照相机原理

上个世纪90年代，如今已成为中国科学院院士的吴宜灿曾拒绝国外研发机构的多次邀请，放弃优厚待遇回到祖国。2020年，如今已成为凤麟核集团科研骨干的宋婧、师雪艳和一群年纪相仿的志同道合者，放弃手里的“铁饭碗”。两代人，走了两条告别“舒适区”的相似道路。在两条道路的交点处，高分辨率智能中子照相机应际而生。“凭什么中国人就干不成”中子，是开启核能利用的“钥匙”，也是构成原子乃至整个物质世界的基本粒子。中子本身不带电荷，具有很强的穿透能力，可以有效解决其他检测技术无法开展大厚部件缺陷或杂质无损检测的难题，快速精准识别物质成分。另外，中子学软件是核科学技术的核心载体，是核系统设计创新、安全评价的重要工具。自主化中子学软件的缺乏，曾严重制约着我国核技术行业的发展。吴宜灿深知，发展先进中子学理论、实现我国中子学软件及中子技术自主化有多么紧迫。“外国人能干的事情，凭什么中国人就干不成？不仅要干，干的还要比国外好！”很快，吴宜灿回国启动了我国自主中子学软件及中子核心技术的研发。历经三十多年发展，中子技术领域研发团队研发出大型一体化核设计与安全评价系统，建成大型氘氚中子源HINEG，提出“核5G”概念，并研发“核电宝”等。到2020年，中子技术在国际上已经在无损检测领域逐渐形成了产业应用。中子光研究院（青岛）院长宋婧告诉《中国科学报》，世界主要的航空发动机生产商，如通用电气公司、普惠公司、霍尼韦尔公司等都建立了发动机叶片残芯中子照相检测的企业标准。而这一技术在国内还远远满足不了工业应用的需求。“当时，国内能够提供中子照相检测的反应堆仅有两座，且体积庞大，无法实现工业现场的检测应用。有限的机时，难以满足用户单位对中子照相技术日益增长的需求。”宋婧说。研制可以在工业现场应用的紧凑型中子照相装置，成为他们的新目标。“要么创新，要么灭亡”当师雪艳跟家人说自己要辞职去一个创新平台做中子照相事业时，家人的第一反应是反对，因为那时的她在体制内工作，手里捧着“铁饭碗”。但最终她还是提起行囊，远走他乡。这次出走，起源于一次在青岛召开的学术会议。会上，他们介绍了自己在中子技术等领域的前沿成果，30多年的研发实力和技术积累得到了当地政府人员的认可。报告中，他们说：“没有任何借口——要么创新，要么灭亡。”这句话打动了当地政府人员，双方详聊后发现彼此理念契合、视野并肩。很快，在当地政府的支持下，中子照相项目落户青岛。项目刚落地，团队成员积累了许久的创新热情像火山熔岩一般喷薄而出。师雪艳、宋婧和其他年轻人，全都火急火燎地赶赴青岛。当时配套的实验室还没装修好，平均年龄才30岁出头的团队就在没有完全建成的实验室里，开始了第一台中子照相产品样机的设计和研发。毛坯房里堆着建筑材料，门窗没来得及装，冬天里零下十多度，寒风从窗户洞里呼啸而过。但对于他们来说，环境带来的挑战还不是最难熬的。更大的挑战是设计方案面临着一些质疑。“很多人都感觉我们的步子迈得太大了。”已成为中子光研究院（青岛）副院长的师雪艳说完话锋一转，“但是我们有信心。”他们不是第一次听到质疑声，早在他们说要做大型强流氘氚中子源时，质疑声就出现过，但他们还是走到了同类在运行装置中的世界前列。要么创新，要么灭亡。紧凑型高分辨率中子照相机涉及物理、材料、电气、结构等多学科耦合，国内外几乎没有成熟的经验可供参考，任何一个没有突破的技术难题都可能成为致命打击。研发过程中，科研人员一边密集研讨、大胆设计，一边分析测试、小心求证。他们设计制作的部件有几百件，历经的测试有上千次。吴宜灿常常鼓励大家：“虽然积累和经验缺乏，但年轻也有年轻的优势，就是有初生牛犊不怕虎的激情，有不会被传统思想禁锢的创新的心态，敢于去挑战世界第一。”“那两年，我们不断创新，不断验证，不断在碰壁中找到新的方向。”师雪艳说。在简陋的实验室里，一体化紧凑型中子源、高效中子慢化准直、高保真中子图像处理等关键技术被各个击破，中子源小型化与高保真中子成像的设想一点点变成现实。“做有用的科研”师雪艳说，他们的争分夺秒逆流而上，为的不只是项目顺利验收，也不只是追求世界第一，而是满足用户的需求，“‘有用’才是我们的目标”。2021年底，中子照相机完成了组装。正当项目团队准备给它做最后的调试时，一家用户单位紧急找了过来，希望尽快检测一批产品。接到请求后，团队成员把研发的整个过程挨着捋了一遍，从每个部件的检测调试，到整个安装流程。最后，大家信心满满，决定接下这项任务。很快，实验室里摆满了用户单位寄来的、刚刚从生产线上下来的产品。中子照相机每个系统的负责人都来到实验室，两天两夜不眠不休地完成了所有产品的检测，并把中子照相无损检测报告提交给用户单位。让师雪艳感到自豪的是：“用户单位对被检产品进行了人工破坏性复检，复检结果与我们的检测结果完全一致，我们的检出率是100%。”就这样，他们完成了首台适用于工业现场应用的紧凑型高分辨率中子照相机产品的研制与首测。今年1月，在科技部认定的第三方科技成果评价机构组织的科技成果评价会上，院士专家组评价认为，该成果“具有自主知识产权，核心技术自主可控，成像质量达国际标准最高等级，实现了中子照相智能化，整体技术和指标达到国际领先水平”，“为解决我国亟需重大装备无损检测的难题做出重大贡献，经济社会效益显著，应用前景十分广阔”。

据美国物理学家组织网11月17日报道，美国麻省理工科学家最近研制出一种照相机，能拍摄到来自非正面的目标。这种照相机安装了一个飞秒激光器，当其发出的极短暂光脉冲被某个物体(比如门或镜子)反射后，可在光线返回之前拍摄第二个目标图像，然后利用数学算法将这些像素信息重建，就能获得那些隐蔽景物的图像。 　　激光照相机由麻省理工教授拉瑞马斯瑞斯卡及其研究小组设计，称为“飞秒瞬间成像系统”(femtosecond transient imaging system)。这种相机能在极短时间内捕获光线，大约是千万亿分之一秒。他解释说，通过不断收集光线，计算每个像素到达照相机的时间和距离，就能按照所处环境生成一种“三维实时图像”。 　　“这就像不用X射线却有了X射线般的眼睛，”瑞斯卡说，“我们将围绕着目标，而不是通过它。” 　　这种相机目前仍处于早期研发阶段，研究人员正在探究如何精确合成更复杂的图像。该相机系统将有广泛的应用，比如用于搜救任务，在垮塌或失火建筑中寻找幸存者，也能避免汽车在隐蔽拐角处相撞，在工业上还可用于机械探测以检查隐蔽物体。此外，它和生物医学图像也有相似之处，可让医生用内窥镜观察身体内部被遮住的区域，便携式的内窥镜成像系统再过两年就可能出现。

编者按：中国制造的痛点在于产业结构偏中低端，缺少高附加值的产业，产业结构向高端转变的关键就在于提高质量。中子无损检测在航空航天、国防、安检、新能源汽车电池很多领域都有着不可替代性，目前国内的中子照相检测新兴产业风口已经形成。目前我国工业的装备制造处在飞速发展与中低端向高端转型的重要阶段，在此过程中，确保产品的质量至关重要，而提升质量的核心是解决超精密检测能力问题。没有超精密检测，就不会有高质量的高端装备制造。我国现阶段须迫切完成的任务是，补齐精密检测能力，追平超精密检测能力，在完整精度检测阶段胜出。只有从根本上解决整体检测能力问题，才能从根本上解决高端装备制造质量问题。 中子照相检测赋能高端设备制造的“黑科技” 中子照相是一种高端先进的无损检测技术，跟已经应用和正在进行研究的70余种无损检测方法相比，中子具有穿透能力强、轻元素检测灵敏、成分识别准、抗干扰能力强的独特优势。一般情况下，普通金属原子与中子发生核反应的概率都比较小，而大多数轻材料是碳氢化合物，其中的氢原子对中子有较大的散射截面，从而使得中子的透射强度大为减弱，因此，当需要检测重金属内部轻质材料的分布状态时，中子照相可以达到比较高的灵敏度。由于中子在不同同位素或原子序数相近的核素材料中衰减系数不同，因此中子照相还具备区分同位素、检测原子序数相同或相近核素材料分布的能力。此外，中子照相采用对中子反应截面较大的转换屏来记录中子图像，可以消除杂乱射线的影响，实现干扰环境下的精确成像。因此，中子照相相比其他无损检测手段，具有不可替代的核心优势。在航空领域，航空发动机涡轮叶片是飞机的关键部件，单晶涡轮叶片是由腊模精密铸造而成，外壳为耐高温的镍基合金，但是在铸造过程中，里面的散热孔道可能还残留没有脱离干净的氧化铝型芯，导致散热孔道的堵塞，叶片无法正常散热会严重损害发动机的正常运转，不仅影响发动机性能，甚至还会引发严重事故。如果采用常规X射线等手段，只能识别出毫米级别残芯，会造成残芯漏检，无法确保叶片的质量，但利用中子照相进行检测，可以实现微米级别的残芯检出，大大提升涡轮叶片的缺陷检出率，保障了涡轮叶片的生产质量与飞机的飞行安全。在航天领域，导爆索是火箭发射的关键要素之一，导爆索的生产过程中可能出现空隙、压制不实，或在火药中混入铅粒或银粒，导致炸药分布不均匀，这些都会引起阻燃，从而影响导弹、火箭的正常发射。航天导爆索主要由含H、C、N、O的火药和Ag、Pb等包层构成，由于其材料复杂且结构特殊，使用X射线照相检测导爆索药柱的缝隙、断痕、密度分布等存在许多困难，然而利用中子照相可以较为容易的实现。因此，对火箭发射起爆器开展中子照相检测对于保障火箭安全发射至关重要，例如法国还特别规定，其阿丽娜火箭发射前，起爆器必须经过中子照相检测。我国中子照相技术落后“三十年”迎转机在国际上，中子照相已实际应用于飞机机翼、油箱、发动机、航天飞行器元件、火工品、电子线路、冶金部件、有机粘合件、核燃料组件等的无损检测和氢化物的检测，具有重要的应用价值，许多应用已经完全商业化。在美国，90%的航空发动机和零部件制造商都已将中子照相作为发动机生产的必需检测流程之一，并建立了相关的企业标准。世界最大的民用和军用飞机制造商美国波音公司（Boeing）和世界第二大飞机制造商美国军用飞机巨头洛克希德（Kockheed）、美国普拉特•惠特尼（Pratt & Whitney）在其产品生产过程中均要求必须使用中子照相无损检测进行发动机叶片质量检测。在加拿大，多伦多的Nray服务公司已经向全球40多家客户单位提供中子照相服务，客户包括全球大型企业、国防部门、科研院所以及高校。同样的，加拿大Precicast、加拿大Liburdi Engineering两大世界大型的航空发动机零部件制造商也使用中子照相进行产品质量检测。在欧洲，同样中子照相商业化应用主要为航空发动机制造过程中的无损检测，例如英国罗尔斯•罗伊斯（Rolls-Royce）、奥地利AE公司在发动机制造过程使用中子照相无损检测，世界主要航空发动机公司，包括美国波音公司、GE公司、普惠公司，英国的罗尔斯•罗伊斯公司（又称劳斯莱斯）等在上世纪九十年代就开始使用热中子照相方式进行航空发动机叶片批量检测，并建立了发动机叶片残芯检测的企业标准。在澳大利亚，澳大利亚科学与工程研究学院2007年研制的中子/X射线融合照相装置已实际服务于澳大利亚布里斯本国际机场，成为世界首个商业CSIRO航空货运扫描仪。同时2008年开始与中国同方威视公司开始合作，研发下一代中子/X射线联合航空安检设备，用于航空包裹的检测。由于中子照相在工业应用中的重要性和敏感性，尤其是在航空发动机制造中的应用，国际上大部分企业对该技术都选择严格保密，相关国家也将此技术列为国家战略技术，严格禁止技术输出。特别是21世纪初期，欧美对华高技术出口渠道重新收紧，特别是“考克斯报告”和“出口管制清单”的发布，美国商务部工业安全局将中子源系统、中子管、中子计算模拟软件等列入对我国贸易出口限制清单。因此，“拿来主义”在中子工业检测领域行不通，我国中子技术在相当长的一段时间内一直处于无法实现工业应用的状态。新中国的发展历史告诉我们，落后就要挨打，关键技术的发展是无法依赖任何外部力量，必须坚定不移地自主发展，才能从根本上保障国家的经济安全与国防安全。我国的中子照相技术相对起步较晚，基础理论发展及装置研制进程较慢，很长一段时间以来一直处于实验室研究阶段，缺少成熟的市场产品。国内的中子照相技术通过多年的研究发展，已经可以得到质量优异的检测图像。但是由于研究都是基于反应堆或者大型加速器，而反应堆或者加速器受到体积庞大、造价高昂、建设周期长、专业性强等因素制约，国内的中子照相技术一直都没有形成体系，无法广泛的推广到工业应用中。直到2022年初，凤麟核团队攻克了中子照相的诸多技术难题，率先发布了国际首台紧凑型高分辨率中子照相机，据相关媒体报道，该中子照相机已成功应用于航空航天、能源装备、电路结构、动力电池等领域的无损检测。该中子照相机同时解决了体积小、性能强、智能易用、成本低等多个矛盾问题，使得中子照相广泛应用于工业检测成为了可能。我国中子照相检测新兴产业迎来转机，在高端制造的多个领域迅猛发展，应用日益广泛和深入。中子照相检测新兴产业新“风口”根据中国机械工程学会组编的《无损检测发展线路图》统计，经过实施无损检测后，各行业的产品增值情况为：机械产品约5%，国防、宇航、原子能产品为12%~18%，火箭为20%左右。中子照相检测市场前景广阔，据估算，目前的市场规模超200亿元/年，且随着应用领域的拓展和开发，市场规模还在不断扩大。就拿航空发动机涡轮叶片检测来说，利用中子进行检测，灵敏度比X射线高出1个量级，可识别出0.2 mg以下的微小残芯，可满足四代及以上发动机的无损检测需求。此外，中子无损检测在火工品、钢混结构缺陷检测、放射性部件检测、毒品、爆炸物安检、新能源汽车电池检测、弹药及武器装备检测等很多领域都具有不可替代性。小编认为，中子照相检测新兴产业新的“风口”已出现，新一代中子无损检测技术就像被评选为百年来最重要发明的X射线一样，必将赋能和引领工业发展的下一个百年。

新相机每163纳秒就能拍一幅图像　　 　　世界最快相机每秒拍610万张照片 　　北京时间4月30日消息，据美国《探索》杂志报道，光学研究人员已经发明了一种利用红外激光器反射物体上的光线的照相机，他们表示，这项发明将使摄影爱好者不再有技术差异。他们发明的这种照相机，一秒钟内可拍摄610万张照片，快门速度是四点四亿兆分之一秒。在这段时间里，光仅能前进不到一厘米。论文联合作者本田惠介(Keisuke Goda)说：“这是世界上速度最快的照相机。” 　　常规数码相机利用电荷耦合器(CCD)拍照。电荷耦合器里的半导体芯片在与光线发生反应时，会产生电子。电子读出芯片上的内容后，把它们转变成电子信号，然后通过电子放大，把这些信号编码成数码图像。但是常规数码相机的这个过程存在很大限制。最好的传统相机的最大相速大约是每秒30帧，而最先进的科学仪器大约可以达到每秒100万帧。对本田惠介和他的同事们来说，这种速度还不够高。 　　为了制造这种连续时间编码放大显微镜(serial time-encoded amplified microscopy，STEAM)照相机，这些研究人员发射一束红外激光，来扩大光脉冲，形成光谱图像。这项研究结果发表在《自然》杂志上。通过视频进行演示，解释了STEAM是如何产生作用的。然后这些研究人员把这种光线照在他们想拍照的物体上。这意味着物体的不同部位被不同波长的光照亮。发射光经过一个特殊的纤维光学电缆，使不同波长的光以不同速度传输。波长较长的光走在前面，而波长较短的光则落在后面。光束被放大后，由一个光电探测器读出来。这个光电探测器记录每种波长的光的到达时间，这种简单数据将被用来重新修改物体的图像。 　　人们可以利用这种照相机研究燃烧、激光切割和任何改变迅速及无法预测的系统。本田惠介说：“我认为以后每个科学家都会利用这种照相机。”

导读上一期我们聊了下显微镜有哪些类型，又该如何去挑选适合自己的显微镜类型，但是同一类别显微镜也会有不同的配置，如相机、载物台、物镜、光源、聚光镜等等，一台显微镜由众多的硬件组成，而硬件又是显微镜性能的关键，因此我们搞懂应该买哪个类别的显微镜后，下一步我们就需要了解哪些硬件对我们的使用至关重要，让我们开始吧，Let’s go ~首先介绍的第一个关键硬件就是相机，这是我们成像的关键。在我们日常的认知中，我们看到的相机无论是手机还是照相机全是彩色的，给我们的感觉是相机只有彩色的，其实不是这样的，甚至和我们的直观感受相反，严格来说，所有的相机感光芯片都是不能识别颜色的，我们看到的那些彩色图片大多是通过拜耳滤色器来实现颜色的识别。就像上图一样，拜耳滤色器使用50％的绿色，25％的红色和25％的蓝色阵列，从而识别出颜色，但它会造成三分之二的光强损失，这对明场观察影响不大，但其他观察，如荧光观察，就可能产生较大的影响，因为荧光本身相对较弱。当然对荧光观察也有对应的解决方案，那就是在荧光显微镜中使用单色相机，这时候有用过荧光显微镜的小伙伴可能就会问了，可是我看到的都是有颜色的啊，这就要从荧光的原理和荧光显微镜的设计说起了。荧光是由特定波长的激发光激发，从而产生特定波长的发射光，也就是说，我们观察时是明确知道我们希望看到的光是什么，其他的光就只是干扰的杂光，因此荧光显微镜观察时选择将其他光滤掉，用单色相机进行成像，至于小伙伴们看到的彩色，其实是赋予的伪彩。 小伙伴了解了吧，明场观察需要选择彩色相机，而荧光观察需要选择单色相机，这样才能获得最好的观察效果。第二个要介绍的关键硬件就是调焦装置了，对于显微镜来说，调焦装置是决定显微镜档次的一个重要硬件，主要区别在于电动与非电动，非电动调焦，显微镜就只能实现XY轴观察，也就是平面观察，而如果实现了电动调焦，也就是配置了电动Z轴，就可以实现样品的XYZ轴观察，即3D立体的观察，显微镜的观察能力就提升了一个维度。第三个介绍的硬件是载物台，刚才说过无电动Z轴只能进行单平面的观察，单平面观察也是存在差异的，当我们需要对样品进行高精度的观察时，必然会选择更高的放大倍数，而这必然会导致视野的缩小，当我们需要拍摄整个样本时，只能依靠手动平移来实现全部观察和拍摄，后续进行拼接时难度极大，且极易出错，导致采用手动载物台难以实现高精度的大视野成像，而这就需要电动载物台来实现。这期就先介绍这么多，我们后期还会介绍显微镜的其他知识啊，小伙伴们持续关注哦。

