双核心测量显微镜

近日，尼康宣布推出全新的MM-400N和MM-800N系列工业测量显微镜。升级之后，这两个系列都具有针对透射照明装置的光圈控制装置，让用户能够调整光圈，以优化对比度和分辨率。此外，用户还可设置用于测量圆柱形产品的照明条件。新开发的透射LED照明装置同时拥有了白色和绿色光源；用户可通过按下显微镜前面的开关来切换光源颜色， 而无需插入或移除滤光片。另外，通过将透射照明装置集成至工业测量显微镜的主体中，可将仪器的深度缩短30mm，从而减小安装占用空间。MM-800N作为改造的一部分，尼康为工业测量显微镜设计了现代化的外观，展示了公司全新而简洁的黑白色涂装。此外， 电力消耗相比之前的MM-400/MM-800系列型号约降低10%。新款和以往系列型号共用很多相同的零部件，包括测量台、物镜和光学配件，用户可以继续将其用于实现简单、精确且高度可重复的测量应用。MM-800N/LMU

不知道大家有没有听过一个童话故事《金凤花姑娘和三只熊》？故事中，金凤花姑娘试着喝几碗粥，发现一碗太烫，一碗太凉，最后一碗刚刚好。这个故事告诉我们，适合的才是最好的。一谈到STM7测量显微镜时，让人不由得想起这则故事，因为这款显微镜在多项精密测量应用中表现得“恰如其分”。 STM7测量显微镜专为高通量、高精度3D测量而设计，非常适用于检查机加工金属部件的公差等。测量设备种类繁多，从简单的手持工具到大型的精巧装置。 那么，为何选择STM7呢？ 这就是开头提及金凤花姑娘故事的原因了。对于在机加工件的生产和质量控制中的多项测量应用而言，STM7测量显微镜实现了易用性与高质量结果的正确平衡。 不妨看看其他替代品的表现。比如卡尺和千分尺等手持式工具。这些工具简单易用，无需培训，但需接触样品，而且对于复杂部件往往让人“手忙脚乱”。此外，不同操作员的测量结果也是大相径庭。 再比如坐标测量机、轮廓投影仪或光学比测器等高级测量工具。这些工具视野大，可以进行复杂的测量工作，但要么在测试实验室中太占空间，要么成本过高。有些还需要大量的培训。平衡正确的显微镜 STM7测量显微镜对各方面因素的平衡拿捏得恰到好处。其亚微米分辨率和3轴测量支持全方向操作，无需重新放置样品。性能远超仅具备同轴度、周向、角度等功能的产品系列。在STM7显微镜下放一颗螺钉螺钉的测量结果 通过将这些先进功能与快速、简单的操作相结合，STM7非常适合机加工部件的高通量测量。无需先拍照；只需定义起点并移动平台即可进行快速、准确的测量。当然，它可兼作普通的光学显微镜，较之其他测量设备，这是一大优势。 高精度测量与紧凑型设备的快速、直观操作相结合，使STM7成为部件测量的金凤花姑娘：贴合多种应用。

