [来源:仪器信息网]
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