由华盛顿大学生物医学工程系汪立宏(Lihong Wang)教授领导的一个生物医学工程师小组，开发出了世界上最快的只接收(receive-only)2D照相机，其每秒能够捕捉高达1000亿帧的画面。 　　这一数量级远远快于当前所有的只接收超高速成像技术，受到芯片储存量和电子读取速度的限制后者只能以大约1000万帧/秒的速度运行。汪立宏和同事们将这一技术命名为压缩超高速摄影术(compressed ultrafast photography，CUP)。这项研究被选作为封面文章发表在12月4日的《自然》(Nature)杂志上。 　　汪立宏说：&ldquo 由于这一技术将成像帧速率提高了几个数量级，我们现在进入了一个新领域来开拓新的视野。每一种新技术，尤其是量的飞跃，总是有大量的新发现紧随其后。我们希望CUP将推动科学新发现&mdash &mdash 甚至是我们所无法预料的发现。&rdquo 　　汪立宏教授的照相机不同于柯达(Kodak)或佳能(Cannon)的照相机，这一系列的设备能够连接高倍显微镜和望远镜来捕获动态的自然和物理现象。一旦获得原始数据，可在个人计算机上形成实际图像 这种技术被称作为计算成像。 　　NIH下属美国国家生物医学成像和生物工程系研究所光学成像项目主任Richard Conroy说：&ldquo 这是一项令人兴奋的研究进展和创新性研究工作。这些超高速相机有潜力大大推动我们对于一些极快速生物互作和化学过程的认识，使得我们能够构建出更好的复杂、动态系统模型。&rdquo 　　这项技术的一个直接应用领域就是生物医学。他们拍摄的一个影像显示，一束绿色激发光向右侧的荧光分子发射脉冲，在那里绿光转变为了红光，这即是荧光。通过追踪它，研究人员能够对荧光寿命进行单次评估，由此检测疾病或是反映如pH或氧分压等细胞环境条件。此外，汪立宏设想的其他应用领域还包括有天文学和法医学。 　　汪立宏的CUP研究工作突破了基础物理学的空间限制，也突破了对生物学组织深度成像的限制。 　　汪立宏说：&ldquo 荧光是生物技术的一个重要方面。我们可以利用CUP以光速来成像各种荧光团的寿命，包括一些荧光蛋白。在天文学世界里，CUP则可能改变游戏的规则。&rdquo 　　原文检索： 　　Liang Gao, Jinyang Liang, Chiye Li& Lihong V. Wang. Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second. Nature, 03 December 2014 doi:10.1038/nature14005

徕卡相机公司总部大楼，工作人员讲解公司文化徕卡相机　　在摄影爱好者眼中，徕卡相机被誉为“神一般的存在”。在其早期岁月，轻巧、耐用的徕卡相机让战地摄影成为可能，巴顿将军、隆美尔元帅都留下了在战场上使用徕卡相机的记录。而因为价格不菲，它也被称为“相机里的劳斯莱斯”。在英国，一些绅士并不拍照，但身上常挂一台徕卡，作为身份象征。历经百年沧桑，如今的徕卡面对数码洪流，却不愿意放弃自己对机械的坚守，其半个世纪前推出的M3相机至今式样基本没有变过。在性能方便为王的时代，这种坚守还能获得多少拥趸?《环球时报》记者日前走进徕卡公司位于德国西部小城韦茨拉尔的总部，试图探究到底是什么支撑了徕卡的自信。　　“零部件最少化”　　韦茨拉尔市位于德国黑森州西北部，是一个人口只有5万多的小城。19世纪80年代后，这里汇聚了德国光学工业的精华，建立了包括徕卡公司在内的十几家光学公司，以生产照相机、显微镜和望远镜闻名遐迩。与显赫的名声相比，徕卡公司总部显得格外低调。银灰色的4层大楼坐落在一片空地上，整个大楼的造型好像露天放置的徕卡相机双镜头。这里就是世界上第一台便携式相机Ur-Leica型相机的诞生地。　　徕卡公司为什么选择在这样一个不起眼的小城安家落户呢?徕卡公司公关部的埃尔伯特先生告诉《环球时报》记者，这里的水土好，空气清新，有利于光学玻璃的生产，可确保其通透性。另外，这里远离喧嚣，能让工厂的设计人员和工人保持宁静的心态，潜心投入到产品的研发上。　　谈到徕卡公司的过人之处，埃尔伯特很自豪，“徕卡相机绝对没有可有可无的多余部件。‘零部件最少化’使徕卡真正达到了增一分觉多、减一分嫌少的地步。”公司一直坚持直观、简练的设计，核心理念是高度重视产品的实用性，这绝不是让徕卡拥有繁多花哨的功能，它只拥有摄影所需的最基本功能。　　据埃尔伯特介绍，徕卡公司对产品质量的追求是压倒一切的。他举例说，徕卡公司在上世纪50 年代曾研发出一种相机镜头边缘涂抹的黑漆，这种漆的质量非常好，已经使用了几十年。最近徕卡公司开发出一种新漆，效果更好，唯一的不足是牢固度不如旧漆，使用久了会脱落。为确保涂漆几十年如一日地粘在镜头上，公司毅然决定放弃新漆，仍用旧漆，牺牲了镜头的部分性能。但公司认为这样做是值得的，“如果新技术不能保证产品质量的稳定，即使能提高产品性能也要弃用，说到底只有可靠的质量才是吸引用户的最大竞争力。”　　总部里的那个空车间　　在参观时，记者看到一个空空的车间，里面没有人。埃尔伯特说，这个车间是相机镜头研磨车间，主要由女工来做。由于这个工序比较独立，女工们又要求早上班早回家，公司就把她们的工作时间调整为早上6点上班，中午12点下班。这样她们可以用下午时间照顾家人。今年欧锦赛期间，公司还特许部分球迷职工晚上班两个小时，让他们在家享受足球狂欢。埃尔伯特说，“员工在愉快心情下和郁闷心情下的工作质量是完全不一样的。”这让记者想起了一个故事，一名技艺精湛的钟表匠在监狱里无论如何也达不到原来的水平，出狱后又神奇地恢复了创造力。　　徕卡公司对员工意愿和权利的尊重是有传统的。早在1885年，徕卡公司前身莱茨工厂就开始在工人中发放孤寡伤残抚恤金，1906年实行8小时工作制，这些重大福利制度比国家法定提早了至少10年。莱茨工厂的名气和声誉吸引了很多周边大城市的高级技工。“在莱茨上班”成了当时名副其实的光荣。　　徕卡相机的历史可追溯到1849年。韦茨拉尔小镇上一名德国机械匠人凯尔纳成立了一家光学仪器作坊。20年后，该厂由曾在瑞士表厂做过学徒的年轻师傅莱茨接手，厂子更名为莱茨光学工厂，主要生产显微镜，到1907年售出10万台。一战前夕该工厂成为全球知名的光学仪器厂，产品覆盖望远镜、投影仪、电影摄影机等全线光学产品。然而一战让莱茨工厂和整个国家陷入困境。莱茨1920年病故后，他的儿子小莱茨临危受命。4年后，他做出了一个决定，投产徕卡相机。在1925年莱比锡春季博览会上，莱茨工厂推出了第一部量产135mm徕卡相机，一炮而红。　　数码时代，为何坚守机械　　一家企业的兴衰逃不开世事风雨。上世纪70年代，日本竞争者们不断开发低端产品以占领市场，徕卡相机的市场份额被不断蚕食。70年代中期，徕卡公司首次出现财务危机，7000名员工急剧裁员至3000人，生产线部分转移至人工成本只有德国1/4的葡萄牙。在80年代中期艰难的出售谈判中，莱茨后人不得已彻底退出了这一百年的家族企业。1987年，徕卡公司被瑞士同行WildHeerbruggAG收购，后几经易主。　　2000年，日本数码相机的销售额首次超越传统相机。佳能、尼康等很快以高质量的数码相机树立了在这一领域的声望。柯达公司在2004年停止生产传统相机产品，彻底转向数码领域。而徕卡仍固守传统工艺和极其昂贵的价格，这使它不可避免地陷入困境。2004年，徕卡亏损超过1000万欧元。在2005年破产之际，公司被奥地利商人考夫曼收购。所幸，徕卡多年来坚持销售额10%以上的研发投入为其在激光显微镜等领域的技术发展保驾护航，徕卡作为高端光学仪器供应商的国际地位得以确保。徕卡的品牌价值并未出现剧烈下滑。目前，徕卡相机公司已成为徕卡品牌冠名却彼此独立的三家公司之一。　　如今，徕卡坚持两条腿走路，一方面和日本松下合作生产数码相机。最近还和中国华为合作生产手机镜头。在T系列、S系列和SL系列的产品上应用并优化了自动对焦技术，实现产品的自动化。另一方面，继续在M系列相机上使用手动对焦技术，坚持机械相机制造。　　在数码时代依然坚守机械相机，有人表示质疑和不解。徕卡公司调研发现，在传统机械相机巅峰之作的M3相机使用人群里，年轻人依然占很大比例。这就表明，在性能方便为王、数码相机大行其道的时代，精密机械相机仍是很多人的梦想极品。因为徕卡粉丝们欣赏的是制造哲学，追求的是使用机械相机所具有的事必躬亲的参与感。这是高度自动化相机不能给予的。徕卡相机的优势是，对相机机械制造有绝对自信，但对电子元件就不敢保证。因此徕卡公司决定，以M3系列为代表的经典路线必须坚持，电子元件越少越好。在机身制造上，还用黄铜取代钛铝合金，要的就是这种“沧桑感”。　　即便是数字化的徕卡相机，依然坚持传统设计，比如在镜头卡口上一致，可使用几十年前的镜头，甚至连存放电池的位置与方式都像极了胶片时代的M系列。中国一名张姓摄影爱好者表示，“这让徕卡的拥趸能继续感受经典。但同时，新进用户会抱怨这台机子操作起来很难，甚至不如一台微单‘好用’。”　　据说每台徕卡相机都有一个单独编号，从第一台至今都是连续的。这使其极具收藏价值。目前收藏市场上最热门的是百年经典徕卡M3系列。上世纪30年代生产的、品相保存完好的可达百万元级别，其中还分军版和民版。　　“现在的徕卡价格的确让人有些难以接受。几十万元买上一套限量版渐渐成了一种炫耀方式。”这名徕卡迷说，“但真正热爱徕卡的摄影者还是要用它来拍摄的。因此，二手市场已成为一种性价比更高的拥有徕卡的方式。”

太赫兹辐射，也被称为亚毫米辐射，其波长位于微波和可见光之间。它可以穿透许多非金属材料并探测某些分子的特征。这些便利的特性可以使其得到广泛的应用，包括工业质量控制、机场安全扫描、材料的无损表征、天体物理观测以及比目前手机频段带宽更高的无线通信。插图显示太赫兹照明（右上角的黄色曲线）进入新的相机系统，它刺激纳米级孔内的量子点（显示为照明环）发出可见光，然后使用基于CMOS的芯片（左下角）检测，就像数码相机中的那些。然而，设计检测和制作太赫兹波图像的设备一直是个挑战。因此，大多数现有的太赫兹设备是昂贵的，缓慢的，笨重的，并需要真空系统和极低的温度。现在，麻省理工学院、明尼苏达大学和三星公司的研究人员已经开发出一种新的相机，它可以快速检测太赫兹脉冲，具有高灵敏度，并且在室温和压力下。更重要的是，它可以同时实时捕捉到关于波的方向，或"偏振"的信息，而现有的设备无法做到。这种信息可以用来描述具有不对称分子的材料，或确定材料的表面细节。这个新系统使用被称为量子点的粒子。这些粒子最近被发现在受到太赫兹波的刺激时有能力发射出可见光。然后，这些可见光可以被一个类似于标准电子相机探测器的装置记录下来，甚至可以用肉眼看到。11月3日发表在《自然-纳米技术》杂志上的一篇论文描述了这一装置，作者是麻省理工学院的博士生史娇健、化学教授Keith Nelson和其他12人。该团队制造了两种不同的装置，可以在室温下运行。一个是利用量子点将太赫兹脉冲转换为可见光的能力，使该装置能够产生材料的图像；另一个是产生显示太赫兹波偏振状态的图像。新的"照相机"由几层组成，采用像用于微芯片的标准制造技术制成。基板上有一排纳米级的平行金线，用窄缝隔开；上面是一层发光的量子点材料；上面是一个用于形成图像的CMOS芯片。偏振检测器使用类似的结构，但有纳米级的环形狭缝，这使得它能够检测到进入的光束的偏振。太赫兹辐射的光子具有极低的能量，这使得它们很难被检测到。因此，这个设备正在做的是将那小小的光子能量转化为易于用普通相机检测的可见物。在该团队的实验中，该设备能够在低强度水平上检测太赫兹脉冲，超过了今天大型和昂贵系统的能力。研究人员通过拍摄他们设备中使用的一些结构的太赫兹照明照片来证明该探测器的能力，例如纳米间隔的金线和用于偏振探测器的环形狭缝，证明了该系统的灵敏度和分辨率。一个CMOS相机被用来捕捉太赫兹光束的旋转。资料来源：研究人员提供开发一个实用的太赫兹相机需要一个产生太赫兹波以照亮一个物体的部件，以及另一个检测它们的部件。在后一点上，目前的太赫兹探测器要么非常慢，因为它们依赖于检测波冲击材料所产生的热量，而热量传播缓慢，要么它们使用相对较快的光电探测器，但灵敏度非常低。此外，直到现在，大多数方法都需要整个太赫兹探测器阵列，每个探测器产生一个像素的图像。问题在于每一个都相当昂贵，一旦他们开始被用来制造相机，探测器的成本就会开始迅速扩大。虽然研究人员说他们已经通过新的工作破解了太赫兹脉冲检测问题，但缺乏良好的源的问题仍然存在--而且世界各地的许多研究小组正在努力解决。尼尔森说，新研究中使用的太赫兹源是一个庞大而繁琐的激光器和光学设备阵列，不容易被扩展到实际应用中，但基于微电子技术的新源正在顺利开发中。论文的共同作者、明尼苏达大学电气和计算机工程系麦克奈特教授Sang-Hyun Oh补充说，虽然目前的太赫兹相机版本要花费数万美元，但该系统使用的CMOS相机的廉价特性使其"向建立实用的太赫兹相机迈进了一大步"。商业化的潜力促使制造CMOS相机芯片和量子点设备的三星公司合作开展这项研究。尼尔森说，这种波长的传统探测器在液氦温度（-452华氏度）下工作，这对于从背景噪声中挑出能量极低的太赫兹光子是必要的。这种新设备能够在室温下用传统的可见光相机检测并产生这些波长的图像，这一点出乎了从事太赫兹领域工作的人的意料。研究人员说，有许多途径可以进一步提高这种新相机的灵敏度，包括组件的进一步小型化和保护量子点的方法。他们说，即使在目前的检测水平上，该设备也可以有一些潜在的应用。在新设备的商业化潜力方面，Nelson说，量子点现在价格低廉，而且容易获得，目前被用于消费产品，如电视屏幕。相机设备的实际制造更加复杂，但也是基于现有的微电子技术。事实上，与现有的太赫兹探测器不同，整个太赫兹照相机芯片可以用今天的标准微芯片生产系统来制造，这意味着最终大规模生产这些设备应该是可能的，而且价格相对便宜。目前，尽管该相机系统离商业化还很远，但麻省理工学院的研究人员在需要快速检测太赫兹辐射时已经在使用这种新的实验室设备。"我们没有那些昂贵的相机，"纳尔逊说，"但是我们有很多这样的小设备。人们只需将其中一个插入光束中，用眼睛看一下可见光的发射，这样他们就知道太赫兹光束何时开启，这真的很方便。"虽然太赫兹波原则上可以用来探测一些天体物理现象，但这些来源将是极其微弱的，而且新设备无法捕捉这种微弱的信号，该团队正在努力提高其灵敏度。下一代的研究工作在于把所有东西都做得更小，它的灵敏度也会更高。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 对数码产品有一定了解的人一定都听过佳能（Canon）这个品牌，没错就是那个做相机的佳能 /span /strong span style=" text-align: justify text-indent: 2em " ，佳能相机以其出色的性能一直被消费者所青睐， strong 2018年全球相机市场，佳能占比高达40.5%，妥妥的排名领先。 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b7f302d7-4ecb-4f14-a066-0f6a43d06790.jpg" title=" 截屏2020-03-04上午9.58.09.png" alt=" 截屏2020-03-04上午9.58.09.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " 佳能相机全家福 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 20px " strong 但就是这个我们一直认为是相机厂家的佳能，居然开始研制新冠检测系统了！ /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 3月3日，佳能中国微信公众号发文宣布佳能医疗系统株式会社（下文简称佳能医疗）将启动新冠病毒快速检测系统研发工作。 /strong strong 据悉，佳能医疗将凭借该检测系统参加“快速诊断检测试剂盒的基础研发项目”。 /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/4e378cb5-98f7-4145-9972-901178c63f8d.jpg" title=" 4e39-iqfqmat9391919.jpg" alt=" 4e39-iqfqmat9391919.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 其实， strong 佳能（Canon）不仅仅是一家相机公司，它是日本的一家全球领先的生产影像与信息产品的综合集团， /strong 其主要产品除了包括照相机及镜头、数码相机、打印机、复印机、传真机、扫描仪、广播设备外， strong 还包含医疗器材及半导体生产设备等 /strong ， strong 其旗下的“佳能医疗”创立于1930年， /strong 遍布在全球约140个国家和地区。 strong 2016年，更是以7000亿日元(约合人民币405亿元)的价格，收购了日本东芝公司旗下的“东芝医疗系统公司”。 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 据悉，佳能医疗曾于2015年和2019年向几内亚、刚果及时提供埃博拉病毒快速检测试剂盒；2018年寨卡病毒RNA检测试剂Genelyzer KIT获得生产许可。由此可见，佳能医疗在病毒检测方面具备足够优势。 strong 如今佳能医疗也与长崎大学开展合作，参与新冠病毒相关研究项目，为东京奥运做准备。 /strong /p

EduPIV解决方案简介粒子图像测速（PIV）是一种非接触光学测量技术，用于研究湍流，微流体，喷雾雾化和燃烧过程。流体中加入微小的示踪粒子，示踪粒子完全跟随流体运动。粒子被照亮并通过照相机记录下来，随后使用PIV软件进行分析。标准2D2C PIV（2维，2个速度分量）使用单个摄像机测量平面中的两个速度分量，通常包括：照相机，带有某些光束传输组件的激光器，光学镜片，同步器和用于数据采集的PC，存储和分析。对于EduPIV系统，使用LED照明光源和光纤透镜组而非激光，并且图像时序完全由DynamicStudio软件中的相机设置控制。该系统的配置使其安全且易于操作，使学生可以专注于学习测量原理，而不是操作复杂的硬件。该方案包括完整的实验装置和测量系统，可为PIV系统学习提供交钥匙解决方案。实验装置的基础是配有可编程泵和喷嘴的水箱实验回路。喷嘴会产生水射流，从而可以执行许多测试，并且可以轻松重新配置其他测试对象以进行其他测试。PSP示踪粒子用于加入水路中实现示踪，而我们的FlowSense USB 2M-165相机可以高速捕获粒子运动。使用DynamicStudio对图像进行分析，以提供整体速度图，湍流统计，标量分析，时间/能谱评估和流动可视化。创新点：EduPIV是Dantec全新推出的专用于教学演示的PIV系统。与常规PIV系统不同，它采用LED光源而非激光，从而避免了教学过程中危险的激光操作。与同类教学仪器不同，EduPIV系统采用完整的可编程/可自定义水回路，而非一成不变的简单演示装置，因此学生可以非常直观的理解PIV系统原理。 同时，EduPIV系统配有完整的PIV软件包，可以实现所有科研级产品的软件分析功能。为学生日后进入研究阶段打下坚实的基础。 EduPIV