项目概况2021年广东省医疗器械质量监督检验所综合检验一室仪器设备采购项目招标项目的潜在投标人应在广东省政府采购网https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/获取招标文件，并于2021年11月12日 09时30分（北京时间）前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号：440001-2021-50714项目名称：2021年广东省医疗器械质量监督检验所综合检验一室仪器设备采购项目采购方式：公开招标预算金额：1,250,000.00元采购需求：采购包1(综合检验一室仪器设备采购项目):采购包预算金额：1,250,000.00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其他专用仪器仪表仪器设备1(批)详见采购文件--1-2其他仪器仪表血管内超声诊断设备弦线体模1(套)详见采购文件--1-3其他仪器仪表精密测量显微镜1(套)详见采购文件--本采购包不接受联合体投标合同履行期限：按标的提供时间要求二、申请人的资格要求：1.投标供应商应具备《政府采购法》第二十二条规定的条件，提供下列材料：1）具有独立承担民事责任的能力：在中华人民共和国境内注册的法人或其他组织或自然人， 投标（响应）时提交有效的营业执照（或事业法人登记证或身份证等相关证明） 副本复印件。分支机构投标的，须提供总公司和分公司营业执照副本复印件，总公司出具给分支机构的授权书。2）有依法缴纳税收和社会保障资金的良好记录：提供投标截止日前6个月内任意1个月依法缴纳税收和社会保障资金的相关材料。 如依法免税或不需要缴纳社会保障资金的， 提供相应证明材料。3）具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度：供应商必须具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度（提供2020年度财务状况报告或基本开户行出具的资信证明） 。4）履行合同所必须的设备和专业技术能力：按投标（响应）文件格式填报设备及专业技术能力情况。5）参加采购活动前3年内，在经营活动中没有重大违法记录：在经营活动中没有重大违法记录：参照投标（报价）函相关承诺格式内容。 重大违法记录，是指供应商因违法经营受到刑事处罚或者责令停产停业、吊销许可证或者执照、较大数额罚款等行政处罚。（较大数额罚款按照发出行政处罚决定书部门所在省级政府，或实行垂直领导的国务院有关行政主管部门制定的较大数额罚款标准，或罚款决定之前需要举行听证会的金额标准来认定）2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 无。3.本项目的特定资格要求：合同包1(综合检验一室仪器设备采购项目)特定资格要求如下:(1)供应商未被列入“信用中国”网站(www.creditchina.gov.cn)“记录失信被执行人或重大税收违法案件当事人名单”记录名单； 不处于中国政府采购网(www.ccgp.gov.cn)“政府采购严重违法失信行为信息记录”中的禁止参加政府采购活动期间。 （以采购代理机构于投标（响应） 截止时间当天在“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn） 及中国政府采购网（http://www.ccgp.gov.cn/） 查询结果为准， 如相关失信记录已失效， 供应商需提供相关证明资料） 。(2)单位负责人为同一人或者存在直接控股、 管理关系的不同供应商，不得同时参加本采购项目（或采购包） 投标（响应）。 为本项目提供整体设计、 规范编制或者项目管理、 监理、 检测等服务的供应商， 不得再参与本项目投标（响应）。 投标（报价） 函相关承诺要求内容。三、获取招标文件时间：2021年10月22日至2021年11月10日，每天上午00:00:00至12:00:00，下午12:00:00至23:59:59（北京时间,法定节假日除外）地点：广东省政府采购网https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/方式：在线获取售价：免费获取四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点2021年11月12日 09时30分00秒（北京时间）地点：广州市天河区龙怡路117号银汇大厦5楼广东志正招标有限公司会议室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜1.本项目采用电子系统进行招投标，请在投标前详细阅读供应商操作手册，手册获取网址：https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/help/transaction/download.html。投标供应商在使用过程中遇到涉及系统使用的问题，可通过400-1832-999进行咨询或通过广东政府采购智慧云平台运维服务说明中提供的其他服务方式获取帮助。2.供应商参加本项目投标，需要提前办理CA和电子签章，办理方式和注意事项详见供应商操作手册与CA办理指南，指南获取地址：https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/help/problem/。3.如需缴纳保证金，供应商可通过"广东政府采购智慧云平台金融服务中心"(http://gdgpo.czt.gd.gov.cn/zcdservice/zcd/guangdong/)，申请办理投标（响应）担保函、保险（保证）保函。/七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.釆购人信息名 称：广东省医疗器械质量监督检验所地 址：广州市萝岗区科学城光谱西路1号联系方式：陈工020-666027682.釆购代理机构信息名 称：广东志正招标有限公司地 址：广东省广州市天河区龙怡路117号501、503、504、505、506房联系方式：020-875546183.项目联系方式项目联系人：叶小姐、吴小姐电 话：020-87554618广东志正招标有限公司2021年10月22日

近期，由中国光学工程学会、辽宁省科学技术协会主办的全国光电测量测试技术及产业发展大会暨辽宁省第十七届学术年会在大连成功召开。会议同期举办首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜颁奖典礼。仪器信息网作为大会独家合作媒体参与了本次会议，并采访了金燧奖铜奖获奖单位代表南京木木西里科技有限公司（以下简称“木木西里”）CEO崔远驰。木木西里的获奖项目为“激光光谱共聚焦显微镜”，该产品是一款测量3D形貌、3D尺寸的显微设备，主导优势为大尺寸、超快速测量，在半导体、新材料、新能源等新型产业有巨大应用前景。该成果的研发背景和初衷是什么？该成果实现了怎样的创新突破，解决了什么样的关键问题，面向的主要用户有哪些？有哪些技术优势？中共中央总书记习近平在主持中共中央政治局关于加强基础研究第三次集体学习时提出“要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战”。科研院所和仪器企业该如何打好“国产化攻坚战”？更多内容请观看视频： 首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜由中国光学工程学会联合多家单位于2022年发起，旨在积极面向国家重大战略需求，进一步突出企业的创新主体地位，促进关键核心技术攻关，突破卡脖子技术。本届“金燧奖”重点围绕分析仪器、计量仪器、测量仪器、物理性能测试仪器、环境测试仪器、医学诊断仪器、工业自动化仪器等7个类别进行广泛征集，得到了社会各界积极的参与和热情的响应。经过严格评审，71个优秀仪器产品脱颖而出，遴选出金奖10项、银奖16项、铜奖28项、优秀奖17项。这些产品都是我国自主研发、制造、生产的专精特新的高端光学仪器，较好地展现了我国在高端科学仪器中的自主核心竞争力，提升了民族品牌在激励市场竞争中的自信心，鼓舞了国产厂商的攻关热情。