邹伯奇，字特夫，号一鹗，是生活在清代末年的科学家。他既对中国传统的诗书礼乐之学有深厚的积累，也对西方数学、物理和仪器制造等科学技术有独到的造诣。《南海县志》称他“能萃中西之说而贯通之”，堪称我国近代科学先驱。 邹伯奇生活的时代，正是鸦片战争之后的中国。在列强“船坚炮利”的威胁下，中国人被迫认识到，西方的科学技术并非“奇技淫巧”，而是关系到民族存亡的大事。在这种形势下，大批年轻人出国留学，期望求得富国强兵之道。 邹伯奇走的却是另一条路。他一生未曾踏出岭南一步，然而他对当时所能接触到的西方科学知识，几乎一样都没有放过。他凭着自己的聪明才智，涉猎了数学、光学、天文学、力学、声学、测绘学、机械制造等学科，均有所成就。 多方涉猎 邹伯奇的父亲是当地的私塾老师。邹伯奇自幼聪明过人，且十分勤奋，爱好钻研书本学问，尤其对科学技术感兴趣。11岁时，他师从进士梁序镛，开始阅读数学书籍，包括《三统术》、《弧角设如》、《弧三角举如》等。经过4年的学习，在算学、测绘等方面颇有心得。1839年，邹伯奇研制出“比例规”和“度算版”，1840年又制造了“指南尺”。 邹伯奇的数学成就还体现在他一系列的著述中，为当时中国数学界填补了不少空白。1844年他撰写了《学计一得》、《磬求重心术》、《度算版释例》等书。《学计一得》以数学知识解释儒家经籍；《乘方捷法》对二项式的n次根和对数的幂级数展开式进行深入探讨，扩大了它们的应用；又撰《对数尺记》一卷，阐述计算尺的构造和它在数字计算中所起的作用。他在书中阐述的并不限于“因循中国古代数学的模式”，不少内容与今天高等数学中的内容一致，例如对数函数的幂级数展开，曲线积分，正、余弦定理等。按照邹伯奇手稿中的众多算例，可以编制出现代计算机程序，其计算结果与邹伯奇当年的结果相当吻合。其计算结果不少算至小数点后16位，这在160年前是难以想象的。 除数学外，邹伯奇还擅长绘制地图。他绘制的《舆地全图》一册，是清代有名的地图，另外他还曾绘制出《皇舆全图》（全国各省图）、《广东省地图》、《南海县地图》等，都是以实际测量的数据按比例绘制而成。他著述的《测量备要》四卷，详细地介绍了绘制地图的方法。邹伯奇对于测绘情有独钟，他曾说：“绘地难于算天，天文可坐而推，地理必须亲历。近人不知古法，故疏舛失实。因考求地理沿革，为历代地图，以补史书地志之缺。” 此外，他运用当时先进的钟表机械，设计和制造了不少天文仪器，如浑天仪、七政仪等。 发明相机 邹伯奇一生最突出的成就是发明照相机。这归因于他在光学方面的深厚造诣。 1835年，17岁的邹伯奇开始研究光学。他从墨子的《墨经》、沈括的《梦溪笔谈》中寻找资料，理解吸收他们的光学理论，发现了摄影原理，26岁时撰写成《格术补》一书。书中用数学的方法叙述了平面镜、透镜、透镜组等成像的规律；对眼镜、望远镜、显微镜等光学仪器的工作原理进行了解释，透彻分析“小孔成像”的光学原理。《格术补》是邹伯奇在物理方面的代表作，是一部光学巨著，收录在《邹征君遗书》里，于1874年刊行。 在此基础之上，他对摄影（当时称为照像术）进行了全面的研究，亲手制作了摄影机，写成《摄影之器记》。书中详细记载了他制作摄影器的经历：“变而更之以木为箱，中张白纸或白色玻璃，前面开孔安简，简口安镜而退进之，后面开窥孔，随意转移而观之，名曰摄影之器。”邹伯奇还在摄影器上安装“收光”（即光圈）与“弹簧活动”（即快门）以及自制感光的玻璃底片，使之更加完善。邹伯奇摄影器已具备了照相机的构造和摄影功能，是一台简易的照相机。 邹伯奇撰写的《摄影之器记》成为世界最早的摄影文献之一。在邹伯奇的另外一些手稿中，还有详细的关于摄影机的制作及拍照成像的论述，以及制作玻璃底片的说明和冲洗照片的药物配方。 邹伯奇最大胆的猜想是关于眼睛成像的原理。邹伯奇曾说“目睛如凸镜，物光直射至睛面，折照而聚光点于睛底，合成物倒影，仍能见之”。今天我们知道，瞳孔相当于透镜，光线通过瞳孔折射后在视网膜上形成倒像，经大脑处理后成为正像。但在邹伯奇的年代，这是一个不折不扣的“奇谈怪论”，邹伯奇是如何形成这一正确认识的，至今无人知晓。 民间学者 邹伯奇曾经用自己发明的照相机拍过几张自拍照，这些照片今天还保存在广州博物馆。照片上的邹伯奇，戴着瓜皮帽，穿着对襟长衫，还戴着一副眼镜。在自拍照上，有邹伯奇题写的一首诗《自照遗真》，诗曰：“平常容貌古，通套布衣新。自照原无意，呼之有如神。均瞻留地步，觉处悟天真。樵占鳌峰侧，渔居泌水滨。行年将五十，乐道识纤尘。”从这首诗可以看出邹伯奇性格中的耿直与幽默诙谐的一面，以及他安贫乐道的人生志趣。 邹伯奇一生不赴科举，不求仕进，以秀才身份为满足。1864年，朝廷大员郭嵩焘巡抚广东，考察邹伯奇的为人“足以矜式浮靡”且“专精数学”，特意向朝廷上书，“请置之同文馆”，清廷命地方官咨送邹伯奇到北京任职，邹伯奇却称病辞谢了。不久，曾国藩在上海创办江南制造总局，内设学堂，“请伯奇以数学授生徒”，邹伯奇还是没有接受，理由是须“家居养母”。唯一一次与官方的接触，是1864年受聘主持广东的地图绘制工作。 终其一生，邹伯奇始终是一位姿态鲜明的“民间学者”，坚持过着清贫却怡然自乐的生活。 邹伯奇常常利用自己掌握的天文学知识帮助老百姓破除迷信。当时民间传说道光十九年焚烧鸦片的那天，正是太白星经天，有干戈兵乱之兆。邹伯奇在南海学宫讲学时，就特意通过绘图的方法向学生说明，星变与灾祥并无直接联系，并预言第二年太白星还将出现。后来事实证明果然如此。 由于邹伯奇在学术上的造诣和在地方上的声望，1857年，40岁时他被推举为当时广东著名的学府广东学海堂的学长。到学海堂后，邹伯奇不仅致力于授课、培养人才，还热衷于学术交流。他虽不善交际，但却尽量结交全国各地的学者，在自己周围，形成一个松散的学术团体，在当地营造出良好的学术研究的氛围。 邹伯奇曾经去拜访当时的岭南大儒朱次琦。传说邹伯奇一身粗布衣裳，手持一根长杆烟管，步行50里路到达九江。当时朱次琦正给学生讲课，学生们看见一个衣着寒酸的老头站在门口，禁不住哄堂大笑。朱次琦却恭敬地将邹伯奇迎进屋，当上宾款待。学生深感奇怪，交头接耳，议论纷纷。待邹伯奇落座之后，朱次琦才向学生们宣布，这就是有名的学者邹伯奇，听到这个名字，学生立刻肃然起敬。 1869年5月，邹伯奇去世，终年五十岁。邹伯奇逝世后，他的儿子把他的生平著述辑为《邹征君遗书》四卷。 《清史列传邹伯奇传》这样评价邹伯奇：“聪敏绝世，覃思声音文字度数之源。尤精天文历算，能荟萃中、西之说而贯通之，静极生明，多具神解。”可以说是对邹伯奇这位奇才的精当评价。 当代研究科学史的专家均认为邹伯奇在中国科学史上有着举足轻重的地位。中国科学院自然科学史所研究员戴念祖指出，在鸦片战争前后的中国，能够像邹伯奇那样作出居世界前列的科技成就，是难能可贵的。戴念祖认为，邹伯奇有两项成就最令人称道：一是于1844年最先发明以摄影术测绘地图的方法，与欧洲人以摄影法作实地测绘几乎同时出现；二是以玻板摄影术最早成功地拍摄人物肖像。 综观邹伯奇的一生，虽擅长西学，却不迷信洋人。他认为西方的力学、光学、化学等技术，我国古代早有发明，甚至认为《墨子》一书可视为西学的源头；虽熟悉古文献，却不拘泥。他不参加科举，显示了他不愿为八股而读书的决心，以及吸纳西方科技的眼光与识见。他对知识和学问保持着实用主义的观念，并用一生的科学实践体现出极强的实干精神与操作能力。 如果说读书与著书是中国传统知识分子的常态，那么对“器”和“图”的重视，以及极强的动手操作能力，则显示了邹伯奇有别于中国传统读书人的一面，体现了他身上的科学精神。 梁启超在《中国近三百年学术史》一文中说：“特夫（邹伯奇的号）自制摄影器，观其图说，以较近代日出口精之新器，诚朴可笑。然五十年前，无所承而独创，又岂可不谓豪杰之士耶？”这位“豪杰之士”做过的科学实验数不胜数。他不像徐光启，从意大利人利玛窦那里获得灵感，而是独立创造，从古人的片言只字中一边演绎一边实验，开了实验科学之先河。中国近代科学，因为有邹伯奇而不再显得那么贫乏。 邹伯奇去世时给本乡子弟留下了一副楹联，其中有“创业本维艰”一语，希望后人要不畏艰险，勇于开拓。这似乎概括了这位在国学与西学中游刃有余的近代科学先驱一生所奉行的理念。 （作者系美国伊利诺伊理工学院数学与科学教育系博士） 学术名片： 邹伯奇（1819～1869），广东南海人，清代物理学家，对天文学、数学、光学、地理学等都很有研究。他自己动手制作照相机并拍摄照片，并著有《摄影之器记》和《格术补》，专门探讨摄影技艺及理论问题。他曾独立制造了中国第一台照相机，比西方仅仅晚了4年；还曾参与测绘画出中国第一张有经纬线的中国地图，另外还测绘了广东地图、南海县地图、广州城地图、南海各司（相当于镇）地图甚至他所在的浔峰洲（金沙洲所在江岛）地图。

全球顶级的光学巨头有蔡司、莱卡、尼康、奥林巴斯，这四家是显微镜4大厂商，提供最顶级显微镜产品，同时也不局限于显微镜，它们还生产或曾经生产照相机、望远镜等光学产品。一、卡尔蔡司（德国）卡尔蔡司从1846年创立，至今已有170多年历史，在全球形成了半导体制造技术、工业质量与研究、医疗技术和光学消费品市场四大业务部门，卡尔蔡司是世界领先的光学与光电行业科技集团。蔡司已成为全球领先的光刻光学元件的代名词，尤其在芯片领域，其元件被用于制造半导体组件。在镜片及相机镜头和双筒望远镜等领域，一直引领世界潮流。200年前，一个名为卡尔蔡司的德国人创办了一家精密机械及光学仪器车间，后来公司在先进的光学系统设计和制造领域获得全球认可，迅速成长为全球光学领域的引领者。事实上，卡尔蔡司一百多年的发展历程中经历了很多挫折。值得一提的是，二战后公司被迫一分为二，一半在西德，一半在东德。虽然如此，卡尔蔡司在五十年代仍然恢复了传统产品的生产，同时大力研发新产品，快速恢复了基础。有趣的是，这两家公司不仅成为各自地域的光学带头人，而且成为在全球光学市场上的竞争对手。因为它们都致力于研究光学、精密机械和电子学原理的结合，给全球带来了全新性能的高科技产品。到了九十年代，两家公司再次合并，而合并后卡尔蔡司比以往任何时期都要强大。德国蔡司镜头是镜头领域公认的“贵族”。摄影爱好者的都知道，莱卡相机和蔡司镜头是真正的“烧钱”玩具。比如闻名遐迩的哈勃望远镜中直径2.4米的镜头、韦伯望远镜直径2.6米的镜头都是由德国蔡司制作的。甚至于地球上所谓“最强大脑”——大物理学家爱因斯坦的眼镜也都是蔡司的产品。爱因斯坦曾经不止一次夸赞蔡司质量。再比如二战德军潜艇2的潜望镜、俾斯麦战列舰的炮镜等都是德国蔡司的东西。可以说，蔡司是现代光学的祖师爷。德国光学领先世界。德国光学镜头在全球各种领域发挥十分重要作用，比如著名的光刻机镜头领域，德国蔡司独占鳌头。即使在民用相机领域，日本相机的机身与德国光学的结合十分普遍，比如日本美能达与徕卡、日本雅西卡京瓷与蔡司、日本索尼与蔡司、日本松下与徕卡。日本人对于德国镜头的崇拜情怀由来已久。甚至连COSINA公司都收购了德国老牌的福伦达品牌。在德国，除了蔡司，徕卡，德国的施耐德，罗敦司得也是享誉世界的著名光学厂家。尤其是其为中大画幅系统提供的镜头十分著名。德国著名的施耐德能够制造大画幅非球面镜头，水平及实力世界一流水平。德国镜头创造了传奇，德国镜头在世界上是出类拔萃的存在。尽管德国镜头出类拔萃，但并非意味着价格就很贵，比如曾经的东德镜头物美价廉，即使是东德的蔡司依然是白菜价。大部分德国镜头的价格几乎都是良心价，仅有少部分精工细作的产品比较昂贵，但是相比于同等级别的日本镜头，德国镜头的性价比显然要更高很多。尽管如此，在民用的相机镜头领域，日本光学技术已经迎头赶上。20世纪上半叶，德国相机光学就已经确立了世界霸主地位，尽管同时代还有英国，法国，美国等光学厂家，但德国人在设计上的不断改进，材料的不断升级，使得德国在全球逐渐垄断及掌控了光学设计的话语权。值得一提的是，德国在大画幅、120和135的领域，德国光学几乎是力霸全球，而当时，全球只有德国能制造出复杂的，功能多样的高性能镜头。虽然法国，英国，美国在这段时间里能够制造一些高水平镜头，但整体上世界镜头市场几乎是德国的天下。这种情况一直持续到战后。值得一提的是，20世纪上半叶，日本人投身到相机制造产业及光学产业，但当时日本人主要以模仿德国产品为主，无论是机械还是光学都采用模仿手段。日积月累，日本在机械上开始有了突破和创新，特别是在电子技术领域成就十分突出，但日本在光学领域长期以来依然是以模仿德国设计，并且大量采用德国材料及其替代品。德国镜头在全球仍然保持着相当高的设计水准，德国蔡司的OTUS镜头、徕卡的微单镜头、M口上的50 2.0AA，仍然代表着民用光学的世界最高水平。值得一提的是，德国拥有全欧洲最大的光子学产业，曾占欧洲大陆产值的41%以上。在许多光子学应用领域中，德国是公认的全球第一。德国的光子学已经发展成为德国最重要的未来产业之一，并成为创新和增长的发动机。自2005年以来，德国光电子产业的增长速度曾经是其国内和全球GDP的两倍(每年6%到7%)，尤其在全球光子学市场上占有约6%的份额。 据VDMA(欧洲最大的工业协会——德国机械设备制造业联合会)预测，到2020年这一数字将上升到390亿欧元左右。德国公司在包括激光技术、照明、显微镜和成像在内的许多光子学领域始终处于世界领先地位。比如重要的图像处理和测量技术(占22%的全球该行业的市场份额)、医疗技术和生命科学(19%)、光学元件和系统(18%)、生产技术(15%)代表了德国主要的光电子产业。从德国的出口率来看，70%左右的出口配额证明了德国自主创新的光电产品的国际竞争力。生产技术部门的出口率特别高，达到80%，医疗技术和生命科学部门的出口率也在70%以上。德国光子学公司的出口配额远远高于传统制造业公司(在2015年达到48%)。值得一提的是，德国公司在研发上的平均支出占总收入的9%，促使光子学成为德国研究最密集的领域之一。全世界大约有28%的产品是在欧洲生产的。对内窥镜、显微镜、成像系统和激光治疗系统的巨大需求，大大加强了德国在该领域的突出表现。据VDMA统计，德国的年平均增长率为6.6%，人口老龄化和对微创手术、现场诊断以及眼科激光治疗的需求增加是重要驱动因素。由于德国在显微镜、内窥镜和医学成像系统技术方面的实力，德国曾占欧洲总产值份额的50%以上。二、徕卡（德国）徕卡(Leica)，是由一家同名的德国公司生产的照相机的品牌，由徕茨(Leitz)和照相机(camera)的前音节组成。公司的原名为恩斯特徕茨公司。目前拆分为三家公司:徕卡相机股份公司、徕卡地理系统股份公司和徕卡微系统有限公司，分别生产照相机、地质勘测设备和显微镜。"徕卡"品牌由徕卡微系统股份公司持有，并授权另两家公司使用。徕卡相机最初问世于1913年，是世界上最早35mm的照相机。值得一提的是，昂贵的价格是徕卡的品牌标志，并且代表一种精湛的制作，一种深厚底蕴的文化。享誉世界的徕卡相机是由德国徕茨公司生产的。它以结构合理，加工精良，质量可靠而闻名全球。值得一提的是，在20-50年代，德国一直雄踞世界照相机王国的宝座。徕卡相机成为当时世界各国竞相仿制生产的名牌相机，在世界上享有极高的声誉。在二十世纪五十年代到六十年代期间，徕卡相机已相继研制出了2型、3型相机。其中2G相机仅出了15台，而这15台相机还没有在市场上销售过，同时也没有独立编号。因此徕卡2G相机成了收藏爱好者追捧的精品。1954年M系列开始生产，它是G系列的改良品，到目前为止，徕卡M系列仍在出新产品。徕卡相机的突出特点：坚固、耐用、性能好，因此它成了军用相机的不二首选。特别是在第二次世界大战中，徕卡相机成了当时随军记者的重要工具。与民用徕卡相机不同的是，军用徕卡相机一般在编号的后边再带一个K字母。徕卡军用相机一般是白色、黑色、深灰色和草绿色。直到今天徕卡相机仍然是相机收藏中的佼佼者。徕卡市场突出定位：精密，坚固，品质卓越是徕卡的重要利器，尤其在其所擅长的领域里，可以说所向披靡，无可比拟。徕卡M6曾经被不少徕卡迷认为是仅次于M3的经典机型。不仅是因为它是徕卡M系列中唯一一款全钛机身的的相机，同时还被誉为:"相机史上最强大的连动测距相机"，也是徕卡相机销售史上销量最高的一款机型。徕卡也是全球领先的测量产品供应商，徕卡测量系统拥有悠久的创新传统，并继续致力于打造未来的测量技术。其获得举世瞩目的成就：比如1921 T2，全球第一台光学经纬仪(Wild)1923 A1，全球第一台模拟摄影测量立体绘图仪(Wild)1925 C2，全球第一部航空摄影相机(Wild1969 DI10，全球第一台红外测距仪(Wild)1977 TC1，全球首款具有机载数据处理功能的全站仪(Wild)1984 ERDAS推出全球第一个基于PC的遥感软件WM101，全球第一台测量型GPS接收机(Wild-Magnavox)1986 DIOR3000，全球第一台无反射镜测距仪(Wild)1990 NA2000，全球第一台数字水准仪(Wild-Leitz)1991 SMART 310，全球第一台工业激光跟踪仪(徕卡)1991 System 200，全球第一台采用快速静态测量技术的GPS产品1993 DISTO™ 全球第一台手持激光测距仪1998 TPS300 / 1100系列产品，全球第一台具有同轴无反射棱镜测距功能的全站仪1999 Cyrax2500 全球首台可在1秒钟内采集1000个点的三维激光扫描仪2000 Cyclone 独特的三维激光扫描数据处理和可视化软件3D高精度TPS和GPS机械引导系统ADS40，全球第一台航空数字传感器2001 SurveyEngine可直接生成ESRI兼容的数据Spider GPS参考站软件2002 CloudWorx三维CAD插件，可在CAD系统中处理HDS三维点云数据2003 HDS™ ，实现高分辨率的快速测量和三维可视化GS20，亚米级专业GIS数据采集系统2004 T-probe和T-scan，All-In-One(全合一)工业测量解决方案DISTO™ -Plus，全球第一台使用蓝牙技术，并提供制图和电子数据处理两个免费软件包的手持激光测距仪System1200 全球第一个GPS/TPS全面兼容的测量系统GRX1200 GPS参考站接收机2005 SmartStation，全球第一台真正集成GPS的全站仪，取名超站仪SpiderNET GPS参考站网软件徕卡公司拥有6大业务系统：工程测量系统 是徕卡测量系统最大的业务部门。地学空间影像测量系统：为用户提供基于影像的测量解决方案，业务范围从遥感和航空测量到GIS(地理信息系统)。工业测量系统：能够帮助工业用户(如汽车和航空航天业)精确地测量大型部件，精度可达到微级(1um)精度，并能直接在CAD系统中处理数据。大众测量系统：发明了具有革命性的Leica DISTO，"徕卡迪士通"手持式激光测距仪。HDS高清晰测量系统： 使徕卡测量系统迅速进入新兴的三维数据市场。特种仪器系统：包括Polymeca AG。三、尼康（日本）尼康(Nikon)，是日本的一家著名相机制造商，成立于1917年，当时名为日本光学工业株式会社。1988年该公司依托其照相机品牌，更名为尼康株式会社。"尼康(Nikon)"的名称，从1946年开始使用，是"日本光学"日文读音(Nippon Kogaku)的罗马字母缩写，并且融合了德文中蔡司照相机ZeissIkon中kon的写法。尼康最主要产品有：尼克尔(Nikkor)相机镜头、尼康水下照相机(Nikonos)、尼康F系列的135胶卷单反相机、还有尼康D系列的数码单反相机，消费性数码相机Coolpix系列。尼康也是世界一流的分步重复半导体生产设备(分档器)的制造商。公司同时还生产护目镜，眼科检查设备，双筒望远镜，显微镜，勘测器材。尼康是全球著名的光学产品设计和制造商，具有当今世界尖端的光学科技水平。其光学产品以优异的性能著称于世。尼康光学科技在影像、光纤、半导体、视光、科考等人类生产、生活的各个领域发挥着重要作用。尼康品牌具有高品质，高科技，高精密度的形象。尼康镜片具有先进光学技术、高清晰，高透光率，先进镀膜技术等特点。尼康在镜片的高折射率材料、非球面技术、个性化光学设计、光学镀膜等方面处于世界领先地位。尼康SEE系列镜片和镀膜是尼康尖端光学技术的代表。日本NIKON公司是世界专业运动光学产品生产者，拥有几十年专业镜片制造经验和世界领先的镀膜技术NIKON不断追求创新。将最新的现代科技应用于运动光学领域，结实的橡胶外壳，内部氮压系统，防雨，防雾镜片，防水压，精确涂施的镜片涂层技术。尼康是世界上仅有的三家能够制造商用光刻机的公司，在这个领域，许多人只知道尼康的相机做得好，却不知道尼康光刻机同样享誉全球。光刻机作为整个集成电路制造最关键的设备，其设备的性能直接影响到整个微电子产业的发展。全球目前最先进的沉浸式光刻机也只有ASML、尼康和佳能三家能够生产，并且单台价格高达几千万美元。尼康的G-line、I-line步进式光刻机(stepper)、投影式光刻机在全球晶圆厂大量使用。Arete Research LLC公司的分析师Jagadish Iyer曾经在一份报告中指出：Intel之前最终决定22nm光刻工艺设备的供应商，最终入围的是荷兰ASML Holding NV和日本尼康两家。其实在更早的45nm世代，ASML和尼康也曾双双成为Intel的光刻设备供应商，但在32nm节点上Intel首次应用了沉浸式光刻技术，只有尼康一家提供相关设备。尼康获得的主要荣誉：2009数码单镜反光相机D3荣获「亚洲最具影响力设计2009」铜奖 2009尼康D5000数码单镜反光相机荣获DIWA金奖 2009尼康D3X数码单镜反光相机荣获欧洲EISA大奖 2009 尼康D700荣获"CAMERA GRAND PRIX 2009读者评选大奖"。2010 尼康D3100及COOLPIX S1100pj荣获德国iF产品设计奖 2010 尼康COOLPIX S8000轻便数码相机荣获2010年「亚洲最具影响力设计」优异设计奖 2010 尼康AF-S尼克尔35mm f/1.4G镜头荣获photokina STAR 2010大奖 2010 尼康D3S数码单镜反光相机、AF-S尼克尔300mm f/2.8G ED VR II镜头荣获欧洲EISA大奖 2010 COOLPIX S1000pj及尼康D5000荣获"red dot award: product design 2010"大奖 2010 尼康D300S及尼康D5000获颁"5th Annual CNET Asia Readers' Choice 2009/10 Awards"。2011 五款尼康产品荣获"iF设计奖2012" 2011 尼康D7000数码单镜反光相机荣获EISA大奖 2011 尼康D7000荣获"CameraGP2011读者评选大奖" 2011 尼康获颁两项TIPA Awards 2011 (尼康D7000 & COOLPIX P300) 2011 尼康D7000, COOLPIX P7000, COOLPIX S1100pj, EDG 8x42荣获"red dot award: product design 2011"大奖 2011 尼康D5000、尼康D3100、COOLPIX S8100及COOLPIX L110获颁CNET Asia Readers' Choice 2010/11 Awards 2011 尼康D3100数码单镜反光相机继荣获德国iF产品设计奖后，再赢得iF创意设计奖2012 两款尼康数码单镜反光相机D4及D800荣获欧洲EISA大奖 2012 尼康数码单镜反光相机D800荣获"Camera GP2012 Camera of the Year及Readers Awards 2012 三款尼康产品荣获"TIPA Awards 2012"大奖 2012 四款尼康产品荣获"red dot award: product design 2012"大奖。四、奥林巴斯（日本）奥林巴斯(Olympus Corporation)，创立于1919 年。1920年在日本成功地将显微镜商品化，尤其在癌症防治领域发挥着极其重要作用的内窥镜，1950 年由奥林巴斯在世界上首次开发。奥林巴斯株式会社已成为日本乃至世界精密、光学技术的代表企业之一，其事业领域包括医疗、影像、生命科学产业三大业务领域。奥林巴斯是世界相机领域的巨头，特别是在2001年实现了μ系列相机全球销量超过2000万台的辉煌业绩。在中国，奥林巴斯曾经连续八年牢牢地站在"民用相机全国销量第一"的位置上。奥林巴斯集团在显微镜、医疗仪器、传统相机、数码相机、打印机等图像解决方案产品以及高科技生命工程学等领域同样取得了辉煌的成绩。比如内窥镜从开发初期的胃窥镜发展至纤维内镜、电子内镜，迄今不仅在检查、诊断方面、而且在诊断和治疗方面也已成为不可缺少的设备。奥林巴斯的内窥镜深得医学界的信赖，在全世界拥有百分之八十的市场份额。1950年，奥林巴斯在世界上首次实现胃镜实用化。之后，始终以"安心与安全"为宗旨，不断追求减轻患者负担的新产品，为实现最佳医疗做出贡献。在生命科学领域，奥林巴斯以生物科学研究为目标。以先进技术，支持中国生物科学事业发展。以优质服务，提供给用户贴心的全方位支持。奥林巴斯品牌创立始于1919年，1921年自主研发了日本第一台光学显微镜"旭"。九十年来，奥林巴斯凭借"光学-数字技术"的核心竞争力，始终走在行业的最前沿，向生命科学领域提供了精密、专业的显微镜产品，曾经连续30年雄居中国和日本显微镜市场销售额第一。奥林巴斯FSX100以"卓越的图像""超简单的操作"和"良好人机工程"为核心理念，化繁为简，使任何人都可以轻易得获得稳定精准的显微图像。比如全球首台全内置式激光扫描共聚焦显微镜FV 10i通过全内置一体化的设计获得了紧凑的结构和具有高度稳定性的系统，更使昔日激光共聚焦显微镜复杂的操作和维护成为了历史，体现了人性化的设计理念。比如拥有多光子激光扫描技术的FV1000-MPE能深入地观察到厚标本或者在体标本的内部核心，对神经科学和人造器官组织工程的研究产生了极其深远的影响，开启了显微镜深度观察的新时代。奥林巴斯显微镜产品始终代表着行业的先进水平，广泛地应用于生命科学以及工业领域的研究，深受广大用户和科研机构的好评。值得一提的是，2013年度R&D100大奖(R&D 100 Awards)的获奖名单中，奥林巴斯IX3系列倒置显微镜凭借其易操作性、更高的成像精度和灵活的功能拓展性，赢得了美国专家评审委员会的认可，成功跻身2013年度全球最具代表性的100项先进科技成果之林，获得成像类产品大奖。 2013年9月，奥林巴斯成功推出了新时代FVMPE-RS全新多光子扫描显微镜，高速高灵敏度双光子成像技术、空间精确红外光刺激和可见光光刺激及更深的成像深度，更长波长光校准及透过率系统，FVMPE-RS堪称迄今为止最先进的多色多光子显微镜系统，将会成为生命科学研究的有力支持。五、富士胶片（日本）富士胶片株式会社，1934年创建，已发展成为世界上规模最大的综合性影像、信息、文件处理类产品及服务的制造和供应商之一。 总部位于日本东京。富士集团包括富士胶片株式会社、224家子公司和40家从事研发、制造、软件开发、市场和采购及相关经营活动的关联公司, 分布于世界200多个国家和地区, 海外销售额已接近合并报表净销售总额的50%。富士胶片有三大事业领域:1.包含传统和数码两大产品群(胶片、照相机、相纸、化学药品、冲扩设备等)的影像事业领域 2. 包含印刷系统、医疗系统、液晶材料、记录媒体等系列产品的信息事业领域 3. 由富士胶片的子公司富士施乐公司生产和销售的文件处理设备(复印机、打印机、多功能数码文印中心、耗材等)构成的文件事业领域。世界胶卷市场的70%曾经被美国的柯达公司占领。但在日本国内，富士胶卷的市场占有率曾达到约70%，超过了柯达公司，占绝对优势。值得一提的是，1976年9月，该公司生产的高感光彩色胶卷F-Ⅱ400先于柯达公司在市场出售，轰动了世界。从技术水平来看，富士胶卷的一部分技术已超过了柯达公司。世界上的照相行业历来以保守技术秘密。尤其是日本的胶卷世界，在战后想引进外国技术，最终都没有获得成功。日本是完全依靠自己的力量来发展技术，并达到当今世界先进水平，十分值得引人注目。尤其是富士胶卷，在胶卷、照相纸印刷、办公用机械设备、ME等领域内，开发了世界水平的先进技术，称为"技术的富士胶卷"。世界上在冲洗彩色胶卷系统方面，柯达方式占绝对优势。但在技术不公开的情况下，富士胶卷能在国内维持70%的市场占有率，无疑这是十分惊人的。其秘密是该公司除了有较强的技术外，还有较强的市场推销能力。特别是在国际市场方面，逐步巩固其地位，加紧追赶柯达公司。富士胶卷的技术水平已有一部分超过了柯达公司。早在1976年9月，该公司发表了高感光度彩色胶卷F-Ⅱ400新产品，而柯达公司于1977年5月才发表同性能的产品，这比日本另一家小西六照相工业的产品还晚2个月。日本的照相工业，特别是富士胶卷的技术力量之强，快速闻名于全世界。该公司在生产技术方面，也超过了柯达公司，其质量高、信誉好，在照相业界受到高度评价。富士胶卷对研究开发技术十分重视，每年的研究开发费占销售额的比率为5~6%。在全球化学工业中是首屈一指的。富士胶卷从事开发研究的人员曾经达2500人左右。特别是在全体职工中，4个人就有1个人从事研究开发工作。富士胶卷公司的研究开发体制是总公司的机构，有专利部、技术情况室、设备技术部、开发部，实际工作部门有生产技术部、机器开发部、磁性记录研究所、富士言研究所，朝霞研究所、NS研究所、足柄研究所等。富士胶卷的技术，是以照相化学、照相光学、彩色画像评价技术等影像情报或彩色情报等的处理技术的基础上发展起来的。胶卷、洗相纸、"感压纸"、录像带(YTR)等是传达情报的媒体，而薄膜涂料技术发挥了重要的作用。六、佳能（日本）佳能(Canon )，是日本的一家全球领先的生产影像与信息产品的综合集团。佳能的产品系列共分布于三大领域:个人产品、办公设备和工业设备，主要产品包括照相机及镜头、数码相机、打印机、复印机、传真机、扫描仪、广播设备、医疗器材及半导体生产设备等。佳能总部位于日本东京，并在美洲、欧洲、亚洲及日本设有4大区域性销售总部，在世界各地拥有子公司200家，雇员超过10万人。2018年9月5日，佳能正式发布EOS R系统、EOS R全画幅专微和RF镜头 。1937年，凭借光学技术起家、并以制造世界一流相机作为目标的佳能公司成立。此后，佳能不断研发新技术，并在20世纪70年代初研制出日本第一台普通纸复印机。80年代，佳能首次开发成功气泡喷墨打印技术，并且将其产品推向全世界。对技术研发的重视和投入，使佳能能够数十年不断发展壮大，并且成为同行业的领导者。佳能在美国专利商标局公布的2012年在美国专利注册数量排名中名列第三。佳能公司的创始人是位日本医学博士，取此名的灵感出自他抬头眺望天空而来。佳能公司原来的名字叫"精机光学研究所"，是一个精密光学仪器研究所。其初衷只是为了研究高品质相机的发展。佳能原有一个十分英语化的名字KWANON，公司以此命名其第一架35毫米测距式相机。迄今为止，世界上只有唯一一架KWANON相机幸存。在1936年，公司用汉莎佳能(HANSA CANON)为品牌的相机正式上市了，其CANON一词含有"盛典、规范、标准"的意味。从此，佳能成为举世闻名的相机品牌和公司的象征。

仪器信息网讯 5月30日，日本电子总裁兼CEO： Izumi Oi宣布：日本电子以“紧凑的”，“易于使用的”和“可扩展的”为理念的新型电子显微镜 JEM-120i 上市，并于当天开始销售。发布背景电子显微镜广泛应用于生物技术、纳米技术、高分子和先进材料等各个领域。 随着应用的扩展，用途也在扩大，这就需要一种易于使用的仪器来进行研究和测试。为了满足这样的需求，不论初学者还是熟练者，从操作到维护都能简单使用的新一代显微镜 JEM-120i 诞生了。主要特点“紧凑的”采用了焕然一新的外观和紧凑的设计。仪器占地面积减少50%以上，占用空间不到传统机型的三分之一，能够有效利用空间。且仪器高度不足1800mm，适合任何实验室安装。由于JEM-120i的尺寸大幅下降，灯丝更换位置和试样支架的位置比以往低。而且，通过开发盒式灯丝单元，任何人都可以简单且安全地更换灯丝。另外，安装在仪器正面的LED灯，颜色会根据TEM的状态而变化，所以即使在远离仪器的地方也能掌握运行状态。“易于使用的”增强的TEM控制系统和全自动光阑消除了切换放大模式和选择孔径的需要。JEM-120i 提供从低到高倍率的无缝观测。从装样品到完成观察只需要4步。放入样品杆后，点击开始按钮自动进行升压、启动电子束等观察准备操作。同时捕获广域图像，点击目标区域即可完成样品台移动。标准的“管家模式”协助数据采集。即使是初学者也可以很容易地获取数据。“可扩展的”除了标准的多功能相机外，还可以选择更高像素底插相机。无论仪器配置如何，都可以应用STEM、EDS和冷冻观测功能等附件。仪器可以随时扩展，以满足需求。PyJEM功能结合高端机型，可以生成用于自动化的算法。自动化可以提高仪器的利用率和数据输出效率。产品规格分辨率0.2 nm (HC), 0.14 nm (HR)加速电压20-120KV倍率50-1,200,000 (HC), 50-1,500,000 (HR)标准照相机自产CMOS相机（NeoView）4M像素，30帧/s寻找/调整/记录视野可选相机自产CMOS相机（SightSKY）19M像素，58帧/s也可以安装其他公司制造的照相机产品尺寸宽度840mm/进深1734mm/高1782mm注：HC：高对比度配置；HR：高分辨率配置

科学进步所依赖的因素，按先后顺序可能是这几个：新技术，新发现，新思想。　　——悉尼博伦纳　　物理学离不开对撞机 天文学离不开望远镜 生物学离不开 PCR 仪。在人类科学进步的历程中，新技术的出现是新发明和新思想诞生的基石和前奏。　　岁末年初，The Scientist 杂志照例评选出了2016年生命科学领域的十大技术/仪器创新成果。其中既有足以颠覆基础生命科学研究、新药研发和临床检验的新平台，也有在既有技术基础上更进一步的重要新产品。　　值得一提的是，今年的10大创新成果榜单中，出现了更多与临床相关的发明。3D打印肾脏在培养皿中重现了人体器官的各项性质，精密设计的检测系统可以同时量化检测多个样品中多种类型的生物标记物：这些成果不仅可以助力实验室研究，也将改变我们的临床实践。这些进步让我们明白，技术创新所能造福的不仅仅是制造业、发明者和学术界，也包括全人类。第十名Thermo Fisher Scientific 公司GeneArt Platinum Cas9 核酸酶　　Thermo Fisher Scientific 公司在 CRISPR 试剂方面的一项突破成果——GeneArt Platinum Cas9 核酸酶，入选了今年的十大创新成果。在大肠杆菌中纯化的重组酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)Cas9 蛋白，即 GeneArt Platinum Cas9 包含了一段核定位序列，使其可以进入靶细胞的细胞核中。　　“我们一直坚信，稳定的性能、活性和纯度是十分重要的，”Thermo Fisher 的高级科学家、基因编辑工具和合成生物学研发经理 Jason Potter 说，“所以我们通过大量的检测，保证我们拥有十分稳健的纯化过程。”Thermo Fisher 下属 Potter 团队于2015年发表了一篇文章，显示 GeneArt Cas9 在多种细胞系中表现出高达85%的切割率(J Biotech, 208:44-53, 2015)。　　斯坦福大学干细胞生物学家 Matthew Porteus 在他利用体外基因编辑治疗血液疾病的研究中，使用了 GeneArt Platinum Cas9。目前他还在小鼠细胞中进行实验，但已经与 Thermo Fisher 公司达成了合作关系，希望将成果推向临床试验。在使用 CRISPR/Cas9 系统进行高效特异的基因编辑时，“我们遇到的问题是，已有的商业化 Cas9 酶是有毒性的，”他说。“[GeneArt Platinum Cas9] 现在已经成为了一种金标准，让我们能够获得其他试剂无法实现的结果。”　　25 µg 包装的 GeneArt Platinum Cas9 核酸酶售价150美元，顾客还可以联系 Thermo Fisher 的专家寻求实验设计帮助或讨论操作流程。Thermo Fisher 副总裁，生物合成业务总经理 Helge Bastian 说：“做基因编辑这一行的小技巧就是，手把手的告诉顾客用量和方法，告诉他们如何去获得更好的结果。”　　WILEY：该技术避免了基于载体的 Cas9 表达，至少在特定细胞系中大大加快了典型 CRISPR-Cas9 系统的工作流程。第九名Photometrics 公司Prime sCMOS 照相机　　有了现代显微镜，研究者们还需要高性能的照相机来记录样品图像。“每一年，这些照相机都变得越来越好，”Photometrics 产品经理 Rachit Mohindra 说(Photometrics 是一家专注于显微镜照相机和其他生命科学研究用图像系统的公司)，“它们基本上可以说是完美的。”要提升它们的完美程度是一项艰巨的任务，但是他认为他和他的团队通过4.2兆像素 Prime sCMOS 照相机做到了。　　这款产品在2016年初发布，其内置算法可降低散粒噪声(光学显微镜成像的固有波动)，这个过程不需要获取多个临时图像后综合处理，也不需要增加激光强度而破坏样品。Mohindra 说：“有了这个照相机，就可以保持低强度光照，让被观察细胞存活更久，获得更好的数据。”Prime照相机将信噪比提高了三到五倍，“这相当于把光强降低了10倍。”　　Prime sCMOS 照相机的内置算法还可以减少研究者需要采集数据的总量，缩短处理和分析时间。Mohindra 说：“不联网的情况下，每帧图片需要30秒的处理时间。”“如果你的照相机每秒可以摄取100帧，那么就需要花费5分钟来处理这1秒钟的数据。”但是如果使用 Prime 照相机，可以立即完成处理过程。　　“Photometrics 公司 Prime sCMOS 照相机的实时过滤和高帧性能，甚至可以使其捕捉到超分辨率显微镜的图像，更好的显示染色体结构变化，”瑞士洛桑联邦理工学院的 KyleDouglass 在公司网站上写到。这款照相机售价15,950美元。　　STR?MVIK：高质量科研图片需求的增长伴随着对信息处理能力需求的增加。在照相机上安装现场可编辑逻辑门阵列是一条可行之路。第八名Horizon Discovery 公司Turbo GFP 标记 HAP1 细胞　　Horizon 公司的 HAP1 细胞已经连续三年入选年度十大创新成果榜单。2014年，CRISPR 编辑敲除细胞系入选(后被 Haplogen 公司出售) 2015年，用户定制敲除细胞系入选。2015年10月，Horizon 推出了 Turbo GFP 标记 HAP1 细胞，这种可在无需过表达特定基因的情况下对目的蛋白进行荧光标记的细胞系入选2016年度十大创新成果。　　Horizon 公司细胞系高级产品经理 Daniella Steel 说，相比于抗体标记，该技术的最大优势在于其简便性。“有别于抗体技术，使用该技术不需要鉴定和优化，可以直接对活细胞进行观察。”　　瑞典皇家理工学院的 Emma Lundberg 最近正在她的人类蛋白质图谱项目的工作中使用这种细胞。Emma 主管共聚焦显微镜下蛋白质亚细胞定位工作，她说基因的过表达有时会导致蛋白定位的假阳性或假阴性结果。“而现在你能看到你的标记物在哪里，并且知道它们是内源表达的，”她说，“HAP1 细胞操作起来很简单，很适合细胞成像工作。”　　由用户定制的此种细胞系售价3,400美元，制作周期大约16周。Horizon 还推出了一些用荧光标记蛋白标记特定细胞器的细胞系，售价1,450美元。Lundberg 认为，考虑到实验室中培养和鉴定细胞所花费的时间，这个价格很合理。　　Platt：这种基因改造细胞的进步在于，利用 CRISPR-Cas9 技术，这种细胞用 Turbo GFP 来标记基因??无需后续的免疫标记操作。　　Fishman：利用 CRISPR-Cas9 自释放标签，使用者可以得到 Turbo GFP 标记的蛋白。蛋白质的内源性标记优于外源性标记，并且更加可靠和经济。第七名908 Devices 公司ZipChip 微流体可分离质谱接口　　ZipChip 是一款从本质上加速了质谱分析方法的微流体设备，它将所需样品体积最小化，同时拓展了质谱分析可处理的样本范围。这个不足一英尺长的小盒子可以直接接入质谱仪，并通过其内置的载玻片大小的微流体芯片对样品进行处理。　　通常，准备质谱样品是一个耗时且容易出错的过程。ZipChip 减少了潜在复杂情况的发生。908 Devices 共同创始人，ZipChip 开发者 Chris Petty 说，“使用我们的前端设备，样品几乎不需要经过任何准备过程，即使样品中含有盐粒子、去垢剂或者其他基质，检测过程都不会受到影响。”　　Petty 说，使用毛细电泳法，ZipChip 可以在两到三分钟内分离出样品中的化合物，而液相色谱法需要长达一个小时。她还说，这一设备提供了更好的样品分离方法，可以对蛋白质、抗体以及抗体药物复合物等较难分离的分子进行分离。而且这种方法只需要几纳升样品。目前该设备售价30,000美元，配备自动进样器另加20,000美元。　　纽约大学代谢组学研究者 Michael Pacold 说，将 ZipChip 引入实验室拓展了他的研究项目，ZipChip 能够更加快速的获得数据，也可以测量更多来源的样品。“许多临床研究都只能从样品库中获得几微升的血浆样本，”他说，“如果没有 ZipChip 这样的技术，这些实验不可能开展。而现在不可能已经成为了可能。”　　Platt：毛细管电泳、样品分离和直接向质谱单元加样使小体积样品(ZipChip 可用几纳升)测定成为可能，并且可能在减少准备时间的同时降低检测成本、提高样品识别率。　　Unger：这一发明使用集成微流体技术作为质谱分析的前端，极大的提升了质谱分析的速度，同时还保留了样品的完整性。这将进一步促进质谱技术的普及，使其在研究领域和生物医疗领域得到更广泛的应用。第六名NanoStringTechnologies 公司nCounter Vantage 3D Panels　　2008年 NanoString 首次推出了 nCounter 分析系统，这个可以识别特定分子荧光条形码的自动化显微成像系统，可以对 mRNA 进行单分子定量检测。NanoString 计划将该技术从 mRNA 拓展至 DNA 序列和蛋白质的单分子定量。2016年，该公司终于达成这一目标，推出了 nCounter Vantage 3D Panels。　　“升级后的 Vantage 检测系统可以对 mRNA、DNA、蛋白质甚至蛋白质磷酸化位点进行电子计数，”NanoString 研发部高级副总 Joe Beechem 说。2016年4月，NanoString 推出了第一款 Vantage 检测系统，该系统可用于对肺癌和白血病样本的 RNA 电子计数，也可用于实体瘤释放的蛋白质和免疫细胞信号分子，以及 DNA 单核苷酸位点突变的检测。　　德克萨斯大学 MD安德森肿瘤中心系统生物学部主任 Gordon Mills 帮助研发了 Vantage 系统，并在安德森肿瘤中心扎耶德研究所将其应用于癌症的个性化治疗。“可用于实验室检测的平台很多，”他说，“但是没有一个能够和 nCounter Vantage 一样拥有结果稳定性和操作简便性，并且可以同时检测患者样本中的DNA、RNA 和蛋白质。”　　nCounter 分析系统售价149,000至280,000美元，使用 nCounter Vantage 3D Panels 测量单个样本需花费275美元或更多。不久的将来，NanoString 和 Mills 实验室计划推出能在单细胞水平上测绘生物分子空间分布的新版 Vantage 系统。　　Wiley：这项技术可以同时测量少量样品中的 DNA、RNA 和蛋白质丰度，凭借这一点，它有可能成为今年最大的技术突破。　　Str?mvik：这项技术推动了当前的肿瘤学研究，将来还有可能被应用于其他领域。这是一台能够测定多达800种指定 DNA、RNA 或蛋白质的设备。第五名Thermo Fisher Scientific 公司LentiArray CRISPR 文库　　CRISPR-Cas9 技术非常实用，被誉为使基因编辑大众化的革命性技术。Thermo Fisher Scientific 公司的 LentiArray CRISPR 文库于2016年9月面世，使这一技术在筛选性实验中的应用变得更加方便。该公司推出了一系列试剂，当它们被加入到任何人类来源细胞(无论是海拉细胞还是诱导多能干细胞)中时，每个细胞中会有一种基因被 CRISPR 敲除。　　美国西北大学的 Simone Sredni 主要研究一种名为恶性横纹肌样瘤的高侵袭性儿童肿瘤，最近她参与了该文库的黑盒测试。Simone 使用这一技术来筛查160种激酶突变后患者肿瘤细胞中产生的变化，从而找出影响细胞增殖和生长的突变。三个月后她得到了大部分的数据，并且发现了一些突变后可以减慢细胞生长的基因。“真的很快，”她说。仅仅用了一年多一点的时间，她就已经开始使用动物模型在体内测试这些激酶抑制剂的效果了。“如果没有这种筛查技术，我是绝对不可能做到的。”　　该文库有多个版本。用户可以从19个不同的基因集中任意挑选，定制属于自己的筛选方案，或者对18,000个基因进行无差别筛选。“它不仅是市场上最高效的筛查技术，还在为不同需求构建不同实验方案上给出了很大的可操作空间，”Thermo Fisher Scientific 合成生物学研发部高级主管 Jon Chesnut 说道。　　Sredni 说，每个文库售价10,000美元，可能有点小贵，但是对于想要从事高效筛选的实验室来说，物有所值。　　Str?mvik：任何将 CRISPR 技术带入高通量水平的工作都是值得关注的。　　Wiley：这是一个很好的辅助系统。虽然你也可以自己组建文库，但这个系统提供了一种寻找基因生理功能的合理方法。第四名Axion BioSystems 公司Lumos 光传输系统　　Axion BioSystems 公司于2015年10月发布的新产品 Lumos 光传输系统，让体外光遗传学操作变得更加精确和可重复。该装置上有48个孔，每孔中有4个可独立控制的 LED 灯，可以分别以百万分之一秒的精度闪出不同波长的光(蓝、绿、橙和红色)。将装置放置在下方配有记录仪的微阵列培养平皿之上，研究者可以利用设置好的程序对多个培养体系中的细胞进行刺激、操纵和测量。　　哥伦比亚大学遗传学家 David Goldstein 正在使用 Lumos，他利用这一技术研究带有不同致癫痫突变的体外培养人神经元细胞网络。他说：“长期以来，在癫痫精准医疗的大环境下，我们都在寻找一种中等复杂度，但是仍然高效的，可供我们筛选化合物的体外模型。”　　体外培养神经元网络倾向于同步产生突触放电，这就大大减少了研究者们能从这一体系中收集到的神经元行为数据。“更加复杂的细胞交流行为可能会揭示突变的致病机制，想要获得这些信息，我们就需要调制和测量神经元的行为。”Goldstein 同时表示，他对 Lumos 在接下来一年中的表现十分期待。“这个系统能帮我们做到这些。”　　Lumos 售价26,000美元。　　Unger：这一高通量光学激发系统是逐渐成形的生物光子学领域中的首个大规模实用装置。　　Platt：这个平台赋予研究者们精确掌控的能力。多光频大功率 LED 灯增加了光刺激的可控性，为研究特异性光控蛋白创造了更多的操作空间。第三名Pacific Biosciences 公司Sequel 测序系统　　Sequel 测序系统是 Pacific Biosciences 公司最新推出的一款单分子、实时(SMRT)测序仪，这款新测序仪的体积和重量不到该公司原始款长读长测序仪(long-read sequencer)的三分之一，而价格则是其一半。　　Sequel 在2015年秋季首次亮相，它可以提供与其同公司前辈 SMRT 测序仪 PacBio RS II 一样的长读长单分子测序服务。纽约市西奈山伊坎医学院的 Robert Sebra 从2015年10月开始使用这一系统，他认为与 PacBio RS II 相比，Sequel“是一款更高效的 SMRT 测序仪，在相同时间中可以得到更多的数据，满足更大规模的基因组学和生物学研究对分子层面的更高要求，同时也可以更加高效的进行宏基因组样本的分析。”　　2007年到2012年，Sebra 在 PacBio 公司工作的六年时间中，使用 SMRT 技术进行过多种实验研究，其中还包括人类基因组从头测序。“这种技术非常灵活，不管是用于研发(R&D)还是产物测序都很好用，”他说。“本质上来说，这一技术没有系统误差，可以在长读长测序中得到高质量的数据，从而更容易发现那些之前未被描述过的基因。”　　Sequel 测序技术在宏基因组学研究和感染性疾病研究中也有部分应用。Jonas Korlach 是 PacBio 公司的首席科学官，也是 SMRT 测序技术的共同发明人(Nature, 538:243-47, 2016)，他说这项技术最近被应用于制作一个韩国个体的参考基因组序列。2016年10月，万种脊椎动物基因组计划(G10K)和万种鸟类基因组计划(B10K)的领导者都积极宣布，将选择 SMRT 测序技术作为他们的一项主要技术。　　350,000美元的价格使得 PacBio 测序仪能够被更多的实验室接受。Korlach 说：“现在的 SMRT 已经人人可用了。”　　Fishman：Sequel 测序系统是在 Pacific Biosciences 之前版本基础之上的一大进步，它有更高的效率、更大的延展性，同时价格更加低廉。　　Str?mvik：虽然小型的实验室仍然负担不起，但这样的高效长读长测序技术是任何大型复杂基因组学研究、宏基因组学研究和宏转录组学研究都必不可少的。第二名Organovo 公司ExVive 3D 打印人类肾脏　　评估候选化合物是否具有肾毒性是药物研发的一个重要环节，但原有的细胞模型和动物模型只能近似的模拟人类肾脏。Organovo 公司研发的 ExVive 人类肾脏组织使用 3D打印技术构建，能够模拟人类肾脏近曲小管。这一发明为药物研发者提供了可靠的肾毒性测试方法。　　目前为止，几乎没有临床前实验可以确定潜在药物是否具有针对人类的毒性，这使得临床试验变得危险。识别肾毒性可以减低临床试验的风险。更重要的是，“这意味着可以保护参与临床试验的患者免受伤害，”Organovo 首席科学官 Sharon Presnell 说。　　3D生物打印与 3D塑料打印原理大致相同，Presnell 解释道，“不过我们放入打印机中的是小量聚合的细胞，而不是高分子聚合物粉末。”2014年，Organovo出品的 ExVive 肝组织就在当年的十大创新成果榜中占据了一席之地，该公司依据具体合同为用户提供组织样本，具体价格根据客户需求的数量和种类有较大范围的浮动。　　Presnell 还说，替代性肾组织不仅可以用于毒理学研究，也可以为不能通过其他手段实现的肾组织研究提供平台。　　Ardea Biosciences 公司的新陈代谢和药物代谢动力学研究人员 Caroline Lee 对这种人造肾脏组织的转运蛋白表达进行了描述性研究，她表示：“这种组织的表现和真实肾脏组织几乎完全一样”。她发现组织中的定向转运蛋白可以正确地排列在膜上。“你可以看到药物沿着正确的方向被转运，”她说。“这很了不起。”　　Unger：这种从形态和功能上复制肾组织的方法十分新颖和大胆，这一发明打破了传统细胞培养模式在组织层面对药物毒性评估的限制。　　Fishman：这种技术可以用以替代临床前动物实验，减少我们在新药测试中对实验动物的依赖。通过在新药肾毒性测试中更好的模拟人类肾脏的生物学特性，它具有改变药物研发过程的可能。第一名ProteinSimple 公司Milo 单细胞蛋白质表达定量分析系统　　能够进行单细胞蛋白质印迹(Single-cell Western blotting)的仪器已经上市。这款名为 Milo 的台式仪器由加州大学伯克利分校的 Amy Herr 研究组发明，可以一次性对1,000 个单细胞中的特定蛋白质进行检测。使用者将细胞悬液滴加到一个1乘3英寸的玻璃载玻片上。这个特制的载玻片上覆盖着一层30微米厚的凝胶层，在其表面有约6,400个微孔。当细胞被滴加在凝胶层上时，细胞将进入这些微孔，有些微孔中会没有细胞，而大约1,000个微孔会被单个待测细胞填充。加入裂解细胞和使蛋白质变性的试剂后，施加电流使蛋白质进入孔间的凝胶中，并用紫外线激活凝胶中的化学试剂，使蛋白质被锁定在其中。　　Herr 实验室毕业研究生，ProteinSimple 公司现任市场总监 Kelly Gardner 说：“传统的蛋白印迹检测不能体现细胞间的异质性，因为传统技术是从集体层面分析样本的。Milo 让研究者们可以区分细胞亚群。”2014年6月对这项技术的概念描述首次发布时，学术界就对其产生了广泛的兴趣。在这种热烈响应的激励下，Herr、Gardnerand 和他们的同事 Josh Molho 创建了 Zephyrus Biosciences 公司，2016年3月该公司被 ProteinSimple 公司的母公司 Bio-Techne 收购。Bio-Techne 拒绝公开 Milo 的准确报价，但宣称每台 Milo 的价格与台式流式细胞仪相近，有意购买的研究者可以通过网站询价。由于产品刚刚问世，目前公司也还无法提供用户评论。　　Unger：新型的特制盖胶玻片省去了转膜的步骤，并且可以同时进行上千个单细胞的高效大规模分析。随着仪器价格的下降，对很多问题蛋白(例如电泳能力较差的蛋白)进行更加细致高效的研究成为可能，研究者们也能获得更多关于单细胞响应的信息，这是现在研究中非常重要的领域。　　Fishman：这是对已知技术进行低成本小空间改造一个榜样。通过同时测量细胞间蛋白质表达的异质性，这一技术大大节省了研究者的时间。　　评审小组成员JENNIFER FISHMAN　　麦吉尔大学生物医学伦理学部、医学社会学系副教授，社会学系及健康与社会政策研究所成员。毕业于加州大学旧金山分校，获得社会学博士学位。H. STEVEN WILEY　　西太平洋国家实验室资深研究员。参与建立了最早的部分受体调节计算机模型，因其在多种生物化学和光学定量分析方法方面的研究而闻名，这些模型和方法是评价细胞进程的基础计算模型。MANU PLATT　　佐治亚科技大学副教授，佐治亚理工大学Coulter生物工程学专业及艾莫利大学招生招聘主任。主要研究组织重塑、系统生物学，并借助计算和实验对多种疾病进行研究。BARRY UNGER　　波士顿大学行政管理副教授。创建或任职于库兹威尔电脑(即后来的 Xerox Imaging Systems)等多家公司。他还是MIT企业论坛的共同创始人和荣誉主席。MARTINA STR?MVIK　　麦吉尔大学副教授、麦吉尔生物信息中心植物学系主任。主要从事玉米和森林植物基因表达后功能学解剖结果研究。　　最终结果由评审小组从众多公司及使用者提名的入围产品中评选得出。评审小组完全独立于The Scientist 杂志，并对生命科学研究仪器及技术高度熟知。小组成员均与参评公司及产品无任何财务关系。

为广泛征求用户的意见和需求，了解中国科学仪器市场的实际情况和仪器应用情况，仪器信息网自2008年6月1日开始，对不同行业有代表性的“100家实验室”进行走访参观。2010年6月10日，仪器信息网工作人员参观访问了本次活动的第三十五站：北京北达燕园微构分析测试中心。 中心的国家计量认证(CMA) 　　北京北达燕园微构分析测试中心(http://www.msal.net)坐落于北京大学科技园内，创建于2006年，是一个专业以XRD(X射线衍射)和XRF(X射线荧光)为分析手段的测试机构，中心于2008年通过了国家计量认证(CMA)，目前有工作人员约15人。 　　微构分析测试中心藏品：上世纪50年代的X射线粉末德拜照相机 　　微构分析测试中心藏品：上世纪60年代的X射线衍射平板照相机和粉末德拜照相机 　　微构分析测试中心藏品：上世纪60年代的X射线粉末高温照相机和单晶回摆照相机 　微构分析测试中心藏品：X射线衍射魏森堡单晶相机 该单晶照相机是上世纪60年代初北京大学化学系与中国科学院物理所等单位合作完成的我国重大科研成果“牛胰岛素2.5Å 分辨率晶体结构的测定”工作中使用的关键仪器。 　　一走入北京北达燕园微构分析测试中心，映入眼帘的是一个X射线衍射仪器发展史的展橱，精美的橱窗中展示了各个时代的X射线衍射仪器，墙上的展板记录了历史上所有与X射线仪器有关的诺贝尔奖获得者，由此您便知该测试中心对X射线衍射技术的关注。 　　北京北达燕园微构分析测试中心主任江向峰热情接待了仪器信息网的到访人员，并详细介绍了中心的定位、服务及发展目标。 　　定位：服务科研、研发的测试机构 　　当谈到测试中心的定位时，江主任表示，“目前的分析测试活动主要可以分为三类：(1)强制检测项目，即国家相关法规或标准规定要进行的检验检测 (2)以企业自身产品质量控制需求为出发的测试活动 (3)以科学研究、技术开发为目的的测试活动。目前，绝大多数的第三方测试机构都属于前两种，我们中心则属于第三种。但是第三种测试活动一直都是以学校或科研院所的实验室为主体，因此以公司体制来运营，把测试活动作为一种科技服务产品提供给市场，是一种尝试，我们正在进行探索。” 　　“近几年，国家在进行科技条件平台建设，北京市科委开展了首都科技条件平台建设，平台建设的目的就是为科研、研发服务，正好与我们测试中心的定位是一致的。但是平台建设是政府行为，而我们要以企业为主体，通过市场来从事这样的活动，我们要走出一条有别于完全依靠国家投资建设的测试机构的道路。当然，我们也渴望得到政府的扶持。”江主任补充，“在测试中心运行的短短几年里，中心为高新技术企业的研发活动提供了很多有效、及时的专业测试服务，符合中心的质量方针：科学、公正、准确、满意。我们的客户40%以上来自高新技术企业。” 经中心升级改造的日本理学转靶X射线衍射仪 　　特色：实验平台搭建及实验环境租用 　　关于测试中心的业务种类，江主任介绍到，中心的业务主要来源于以下几个方面：(1)以X射线衍射仪为分析手段的测试业务 (2)X射线衍射仪相关实验平台的搭建 (3)以X射线衍射仪为主体的实验环境的租用。 　　第一项业务应该是所有第三方测试机构的主业，而我们微构测试中心的特色在于后两项业务，一可以提供租用机时的服务，有测试需求的客户，在经过简单培训之后，可以自己进行样品的测试与分析 二对于特殊需求的研发用户，我们可以为用户提供2KW至12KW功率的独立X射线光源，配套各种实验附件，为其搭建安全方便的专用实验环境。 　　江主任表示，“当然，这些特色服务也是基于我们拥有专业的技术，以及我们所服务客户的特殊性。高校和研究所的学生是我们的大客户群，他们的检测需求比较复杂，需要重新搭建实验平台，而我们正好有能力做这样的工作。” 　　当笔者问及，是否担心用户自行操作造成仪器损坏时，江主任笑答，“我们是X射线衍射仪器的研发者，即便现在使用的商用仪器也已经被我们多次改造，维修、设备升级改造是我们的强项。” 　　研发：专注X射线衍射仪研发并实现产业化 　　“北京大学科技开发部衍射仪组是我们测试中心的前身，X射线衍射仪器的研发及产业化是我们测试中心的一个重要工作。测试中心的发起人江超华教授是我国最早从事X射线分析仪器研究与制造的专家。” 江主任说到。　　 微构分析测试中心研发，普析通用仪器公司产业化的XD-3型高精度自动粉末衍射仪 研发中的X射线能谱岩心扫描仪 　　在研发方面，测试中心取得了一系列成果，其中研发的XD-2型自动粉末衍射仪成为国家十五科技攻关项目“X射线衍射仪”采用的产业化机型 设计生产出我国第一台采用θ-θ扫描技术的XD-3型高精度自动粉末衍射仪。如今，两款仪器均在北京普析通用仪器有限责任公司实现了产业化，并且产品XD-3获2007年北京分析测试学术报告会及展览会(BCEIA2007)金奖，进入国家科技部2008重点推广的国产分析仪器产品目录。目前，我们正在研发用于“古气候”研究的X射线能谱岩心扫描仪，预计今年年底结题，并有望推向市场。 北京北达燕园微构分析测试中心负责人江向峰先生与本网工作人员的合影 附件： 分析测试中心服务项目列表 序号 产品/ 产品类别 参数名称 检测标准（方法）名称及编号（含年号） 1 多晶材料 定性相分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 定量相分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 晶胞参数 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 点阵畸变 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 结晶度测定 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 Rietveld分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 2 矿物 晶胞参数 矿物晶胞参数的测定 粉末X射线衍射法J/T 553-1991 全岩矿物组成分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 矿物原料分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 沉积岩物相分析 沉积岩粘土矿物相对含量X射线衍射分析方法SY/T 5163-1995 沉积岩物相分析 沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物X射线衍射定量分析方法SY/T 6210-1996 伊利石/蒙皂石间层矿物 伊利石/蒙皂石间层矿物X射线衍射鉴定方法SY/T 5983-1994(2002) α-Al2O3 刚玉磨料中α-Al2O3相X射线定量测定方法GB/T 14321-1993 水沉积物 用X射线衍射法作水沉积物中结晶化合物的识别方法ASTM D 934-1980 滑石 滑石粉中闪石类石棉矿物的检验（滑石物理检验方法GB/T15344-94） 3 纳米材料 粒度分布 纳米粉末粒度分布的测定 X射线小角散射法GB/T 13221-2004 4 二氧化钛 晶型分析和晶体粒度 纳米二氧化钛GB/T 19591-2004 成分分析 X射线衍射法测定二氧化钛颜料中锐钛和金红石比率的试验方法ASTM D 3720-1990 5 石油及相关产品 催化剂 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 石油焦 铝生产中使用的碳素材料.煅烧焦炭.用X-射线衍射法测定煅烧石油焦的晶体粒度ISO 20203-2005 硫 原油中硫含量的测定 能量色散X射线荧光光谱法GB/T 17606-1998 硫 石油产品硫含量测定法GB/T 17040-1997 硫 汽油中硫含量的测定法SH/T 0742-2004 6 镀层/薄膜 厚度测定 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 组成分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 羟磷灰石 羟磷灰石等离子喷镀层相含量的X射线衍射测定标准实施规范ASTM F 2024-2000 镍-磷合金 金属覆盖层，镍-磷合金镀层，X射线衍射方法JB/T 8426-96 7 硅酸盐/陶瓷 层状结晶二硅酸钠 层状结晶二硅酸钠试验方法 δ相层状结晶二硅酸钠定性分析 X射线衍射仪法GB/T 19421.1-2003 γ-Al2O3 硅铝催化剂中γ-Al2O3含量测定法(X射线衍射法)SH/T 0625-1995 成分测定 含4A沸石洗衣粉QB 1767-93 硅砖定量相分析 硅砖定量相分析.X射线衍射法YB/T 172-2000 伽马铝矾土 用X-射线粉末衍射法对触煤剂中含硅和铝矾土的触煤剂中伽马铝矾土含量的试验方法ASTM D 4926-2006 水泥和水泥熔渣阶段比 用X射线粉末衍射分析法测定硅酸盐水泥和硅酸盐水泥熔渣阶段比的标准试验方法ASTM C 1365-2006 水泥X射线荧光分析 水泥X射线荧光分析通则GB/T 19140-2003 陶瓷相分析 高级工业陶瓷.陶瓷粉.锆晶相的测定BS DD ENV 14273-2002 相成分及结晶度 羟基磷灰石生物陶瓷YY 0305-1998 8 金属材料 物相分析 金属材料定量相分析 X射线衍射K值法YB/T 5320-2006 碳化物 高速钢中碳化物相的定量分析 X射线衍射仪法YB/T 5336-2006 残余奥氏体 钢中残余奥氏体定量测定 X射线衍射仪法YB/T 5338-2006 点阵常数 金属点阵常数的测定方法 X射线衍射仪法YB/T 5337-2006 晶粒大小 用X射线衍射仪测定金属晶体中晶粒大小的方法JIS H7805-2005 织构分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 长程有序度 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 无损检测 贵金属首饰含量的无损检测方法 X射线荧光光谱法GB/T 18043-2000 9 表面分析 硅片表面元素污染物 表面化学分析.采用全反射X射线荧光(TXRF)光谱法对硅片表面元素污染物的测定BS ISO 14706-2001 10 元素分析 部分参数 TXRF原理和定义DIN 51003 11 医药 结构鉴别 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 指纹谱分析 多晶体X射线衍射法通则JY/T 009-1996 　　测试中心地址：北京市海淀区中关村北大街116号.北京大学科技园孵化器2号楼2112室 　　联系人：江向峰先生 　　联系电话：010-58874029\58874028 转800 附： 北京北达燕园微构分析测试中心展位 http://www.woyaoce.cn/member/T100672/

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什么是“Overall system gain”在影像传感器芯片的研发中,“Overall system gain”指的是整个影像系统的增益,也就是影像传感器捕捉到的光信号被放大的程度。这个增益是用来调整影像的亮度,让我们看到更清晰的图像。当增加Overall system gain时,影像会变得更亮,但有时也可能带来噪点或失真。简单来说,Overall system gain就像是调整照相机的曝光,可以让你拍摄到更明亮或更暗的照片,取决于你的需求。在影像传感器的研发中,测量Overall system gain是为了确保影像质量和性能。“Overall system gain”的量测原理“Overall system gain”的量测原理涉及到光信号的处理和增强。以下是运作原理:1. 光信号输入:首先,将光线投射到影像传感器上,这可以是来自相机镜头的光线或其他光源。2. 传感器转换:传感器是由许多微小的像素(或光敏元件)组成的,它们可以感应到光的强度。当光线打到传感器上,像素开始转换光信号为电信号。3. 增益设置:在量测Overall system gain时,我们调整一个叫做“增益”的参数。增益是一种放大光信号的方式,使其变得更亮。这通常是在电子元件中实现的,如放大器。4. 数据记录:传感器转换光信号后,电信号会被记录下来,通常以数字形式。这些数据包括影像的亮度级别。5. 计算Overall system gain:为了计算Overall system gain,我们比较原始光信号和调整后的光信号之间的差异。这差异量是增益的效应,它告诉我们光信号被增强了多少倍。总之,Overall system gain的量测原理涉及调整光信号的亮度,然后比较增益前后的信号,以确定增益的效应。这是为了确保影像传感器能够正确地捕捉光信号,并以适当的亮度显示影像。

在经典科幻影片《神奇旅程》中，拉寇儿-薇芝率领的一支团队乘坐的潜艇缩小后进入一名受伤的外交官血管，设法挽救他的生命。以色列特拉维夫大学的研究人员研制出可以在人体内“游动”的微型胶囊式照相机　 胶囊式照相机的铜“尾巴”由核磁共振扫描仪产生的磁场控制，允许科学家在体外操控照相机的体内移动 特拉维夫大学研制的胶囊式照相机仍旧较大，无法进入血管，但可以利用磁场控制的铜“尾巴”在患者消化系统内“游动” 　　北京时间12月22日消息，在科幻影片《神奇旅程》中，一群医生乘坐缩小的潜艇进入一名垂死的患者体内，拯救他的生命。现在，以色列特拉维夫大学的研究人员距离打造这种迷你潜艇又向前迈进一步。他们研制出可以在人体内“游动”的微型胶囊式照相机。据悉，这是世界上第一个用于在人体内“游动”的无线远程遥控照相机，通过体外的核磁共振成像信号进行磁控制。 　　在1966年的经典影片《神奇旅程》中，科学家缩小了一艘潜艇及其艇员，让他们得以进入一名患者体内，拯救他的生命。当然，这种潜艇只是一个科学幻想，还无法成为现实。特拉维夫大学研制的微型照相机可以寻找伤口和肿瘤，同时不会像内窥镜那样让患者产生不适。 　　特拉维夫大学的加博尔-科萨尔在接受《生物医学微型设备》杂志采访时表示，这种微型照相机同样能够将药物送入患者体内。他说：“核磁共振成像仪能够产生一个巨大的恒定磁场。胶囊式照相机依照这个磁场在体内移动，就像一艘乘风破浪的帆船一样。” 　　胶囊式照相机的移动更像是在“游泳”。它长有一条“尾巴”，由铜线圈和柔软可弯曲的聚合物构成。磁场让尾巴内发生振动，允许照相机在体内“游动”，囊内的电子元件和微型传感器允许操作人员操控磁场，控制照相机的移动。科萨尔指出使用非铁质磁材料铜是一个关键。绝大多数磁铁都会干扰核磁共振成像仪，让最后的图像模糊不清，铜产生的干扰很小，能够获取清晰的图像。 　　内窥镜是一种目测检查身体通道或者结肠、膀胱、胃等中空器官内部情况的仪器，会对患者造成不适，患者在检查后需要时间恢复，同时需要服用镇静剂。特拉维夫大学研制的微型照相机主要用于检查进出较为容易的消化系统。

中国科学院振动噪声重点实验室研制的声相仪系统在中国科学院公众科学日亮相，引起参观人员的强烈兴趣。 　　声相仪，又名声学照相机，是利用传声器阵列测量一定范围内的声场分布的专用设备，可用于测量物体发出的声音的位置和声音辐射的状态，并运用云图方式显示出直观的图像，即声成像测量。 　　声成像(acoustic imaging)是基于传声器阵列测量技术，通过测量一定空间内的声波到达各传声器的信号相位差异，依据相控阵原理确定声源的位置，测量声源的幅值，并以图像的方式显示声源在空间的分布，即取得空间声场分布云图——声像图，其中以图像的颜色和亮度代表声音的强弱。将声像图与视频图像融合，形成了可直观分析被测物噪声状态图。这种利用声学、电子学和信息处理等技术，将声音变换成人眼可见的图像的技术可以帮助人们直观地认识声场、声波、声源，便捷地了解机器设备产生噪声的部位和原因，物体(机器设备)的声像反映了其所处的状态。一般获取声像图是采用声场计算的方式，计算量巨大，普通计算机需要几天时间才能计算出一幅声像图，而且必须专业人士才能够计算，用传声器阵列的方式获取声像图只需0.8秒的计算时间，而且操作非常简单。 　　目前，声相仪在工业上主要用于鉴别噪声源的位置，可以用来分析飞机飞行中，汽车、火车行驶中发出的各类噪声。检测电动机、发电机、汽柴油机、空调、冰箱、洗衣机、电话机、程交换机、计算机等各种设备的噪声。应用声相仪，可以通过声音用来检测汽车故障以及定位故障发生的方位。声相仪还可以用来分析室内声场，从而知道室内声场。

怎么使用电子顺磁共振波谱仪测试自由基？如何设置电子顺磁工作波谱仪的八个参数？国产仪器与进口仪器的测试结果有何不同？近日，来自清华大学的高级工程师杨海军老师，用一段“微课”为大家详细培训了如何测试自由基。让我们来看看吧！杨老师教你如何使用EPR测自由基国仪量子，赞8为了让大家更清楚地掌握如何测试自由基，杨老师还总结出了一条顺口溜：自由基测试看似难，理解原理是关键。它的寿命分长短，短的小于一微秒；短自由基检测难，捕捉剂加入寿命延；加入时机反应前，弱极性溶剂待你选。顺磁共振波谱仪，原理好比照相机；八个参数好理解，易测氨基自由基。仪器国产或进口，谱图已无大差异。学会测试真不难，掌握原理就实现。个人基础不重要，你来试试就知道！欢迎扫描下方二维码，为杨老师的“微课”投票点赞！（注：投票需登录/注册仪器信息网账号）杨老师在视频中表示，在氨基自由基测试对比实验中，国仪量子的电子顺磁共振波谱仪与进口设备获得的谱图基本没有区别。并且，国仪量子电子顺磁共振波谱仪的微波桥采用了先进的波导技术，机箱内的结构也进行了模块化设计。国仪量子电子顺磁共振波谱仪为直接检测顺磁性物质提供了一种非破坏性的分析方法。可研究磁性分子、过渡金属离子、稀土离子、离子团簇、掺杂材料、缺陷材料、自由基、金属蛋白等含有未成对电子物质的组成、结构以及动力学等信息，能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。在物理、化学、生物、材料、工业等领域具有广泛的应用。X波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪EPR100X波段连续波电子顺磁共振波谱仪EPR200-Plus台式电子顺磁共振波谱仪EPR200M

p 　　据国外媒体报道，如果一切按计划进行，NASA将于2020年7月发射下一台火星漫游车。该机器人探测器目前仍处于制造阶段，但已有迹象显示，这台新一代漫游车将配备诸多高科技装置。 br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/noimg/23674518-541d-4338-98da-21efa8b63e0c.jpg" title=" 1.jpg" width=" 397" height=" 308" style=" width: 397px height: 308px " / /p p style=" text-align: center " 图为艺术家绘制的2020火星漫游车概念图。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/noimg/bcd02c66-b602-4b6e-9c7a-26733f9270b7.jpg" title=" 2.jpg" width=" 447" height=" 207" style=" width: 447px height: 207px " / /p p style=" text-align: center " 2020火星漫游车将得到直升机火星探测器(HMS)的陪伴。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/noimg/d4817407-e96b-4dd4-b2d2-07ad673c05ec.jpg" title=" 3.jpg" width=" 472" height=" 358" style=" width: 472px height: 358px " / /p p style=" text-align: center " 新的漫游车还将装有更经久耐磨的轮胎，摩擦力更强，形状也将朝性能最大化的方向设计。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/noimg/8a73e9b9-b73b-4915-acf3-4c1fd9672066.jpg" title=" 4.png" width=" 385" height=" 457" style=" width: 385px height: 457px " / /p p style=" text-align: center " 至于该漫游车的降落地点，目前还不得而知 /p p 　　该漫游车正在NASA位于加州的喷气推进实验室进行组建，除了“火星2020”这个名字外，还没有正式命名。和前几代漫游车一样，它也将在火星表面四处巡游，寻找古代火星宜居的迹象，并对火星的地质、大气及其它自然现象开展科学分析。但与前任不同，这一台漫游车还会展示一些新花样。 /p p 　　NASA于本周宣布，这台探测器将配备至少23台不同的照相机，比“勇气号”和“机遇号”多13台，比“好奇号”多六台。其中九台将用来执行工程任务，七台用于科学任务，另外七台将负责记录探测器进入火星轨道、下降和降落的过程。有了这些“眼睛”，该探测器能够生成纵横千里的全景图，揭开重重奥秘，以精密的细节研究火星。最重要的是，这些照相机将与漫游车上搭载的多台科学仪器联手协作。 /p p 　　在下降过程中，照相机将拍摄降落伞打开的照片，并记录漫游车缓缓降落到火星表面的过程。漫游车开始外出作业后，一台内部照相机将仔细分析岩石样本。完成“实验室技术人员”的工作后，漫游车将把样本放回岩石表面，留待未来任务再次收集。 /p p 　　这些照相机还将提供更多彩色与3D图像。“好奇号”有Mastcam照相机，“2020”则将配备Mastcam-z，其中z是“变焦”(zoom)的意思。此外，它们还可生成更多立体图像，有助于科学家搜寻地质特征、评估距离、从远处寻找下一次探索的位置等。 /p p 　　此前漫游车上搭载的Navcams和Hazcams照相机主要用于导航和规避危险，能够生成100万像素的黑白图像。升级到“2020”版本之后，这些照相机便可拍出2000万像素的高分辨率全彩照片。此外，它们还能减少移动产生的模糊，因此漫游车可以边巡游火星表面、边抓拍照片。并且，由于镜头直径更宽，2020火星漫游车拍摄的视野也将扩大。 /p p 　　“此前的Navcams照相机会抓拍多张照片，然后将它们组合起来。”喷气推进实验室的科林· 麦金尼(Colin McKinney)介绍道，“而如今有了更宽的视野，我们一次就能拍下相同的画面。” /p p 　　你也许觉得这样的高分辨率3D全彩色照片没什么大不了，但对于距我们3400万英里(约合5472万公里)的机器人漫游车而言，这是了不起的进步。漫游车上的种种新装备将产生海量数据，接着要将它们传回地球。而新添加的照相机将大大限制数据传输速度。 /p p 　　为解决这一问题，2020火星漫游车上的照相机将对数据进行压缩(“好奇号”也采用了这一做法)，但此外还有一种解决方案，就是利用轨道探测器进行数据接力。NASA首先在“勇气号”和“好奇号”任务中测试了这一设想，将“奥德赛”火星轨道探测器作为行星间中继站。谁说我们不是活在未来呢? /p p 　　“我们本来每火星日只能传输10兆比特的数据，”该任务科学家贾斯汀· 马奇(Justin Maki)指出，“但在首次利用奥德赛号探测器之后，这一数字提高到了100兆比特。这使我们意识到，局面已经大有改观。”一个火星日时长24小时39分钟。在2020任务中，NASA计划利用已处于火星轨道的探测器，包括火星勘测轨道飞行器、火星挥发物与演化任务探测器(MAVEN)，以及欧空局的微量气体轨道探测器等。 /p p 　　这还只是照相机。其它科学仪器还包括一台用于分析火星表面物质的X射线荧光光谱仪、一台雷达成像仪、一只麦克风、一台紫外线光谱仪、甚至还有一台直升机火星探测器(HMS)——这是一台重约900克的太阳能无人机，将跟在漫游车上空飞行，帮助它选择接下来的探索目标。 /p p 　　此外，新的漫游车还将装有更经久耐磨的轮胎(“好奇号”的轮胎已经严重受损)，摩擦力更强，形状也将朝性能最大化的方向设计。这台漫游车还将尝试用火星大气中的二氧化碳生成氧气，对火星的第一代移民而言，这将是一项史无前例的重大突破。 /p p 　　至于该漫游车的降落地点，目前还不得而知。NASA已经发布了一份可能的登陆地点列表，包括东北流沙带(Northeast Syrtis，此处因火山活动温度较高)、耶泽洛陨石坑(the Jezero Crater，一座火山湖泊的遗迹)，以及哥伦比亚山(Columbia Hills)，NASA“勇气号”便是在这里登陆的。 /p p 　　但无论在哪里降落，下一次火星任务都将同样精彩。 /p p br/ /p

北京某检测机构新建实验室，采购以下仪器设备，进口、国产不限，需要报价对比，能做的厂商请查看联系：仪器设备名称仪器设备名称PCR仪望远镜/GPS（或DGPS）定位仪/罗盘仪/pH计/温度计/透明度盘/电子天平/采泥器/照相机/冷藏箱/流速仪/风速风向仪/水下照度计/空盒气压表高速冷冻离心机回声测探仪显微镜鱼探仪检尺记数器采样船分光光度计点频度框架马弗炉及烘箱弶网/圆锥网/底层网激光粒度仪浮游生物网GPS定位仪/指南针/抄网/麻醉瓶/望远镜/采样器/照相机踢网/索伯网/D型抄网/带网夹泥器捕虫网/人工巢管/风力计/彩色诱集盘/放大镜/观察盒多普勒剖面仪海拔仪电鱼器传导率测定仪GPS（或DGPS）定位仪/望远镜/罗盘仪/指南针/水下照相机/潜水设备/盐度折射计罗盘仪便携式地物光谱仪测角器钻具/钻头/PVC管便携式激光测距仪台站系统或自容式验潮仪胸径尺/生长锥/激光测高仪水文气象浮标或遥测波浪浮标冠层分析仪悬浮物沉降设备GPS定位仪/铁铲/圆状取土钻/螺旋取土钻/罗盘仪/照相机/冷藏箱柱状采样器航拍无人机/越野车胸径尺/生长锥/激光测高仪钻具/钻头/抽筒/钢丝绳/扩孔器自动图像设备胸径尺/生长锥/激光测高仪光量子仪冠层分析仪回声测探仪联系方式：为避免过度打扰，请添加仪器信息网工作人员微信获取采购方联系方式：

加拿大和美国科学家联合研究小组开发出一种应用荧光光谱技术观察研究单个膜蛋白运动的新方法。膜蛋白的主要功能是控制细胞与其周边环境的离子交换。专家认为，该项研究成果有助于人们增强对离子通道的认识和了解。相关研究文章发表在最新出版的《美国国家科学院院报》上。 　　离子通道类似于一台小型纳米机器或纳米阀门，如果这些微小阀门运转失灵，将引发人体肌肉、中枢神经系统和心脏等发生各种遗传疾病。 　　与照相机的光圈原理相似，这些膜蛋白通过开启和关闭动作来控制细胞与其周边环境的离子交换运动，这种离子交换运动促成了沿着我们神经细胞的电信号的传输。这些细微阀门的尺寸大约是人眼瞳孔大小的百万分之一。加美科学家所采用的新技术可测量到单离子通道，并可研究离子通道内部不同部分之间如何进行信息沟通。 　　由加拿大蒙特利尔大学物理系教授里卡德.布朗克牵头的联合小组对基于4个同样的亚单元建立的钾离子通道进行了研究，这种钾离子通道形成了可以穿过膜的微细小孔，小孔能够打开和关闭以开通或阻断离子传导。 　　科学家使用新开发出的荧光光谱技术，区分出4个亚单元，首次实现了对4个亚单元的运动分别进行跟踪研究。他们发现，4个亚单元分子是协同发挥作用的，从而解释了为何在电生理学实验中没有在电流中发现中间级。该项研究成果解决了在该领域存在的长期争论：一个钾离子的4个亚单元究竟是各自独立发挥作用还是协同发挥作用。 　　布朗克博士表示，该项发现有助于增强人们对离子通道的认识和了解。其重要性在于，膜蛋白在人体中发挥着重要的作用，而且其基因突变会引发许多严重的遗传疾病，也因此它们是重要的药物标靶。

上周最会搞新闻的当属于Illumina。　　上周，该公司的肿瘤液体活检子公司Grail刚启动高达10亿美元的B轮融资。本周在J.P摩根健康大会上，它又再次宣布与IBM等多家公司达成合作，布局中下游。更令业内震惊的是，发它布了一款新的DNA测序仪——NovaSeq系列，并宣布会让人类全基因组测序价格进入100美元时代。　　Illumina要让基因组测序进入100美元时代　　DNA测序巨头Illumina发布了一款新的DNA测序仪——NovaSeq系列。雷锋网了解到，新仪器NovaSeq 5000和 NovaSeq 6000的运行速度超过现有仪器的70%，只需1个小时内，便可完成一个人的全基因组测序。不久前全基因组测序还需要一天以上的时间。　　Illumina公司的CEO Francis DeSouza认为，“有一天”，公司的NovaSeq系列进行人类全基因组测序的价格将控制在每人100美元。2006年，Illumina公司的第一台DNA测序仪测量一个人的全基因组数据需要30万美元，如今公司的最高配置产品测序价格只需要1000美元，这里面包含试剂和机器的成本。 Illumina公司一直以来致力于将他们的产品从“阳春白雪”走向平常百姓家。　　Illumina公司称，NovaSeq 6000预计四月份开始出售，NovaSeq 5000今年中开始出售。NovaSeq 5000和6000的售价分别为85万美元和98.5万美元。　　不过对于测序成本会降到100美元这一消息，有业者认为不乏投机取巧的嫌疑。心脏病和遗传学专家Eric Topol认为，“Illumina公司CEO提出的100美元基因组计划是一种投机行为。总有一天我们会达到那样的技术水平，但只是会在什么时候，用的什么仪器，现在说不准。”　　Illumina联合IBM解读肿瘤基因　　同样是在本周，Illumina和IBM建立了基于Watson系统的合作伙伴关系，希望在癌症研究中让基因数据的解读更加标准化和简化。　　具体来说，这两家公司将应用部署Watson for Genomics工具，帮助研究人员解读Illumina的实体肿瘤谱分析结果。Watson for Genomics会被整合到Illumina的BaseSpace和肿瘤测序过程中，这能让科学家检测多达170个基因的变异，更快速和全面地诠释相关数据。该工具将用于帮助严重的癌症患者寻找可能相匹配的药物。　　Illumina与皇家飞利浦合作　　除了上面两则事件，Illumina本周还与皇家飞利浦公司达成战略合作，两家公司会将Illumina分析遗传变异与功能的测序系统，与飞利浦的IntelliSpace Genomics临床信息学平台整合，开发综合的解决方案。　　新的方案，会从肿瘤学病例中获得、分析、注释与解释基因组学数据。　　虽然癌症病例中对肿瘤进行基因检测非常关键，但只有一小部分基因直接导致了个体所罹患的特定癌症，或对这一特定患者具有可发挥的治疗作用。所以如果要对基因数据作出有意义的解释，就需要了解患者的病史、进行相关实验室检测并确定其癌症类型。　　这也是两家公司合作的目的所在。　　医改政策　　国务院印发了十三五医改规划　　本周，国务院印发了《“十三五”深化医药卫生体制改革规划》，部署加快建立符合国情的基本医疗卫生制度。其中的重点任务，是要在分级诊疗、现代医院管理、全民医保、药品供应保障、综合监管等5项制度建设上取得新突破。　　具体而言，到2017年医改的主要目标有，基本形成较为系统的基本医疗卫生制度政策框架 85%以上的地市开展分级诊疗试点 家庭医生签约服务覆盖率达到30%以上，重点人群签约服务覆盖率达到60%以上 基本实现符合转诊规定的异地就医住院费用直接结算，等等。　　而到2020年的目标是，居民人均预期寿命比2015年提高1岁，孕产妇死亡率下降到18/10万，婴儿死亡率下降到7.5‰，5岁以下儿童死亡率下降到9.5 个人卫生支出占卫生总费用的比重下降到28%左右 基本医保参保率稳定在95%以上 城乡每万名居民有2—3名合格的全科医生，全科医生总数达到30万人以上，等等。　　完整改革规划见这里。　　国内医改进行的同时，美国的医改也有了新的动向。　　奥巴马刚发表告别演说，医改就将被废除?　　1月20日，总统奥巴马将下台，让位给唐纳德?特朗普。雷锋网也就此回顾了他当政期间在医疗行业的政绩。但人未走，茶已凉。　　本周，由共和党把控的美国国会参众两院已经做出了废除奥巴马医改主要条款的第一个关键步骤，12日和13日先后批准一道只需简单多数票即可通过的预算调节程序。这程序规定以简单多数通过，民主党人无法通过长篇发言来阻挠表决通过。参议院100个席位中，共和党控制了52个席位。　　预算决议通过后，特朗普马上在社交平台上写道，“贵得负担不起”的医改法即将成为历史!　　共和党人可以利用这一预算调节程序的授权，废除奥巴马医改法案的诸多具体条款。但从技术层面上说，这不等于正式废除医改。此外，尽管大多数共和党国会议员支持废除奥巴马医改，但迄今对采取何种方案替代并未达成一致意见。　　推翻现行医改法案的同时，新一届政府也要确保平稳过渡，建立以病人为中心的医疗制度。　　新产品新技术　　飞利浦用VR技术助力脊柱手术　　1月12日，雷锋网报道飞利浦宣布了一项“有趣的”手术导航技术新突破——“VR”功能。该技术已经应用于他们复合手术室的微创脊柱外科手术中。　　飞利浦的脊柱手术导航系统工作原理是：将光学定位跟踪系统和荧光CT结合起来，以实现实时三维导航。即将CT信息传输到计算机工作处理站，进行三维重建、图像匹配、图像融合等，同时在手术过程中应用定位技术动态追踪手术器械以及患者解剖位置当前位置，实时显示在患者的CT影像上，这样医生就能通过显示屏从各个方位观察到当前手术入路以及各种参数(角度、深度等)。在基本工作原理上，其与市面上其它的计算机导航系统原理是一致的。　　但是，飞利浦这次推出的特色是它的“VR”功能，即在荧光CT上附加照相机，在拍CT的时候拍个照，进一步，将照相机拍摄的病人解剖图像与荧光 CT三维成像结合，产生高分辨率的输出结果。理论上讲，这能让外科医生更加清晰地知道他放置椎弓根螺钉的位置，同时通过3D导航可以确保植入椎弓根的螺钉位置的精确度。　　可穿戴设备能预测疾病　　1月12日，斯坦福大学在《PLOS Biology》发表的一篇文章中称，可穿戴式生物传感器不仅可以监测心率、体表温度、运动量和其他生理参数，还能检测出与肝炎、炎症甚至胰岛素有关的重要生理指标的异常。在我们将要得病而未得之前，可穿戴设备可能会提前预测出来。　　文章中提到，许多可穿戴传感器能连续频繁地监测生理功能，包括心率、体表温度、血氧水平以及运动。可穿戴传感器24小时监测身体机能，在用户患病或有其它异常时，来自这些传感器的数据显示出了日常活动模式的个性化差异。　　研究人员观察分析了来自60个测量对象的20亿监测数据。研究对象携带运动追踪器和其他监测器的数量从1个到7个不等。他们同时发现，传感器能区分出胰岛素敏感和胰岛素抵抗患者，这意味着这种设备未来有可能协助识别有2型糖尿病风险的人。　　研究结果表明，便携式生物传感器对监测个人日常活动和生理状况大有裨益。

上图 在铝箔片上培育而成的超黑材料，覆盖它的区域肉眼看起来一片平滑，但其实是褶皱的。 　　一种新出现的&ldquo 最黑&rdquo 材料，仅仅反射0.035%的光，达到了肉眼根本无法分辨的程度，黑得就像出现了一个黑洞。由此创造了一项最新纪录。 　　据英国《独立报》官方网站7月13日报道，这种&ldquo 超级黑&rdquo 涂层材料被命名为&ldquo Vantablack&rdquo (梵塔黑)，由纽黑文公司利用碳纳米管在铝箔片上培育出来的，这种纳米管比头发细10000倍。相关成果发表在近期的《光学快报》杂志上，并在本周举行的英国范堡罗国际航展中亮相。 　　如果凝神静气盯着&ldquo 梵塔黑&rdquo 涂层，你会产生一种诡异的感觉&mdash &mdash 它黑到让人完全无法理解亲眼见到的这一切，形状和轮廓都消失了，只剩下貌似无底深渊的虚空。 　　英国《独立报》在线版在报道中戏称，如果用这种材料来制作一件小黑裙，衣服的主人很可能被看成怪物，因为穿衣者的脑袋和四肢看起来就像是漂浮在一个裙子形状的黑洞四周。 　　&ldquo 梵塔黑&rdquo 材料的工作原理是将一组纳米管像扎一捆极其精细的吸管那样整合起来，纳米管细到连光粒子都无法从其中通过，就连毫不起眼的光的痕迹，也会在纳米管附近反弹直到被完全吸收。 　　当铝箔片被揉搓成有峰有谷的一座微型小山时，一切景致都莫名消失了。&ldquo 你本来希望能看到的诸如山峰山谷啊，一切都变黑了，变成了洞，变成虚空。这太诡异了!&rdquo 纽黑文公司的首席技术总监本· 杰森说。 　　利兹大学色彩科学与技术教授斯蒂芬· 韦斯特兰认为，传统的黑色实际上是一种光的颜色，没有人真正见过&ldquo 一丝光都没有&rdquo 的情形，除非面对的是一个黑洞。而&ldquo 这种新材料，几乎是我们可以得到的&lsquo 最黑&rsquo 了，也是我们可以想象的最接近的黑洞。&rdquo 　　本· 杰森表示，这一超黑材料的出现，标志着在光学仪器上实用纳米技术的重大突破。 　　在实际用途中，它可改进光学仪器的灵敏度，供天文摄影机、望远镜以及红外线扫描系统使用，它减少散光的能力，将提高天文望远镜观看最暗恒星时的&ldquo 视力&rdquo ，并能校准可用于拍摄宇宙最古老物质的相机，因为拍摄此类照片时，需把照相机对准尽可能黑的物质。同时，该材料也有潜力应用于一些军事用途。 　　另据报道，该材料的导热效率是铜的7.5倍，抗拉强度是钢的10倍。造价昂贵，成本目前尚未透露。

2009年5月，北京周口店遗址第一地点（猿人洞）开始进行保护性的考古发掘前期工作。自上世纪70年代以来，猿人洞就再未进行过考古发掘，长时间的风化侵蚀使猿人洞的剖面出现险情，为排除险情，稳定剖面，经国家文物局批准，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与周口店北京人遗址管理处联合对猿人洞西剖面进行保护性的清理发掘。在发掘之前，为翔实记录猿人洞的历史原貌，文物保护专家利用现代先进的法如3D激光扫描仪，获取到详尽的、高精度的猿人洞三维立体影像图数据&mdash &mdash 数十万年前古人类生活过的洞穴实景得以再现，科技的发展可以让人类审视现在的文明和进步！ 关于北京猿人遗址： 北京猿人遗址是世界著名的古人类遗址，它位于周口店龙骨山上，于1 9 2 1年开始发掘，是目前世界上同时期人类遗址中材料最丰富的一个，又是华北中更新世（即第四纪冰川更新世中间的一个时期 ）洞穴堆积的标准剖面，在古人类学和第四纪地质学上均占有很重要的地位。这个遗址1 9 6 1年被国务院定为全国第一批重点文物保护单位，1 9 8 7年被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录。 解决方案： 文物保护专家使用了法如激光扫描仪，在猿人洞现场简单架设和移站扫描仪，通过测量扫描即可获得洞穴的真实三维场景再现。三维测量的原理是激光测距。第一步是发射激光束，旋转的镜面将激光束直接反射到测量区域：通过反射回镜面的激光束，可以精确和唯一地确定镜面到物体之间的距离。在编码器测量镜头旋转角度与激光扫描仪的水平旋转角度后，计算机可以精确计算出每个测量点的空间坐标，并把这些三维空间点的坐标存贮起来。这一步骤每秒最快重复近百万次，通过重复这一步骤，并最终形成被测环境的三维空间图像。其分辨率比传统的数码相机高上千倍，大空间激光三维扫描仪的场景数字化记录优势已得到充分验证。被测对象通过无缝拼接形成完整空间，克服了视角局限外挂数码照相机，实现彩色扫描，还原彩色现实。 欲知本产品信息：点击进入 法如科技 FARO Technologies,Inc. 地址：上海市桂林路396号3号楼1楼 邮编：200233 Tel： 86-21-61917600 Fax：86-21-64948670 网址： www.faroasia.com/china e-mail: chinainfo@faro.com

p 　　据《新科学家》杂志网站近日报道，芬兰科学家利用受热会改变形状的橡胶材料研制出一种全新人工虹膜，能像人眼一样，无需外部控制即能自行对光线作出反应。发表在最新一期《先进材料》杂志上的这一最新成果，可用来改进相机拍照性能，并最终用于修复人眼受损部位或控制微型机器人对周围环境的应对能力。 /p p 　　在人和许多动物的眼睛内，瞳孔是光线进入眼球的入口，而虹膜能通过调节瞳孔大小控制进入眼睛的光线量。当光线太强时，虹膜会收缩以缩小瞳孔，保护敏感的视网膜 当光线较暗时，虹膜会张开让更多的光线进入眼睛。照相机就是使用了原理类似的人工虹膜，其内置光圈会通过外置传感器来感应外界光量，判断何时开启或关闭，在拍照时对光线进行调整。 /p p 　　芬兰坦佩雷理工大学科学家阿瑞· 普瑞玛基开发的这款全新人工虹膜，首次拥有对照射光线的自我调节能力，而无需植入光线传感器进行外部控制。他们选择了一种受热后会改变形状的液晶状橡胶材料，并用其制成直径14毫米的薄盘，从圆盘中间向接近圆盘外缘处径向切割12个花瓣。当处于黑暗环境下，花瓣会向外弯曲卷起，在圆盘中留下瞳孔状圆洞。 /p p 　　他们还向橡胶材料中加入了一种红色荧光染料，用蓝光或绿光照射时，荧光染料会变热，诱导花瓣卷曲回来并关闭“瞳孔”。“当用光照射时，人工虹膜会改变形状，这种自我调节能力还是首次出现，我们为此非常兴奋。”普瑞玛基说。 /p p 　　研究人员表示，现有治疗眼疾的人工虹膜都不能改变瞳孔的大小，只能帮助患者在白天看清物体，但在晚上或其他黑暗环境下仍然无法看清东西，新人工虹膜向攻克这些难题迈出了第一步。未来一旦实现对花瓣尺寸的更精确控制，就可植入人眼，还患者一个光明的世界。 /p p 　　 strong 总编辑圈点 /strong /p p 　　人眼真是一台精密至极的光学仪器。人类试图模拟它，但即使科技发展到今天，还是难以将它的功能完全实现。人工耳蜗，人工虹膜，人工心脏瓣膜……科研人员研发各种新材料，尝试用技术为人体做修补，在这条路上走得越来越成功。这次的人工虹膜，虽然还没有成熟到可以植入人眼的地步，但它首次拥有了自我调节能力，也给未来的眼疾患者带来希望。虽然它尚不具备人体虹膜的精巧，不过，若用于机器增加其视觉灵敏度，倒也是个不错的选择。 /p

项目编号：LY2021-026-1项目名称：科研仪器设备购置(二次)采购方式：公开招标预算金额：3,279,300.00元采购需求：合同包1(科研仪器设备购置):合同包预算金额：3,279,300.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他柜类其他柜类1(项)详见采购文件15,000.00-1-2照相机及器材照相机及器材1(项)详见采购文件22,800.00-1-3色谱仪色谱仪1(项)详见采购文件130,000.00-1-4分析天平及专用天平分析天平及专用天平1(项)详见采购文件3,700.00-1-5环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件370,000.00-1-6环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件30,000.00-1-7环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件52,000.00-1-8色谱仪色谱仪1(项)详见采购文件133,000.00-1-9环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件3,300.00-1-10环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件4,200.00-1-11环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件5,200.00-1-12其他分析仪器其他分析仪器1(项)详见采购文件29,800.00-1-13照相机及器材照相机及器材2(项)详见采购文件7,000.00-1-14分析天平及专用天平分析天平及专用天平1(项)详见采购文件4,900.00-1-15水文仪器设备水文仪器设备1(项)详见采购文件40,000.00-1-16农林牧渔专用仪器农林牧渔专用仪器1(项)详见采购文件9,000.00-1-17环境监测仪器及综合分析装置环境监测仪器及综合分析装置1(项)详见采购文件90,000.00-1-18恒温机、恒温机组恒温机、恒温机组1(项)详见采购文件6,000.00-1-19环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件37,300.00-1-20机动船机动船1(项)详见采购文件35,000.00-1-21水文仪器设备水文仪器设备1(项)详见采购文件3,000.00-1-22其他试验仪器及装置其他试验仪器及装置1(项)详见采购文件20,000.00-1-23其他柜类其他柜类1(项)详见采购文件66,600.00-1-24农林牧渔专用仪器农林牧渔专用仪器1(项)详见采购文件130,000.00-1-25电化学分析仪器电化学分析仪器1(项)详见采购文件16,000.00-1-26其他分析仪器其他分析仪器20(项)详见采购文件4,000.00-1-27环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件10,000.00-1-28农林牧渔专用仪器农林牧渔专用仪器1(项)详见采购文件370,000.00-1-29其他分析仪器其他分析仪器1(项)详见采购文件13,500.00-1-30临床检验设备临床检验设备1(项)详见采购文件6,000.00-1-31台、站台、站12(项)详见采购文件30,000.00-1-32环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件170,000.00-1-33环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件210,000.00-1-34农林牧渔专用仪器农林牧渔专用仪器1(项)详见采购文件287,000.00-1-35环境监测仪器及综合分析装置环境监测仪器及综合分析装置1(项)详见采购文件210,000.00-1-36环保监测设备环保监测设备1(项)详见采购文件410,000.00-1-37环境监测仪器及综合分析装置环境监测仪器及综合分析装置1(项)详见采购文件15,000.00-1-38试验箱及气候环境试验设备试验箱及气候环境试验设备1(项)详见采购文件280,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：合同签订后45个日历日内交货

单细胞测序被评为2013年年度技术 　　单细胞测序 　　近几年来，基于单细胞测序技术的科学研究取得了突飞猛进的发展，其成果有望为一些重要的医学问题提供新的解决方案。文章总结了2013年单细胞测序技术对于人类早期发育、癌症以及神经科学研究等几个重点领域的最新应用成果。文章特别指出，来自中国北京大学的一些研究团队在这方面完成了许多优秀的工作，做出了突出的贡献。 　　单细胞基因组扩增新技术(MALBAC)最早由哈佛大学谢晓亮教授发明，相关论文2012年发表于《科学》 (Science)杂志。该方法通过形成闭合环来抑制DNA片段被重复地复制，以保持DNA扩增的均匀性，解决了传统方法对单细胞基因组扩增的强烈偏好性的问题。这项突破在单个细胞水平实现了全基因组93%的高覆盖率，同时也能准确检测单个肿瘤细胞中的染色体拷贝数异常。 　　2013年是单细胞基因组学突飞猛进的一年。由谢晓亮教授创建的北京大学生物动态光学成像中心(BIOPIC)在这一领域做出了重要贡献。2013年谢晓亮教授哈佛大学课题组与北京大学BIOPIC李瑞强研究员小组合作，将MALBAC技术应用于人类单个精子基因组的测序研究中。他们对一个亚洲男性的99个精子进行了单细胞全基因组DNA扩增，并且利用高通量测序技术对每个精子分别进行了一倍深度的测序。这项工作首次实现了高覆盖度的单个精子的全基因组测序，构建了高精度的男性个人遗传图谱，相关论文发表在《科学》杂志上。 　　美国科学院院士、斯坦福大学教授Stephen Quake评价说：&ldquo 从PCR技术被发明的那天起，人们就在尝试将其应用于分析单个细胞的基因组和转录组，但是直到今天单细胞测序才开始迅速发展。&rdquo 　　单细胞检测技术在癌症研究中也开始发挥重要的作用。2013年12月， BIOPIC白凡研究员和谢晓亮教授团队与北京大学肿瘤医院的王洁教授团队合作共同在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表文章，对于癌症病人单个外周血循环肿瘤细胞(CTC)的全基因组、外显子组进行了高通量测序，发现在某一类肺癌患者的所有循环肿瘤细胞中存在着一种特定的基因拷贝数变异(CNV)模式，而不同癌种CTC细胞的基因组拷贝数变异模式不同，为癌症的早期诊断提供了全新的契机。这也是国际上首次实现对外周血循环肿瘤细胞基因组的高通量测序，标志着利用循环肿瘤细胞基因组测序信息进行肿瘤无创诊断时代的到来。 　　由于人类早期胚胎中的细胞数目非常稀少而且很难获得，所以单细胞测序技术无疑对早期胚胎发育研究有着无可替代的重要意义。2013年12月，谢晓亮教授BIOPIC小组和汤富酬研究员小组以及北医三院的乔杰教授小组共同在《细胞》(Cell)上发表文章，对人类单个卵细胞进行了高精度全基因组测序研究。该研究首次详细描绘了人类单个卵子的基因组，建立了人类女性的个人遗传图谱。这一工作可以有效地帮助接受辅助生殖的女性同时检测并排除染色体数目异常的胚胎以及携带单基因突变的胚胎，从而在大幅度提高辅助生殖成功率的同时、降低严重先天性遗传缺陷婴儿的出生率，提高人口素质。目前，该研究团队正在尝试将这项技术应用于胚胎植入前遗传学诊断的临床试验中，获益于这一技术的第一个婴儿将在2014年出生，为这一技术途径的广泛应用带来了希望。 　　2013年，汤富酬研究组、李瑞强研究组与北医三院的乔杰教授合作，利用单细胞转录组测序技术，分析了不同时期的人类早期胚胎细胞的基因表达情况，这一研究发现了两千多个全新的可能参与早期胚胎基因表达调控的长非编码RNA。该项工作发表在《自然&mdash 结构与分子生物学》杂志上。基因的表达模式与DNA 的表观修饰有着密切的关系，因此，单细胞的DNA甲基化组分析可以用于研究癌症细胞的特异性机理，但是此前的标准方法只能做到同时分析50-100个细胞。而同样也在2013年，汤富酬课题组首次成功实现了单个细胞DNA甲基化组的测序分析。 　　表观遗传学专家Wolf Reik对单细胞测序分析的意义做出了充分肯定，他在2013年单细胞大会上说：&ldquo 我之前还不是单细胞团队中的一员，但是我很高兴看到各个领域被单细胞技术推动的如此之快，有了新的技术，我们将会解决更加激动人心的生物学问题&rdquo 。 　　文章指出，单细胞测序技术仍然在快速发展过程中，相信不久的将来将出现新一代更好的技术。科学家们期待在新技术的推动下，癌症、生殖发育、神经科学、免疫等领域能够有所突破。 　　CRISPR和基因组编辑 　　早在两年前，《Nature Methods》就将年度技术颁给了基因组编辑技术，理由是这种技术能通过在某些物种基因组中进行靶向特异性的突变，从而解答并提出更多精确的生物学问题。CRISPR(规律成簇的间隔短回文重复)无疑是这一领域的新生力量，也再次掀起了基因组编辑的热潮。 　　向导RNA/Cas9核酸酶复合物克服了以往工具的某些限制。向导RNA很容易设计，让Cas9蛋白靶定基因组中几乎任何想要的区域。Cas9作为核酸酶或切口酶，在DNA上诱导断裂，随后用于基因敲除、标签插入或基因替换。事实上，Cas9的潜力远远不止DNA切割。 　　在《Nature Methods》10月刊上，哈佛大学的研究人员发表文章称，作为一种RNA导向的dsDNA结合蛋白，Cas9效应物核酸酶是目前已知的第一个统一因子(unifying factor)，能够共定位RNA、DNA和蛋白，从而拥有巨大的改造潜力。1 在他们看来，这种工具有望扩展，在复杂的表观基因组上引入定制变化。 　　两个研究小组最近也利用更为成熟的TALE来修饰表观基因组。霍华德?休斯医学研究所的Bradley Bernstein及其同事就利用去甲基化酶/去乙酰化酶复合物来靶定增强子中的组蛋白标记，以探索它们在转录中的作用。2 而麻省理工学院的Feng Zhang博士则将TALE与光诱导系统相融合，来靶定组蛋白修饰酶，以改变表观遗传修饰。3 　　尽管这些方法很有前途，但TALE的定位比CRISPR/Cas9系统更为繁琐。将Cas9与任何选定的酶相融合，我们不仅可改变组蛋白修饰，从而改变染色质状态，还能影响DNA甲基化，实现全新的细胞功能调控。 　　然而，CRISPR/Cas9系统的特异性仍存在问题。向导RNA序列比ZFN或TALEN所靶定的大部分序列更短，这意味着脱靶效应的几率更高。近期发表的一些文章也证明了脱靶效应是真实存在的。 　　《Nature Methods》编辑Nicole Rusk认为，CRISPR是否能被精心打造成编辑表观基因组的手术刀，而不必担心脱靶效应，这在不久的将来就会清楚。 　　原位测序 　　新一代测序技术在RNA测序上的应用已带来RNA内容的更全面了解。然而，现有的RNA测序技术是基于纯化好的核酸，却丢失了序列的空间背景。原位测序(In situ sequencing)有望更深入地了解细胞的基因表达程序及形态与局部环境之间的关系。《Nature Methods》编辑Tal Nawy认为，尽管预测这一技术的最终形式和潜力还为时过早，但目前已开始朝这一方向努力。 　　原位杂交等方法一直用于定位完整细胞和组织中的序列，但其限制在于必须清楚目标序列。在测序方面，许多技术都利用基于光的读取，这表明它们可能与完整组织的成像相兼容。但扩增和测序反应需要特殊的底物，或需要在乳液中彼此分离。 　　去年10月，瑞典斯德哥尔摩大学的研究人员在《Nature Methods》上发表了一种新策略：滚环扩增(rolling circle amplification)。这种方法依赖一种锁式(padlock)探针，它与目标序列的任一侧杂交，以形成环状模板，进行复制。由于产物是拴在模板上的，这提供了可靠定位，并可通过连续的寡核苷酸探针掺入，实现原位测序。 　　这是第一次实现了在细胞或者组织中对目的RNA分子进行测序，极大地保留了RNA分子的位置信息。也就是说，得到序列的同时，我们还能够知道这些序列来自哪些细胞或者组织的哪个部位。 　　目前，这种技术仍处于原理验证的阶段。虽然测序长度只有4个碱基，但已经可用来检测基因组中一些存在突变的短序列。研究人员以HER2转录本阳性的人乳腺癌组织为样本，证明了转录本片段的测序可在组织切片中直接开展。 　　今后，有必要增加单细胞中可被拷问的转录本数量和序列长度，以及平衡图像分辨率和组织范围的成像能力。在这一放大过程中，图像配准方法是关键要素，而定量与形态关联的工具也是必要的。 　　这一技术的最终目标是测序多个位点，甚至是转录组或基因组中大的片段，但这仍需要解决信号密度的问题：在如此狭小的空间内，细胞包含了太多可被成像的信息。未来，我们有望看到测序与生物学背景的更紧密连接。 　　迷你胞内探针 　　追踪小的分子并干扰其活性对了解活细胞如何工作很有用。随着显微镜分辨率的提高，更多细胞进入到我们的视线。在这一背景下，选择合适的探针就更为关键。于是，《Nature Methods》将目光投向一些细胞内的迷你粘合剂(mini-binders)，认为它们值得关注。 　　对于细胞内蛋白的探针而言，什么最关键?首先，它们应当是目标特异的。其次，不干扰蛋白的功能、定位或表达。此外，它们还应该足够小，这样才能接近角落中的蛋白。研究人员认为，遗传编码的探针是首选，因为它们能轻松导入特定细胞或靶定细胞器。 　　针对这些要求，研究人员开始将注意力转向胞内抗体和适体。胞内抗体(intrabody)是指在细胞内表达并作用于细胞内组分的抗体。它们可从一些天然产生极小抗体的动物(如骆驼或鲨鱼)中获得，也可经大的哺乳动物抗体改造而来。适体(aptamer)是指与特定的目标分子结合的寡聚核酸或是肽链。适体常常从大量的随机序列被挑选出来，但天然的适体依旧存在如核糖开关中。 　　编码这些迷你粘合剂的基因可与其他遗传编码的元件或蛋白相融合，以监控或扰乱细胞内的组分和过程。美国南加州大学的研究人员就在《Neuron》报道了这样的成果。他们将胞内抗体与神经突触蛋白相结合，实时观察活神经元的突触。这使得研究人员首次观察到兴奋性和抑制性的突触。 　　瑞士巴塞尔大学的研究人员也开发出一种遗传编码的方法，来快速去除真核生物遗传体系中的绿色荧光蛋白(GFP)。这种基于纳米抗体的方法是通用的，因为它依赖进化上高度保守的真核功能-泛素通路。纳米抗体也被加州大学的研究人员所采用，来分析G蛋白偶联受体(GPCR)的动态构象变化。 　　此外，哈佛大学医学院的研究人员还以GFP为支架，将不同的分子组件组合在一起，驱动基因表达。他们以结合GFP的纳米抗体为基础，构建出一系列嵌合蛋白或融合蛋白结构域。当两种这样的融合蛋白被导入到细胞时，GFP将它们结合在一起，从而触发这些融合蛋白的相互依赖的活性。 　　《Nature Methods》编辑Erika Pastrana认为，这些探针的进一步优化将使其应用更方便、更广泛。鉴于它们的独特性质，这些迷你粘合剂无疑是生物学实验中大有前途的工具。 　　低温电子显微镜 　　低温电子显微镜(cryo-EM)虽然是结构生物学研究中的重要工具，但其潜力还未充分发挥出来。近期的技术进步大大提高了cryo-EM的分辨率，正在重振这一领域。 　　在单粒子cryo-EM实验中，大分子集合体被冷冻在一层薄薄的冰中，并用电子显微镜成像。单个集合体的数千至数百万幅图像必须经过计算机比对和合并，以获得一个三维结构。 　　与X射线晶体衍射相比，cryo-EM的一个明显优势就是不需要结晶，这大大拓宽了其研究领域，使生物大分子及其复合物的构象研究成为可能。运用这种方法，一些生物样品如病毒和大肠杆菌70S核糖体的三维重构图已经得到，但分辨率不是很高。 　　尽管人们早已认识到，cryo-EM有潜力达到原子级别的分辨率，但目前仍存在一些技术限制。它们包括难以产生足够量的样品，结构异质性，辐射损伤，电子束诱导的样品移动以及相机效率低。 　　不久之前，cryo-EM的用户只有两种选择来捕获电子显微镜的图像：低效的数字CCD照相机或不方便的照相胶卷。而直接检测电子的新型照相机实现了更快速、更高效的图像采集，解决了上述的一些限制。这些照相机记录了样品暴露于电子束过程中的一段视频，可通过帧同步进行校正。 　　2013年发表的两篇文章使用了这一策略。美国加州大学旧金山分校的研究人员利用一种新开发的单电子计数探测器，证实了电子束诱导的移动会大幅降低分辨率，并且，他们发现，快速读取与几乎无噪音的电子计数的组合使图像模糊得以校正，将图像信息恢复到高分辨率。这种方法大大提高了cryo-EM的图像质量和数据采集效率，实现了接近原子的分辨率。 　　英国医学研究委员会的研究人员也评估了新一代的直接电子探测器在cryo-EM结构测定上的潜力。利用一种新开发的statistical movie processing方法来补偿电子束诱导的移动，他们发现核糖体结构可达到接近原子的分辨率，而粒子比之前少了两个数量级。 　　结合快速改进的样品制备方法、繁重任务的自动化以及数据分析的新算法，单粒子低温电子显微镜有望为大分子集合体带来新的见解，而这正是结构鉴定上极具挑战性的一面。

扫描电子显微镜，作为实验室必备工具，其功能如同照相机一样，让我们清晰的观察到材料的微观形貌，放大的尺度可以达到微米级甚至是纳米级别。扫描电子显微镜原理图一 扫描电子显微镜图片（左）和EDX图片（右）扫描电子显微镜的原理是利用电子束轰击样品产生二次电子、背散射电子、特征X射线、阴极荧光等信号，这些信号会被不同功能的探头分别接收，成像得到相对应的图片。比如二次电子信号获得的图片是材料的微观形貌，这个图像是灰度图，如图一（左）。特征X射线的图片则反应了材料的成分表征，但这个图片相比于二次电子形貌图，它是一张彩色图片，如图一（右）。由于扫描显微图片是二维的，是无法直观的获得Z方向的高度值。但样品表面的实际形貌是三维的，或许获得一个三维图像，可以更加准确的得到真实形貌。我们测试一个铝合金的断口，利用Hitachi Map 3D和SU5000的五分割BSE探头的外环四象限，分别获取图片并最终形成一张三维图片，再获取EDX的成分表征结果，两者叠加，可以得到一张彩色的三维形貌成分图，如图二所示。不仅可以在X，Y，Z方向准确的观察样品材料，同时获得三维成分信息分布的情况。图二 3D形貌EDX图片日立多功能自动化热场扫描电子显微镜SU5000，不仅配置有多个高性能探头，还可以对其增加多种扩展附件及软件，如EDS，EBSD，拉伸台，压缩台，加热台，制冷台，冷冻传输，真空转移，纳米操作手等，也可以进行光镜与电镜联用，原子力显微镜联用，拉曼联用， 3view超薄切片等，甚至可以多附件的联合使用，真正实现了一机多能。图三 SU5000及5分割BSE探头公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。