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现如今，全球跨国际性的合作已很常见，而有效促进合作更便利的工具就显得尤为重要。为此，Octonus开发了3DDM，这是一款高度精确且灵活的3D数字显微镜，能够让身处不同位置的团队成员在虚拟会议室中同时查看3D物体。而且3DDM还提供各种图像增强选项，使查看者可以使用单个系统快速查看更详细和完整的物体图片。Octonus凭借超过20年生产工业图像处理和分析系统的经验，已为许多项目提供硬件和软件。该公司是重构半透明物体内部结构的光学方法开发以及2-50毫米尺寸物体的精确3D模型开发方面的先驱者。3DDM的含义及工作原理Octonus 3DDM是以Leica Microsystems 的（Wetzlar，德国）M205a立体显微镜为基础。3DDM由一个标准的Leica平台和以下附件组成：一个安装在电动精密滑台上的物体支架，一个定制的LED照明系统以及一对FLIR Grasshopper3 相机。FLIR Grasshopper3相机FLIR Grasshopper® 3 相机系列将新的CCD和CMOS技术与Point Grey的专利技术相结合，实现了高性能、高质量的成像。其中Grasshopper® 3 GigE相机系列主要使用Sony CCD传感器和Sony Pregius IMX174传感器。为了创建图像，操作者在3DDM的物体支架上安装了一个样本。操作者可以使用鼠标、键盘或3D操纵杆等标准设备在相机的视野下旋转样本。同时，根据相机和系统的光学孔径调整聚焦驱动装置，从而捕获清晰的3D视频图像。随着被照明的样本在物体支架上旋转，两个FLIR Grasshopper GS3- U3-23S6C-C彩色相机会捕获实时的高质量视频流。PC以压缩视频格式将相机捕获的数据存储为3D视频流或3D/2D图像。它还在图像或视频序列的基础上存储每帧的完整数据集（光学孔径、光照系统和支架的所有数字设置），这使处理实时或录制数据成为可能。在PC上运行的图像分析软件以高十微米的精度测量物体特性。合并的2D/3D模式允许在3D空间中和沿穿透物体的投影面进行测量。3DDM的物体照明和数字增强选项凭借显微镜的多功能LED光源，可通过多种方式照明样本。光源可以同轴提供可见的近红外或紫外照明，到样品的背面，或到侧面，具体取决于其编程。暗视野照明是一种非常适用于捕获天然活体生物样本图片序列的技术，可增强所收集图片的对比度。3DDM还提供各种数字增强选项，使操作者能够捕获细节。这些选项的示例包括：★ 高动态范围成像 (HDRI) 可在原本曝光不佳的区域增强正确捕获的图像细节；★ 12位色调映射在标准显示器上支持精确的HDR图像显示；★ 扩展景深 (EDF) 技术用显示整个聚焦物体的单张照片的分析替代照片序列的分析；★ 自动提高图片分辨率和视野的图像切换算法。3DDM的更多功能虚拟会议室3DDM使用3D电视和立体眼镜来创建虚拟会议室，从而促进全球团队合作。演讲者可以添加经过标注的图像，或通过使用鼠标光标、切换图像、放大和缩小、更改FPS或者添加和删除图层来将同事的注意力引导到重要的细节上。还可以通过3D模型、测量工具和增强现实等计算机生成的输入，对现实世界的元素进行补充。定制3DDM为客户和开发人员提供C++ SDK（软件开发工具包）。该SDK可用于控制系统的光照、光学单元和支架，它还允许对现有图像处理算法进行扩展或添加。后续步骤在不久的将来，Octonus将通过把其相机从2.3 MP 升级到5-12 MP，提高3DDM所捕获的3D视频图像的分辨率。Octonus开发的3DDM中最核心的要素就是FLIR Grasshopper相机它让图像细节捕获的更加清晰让全球各地的团队合作更加紧密

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近日，神州十二号航天员首次进行天地视频通话，屏幕中显示着天和核心舱的实时画面。在核心舱的一侧靠近舱壁的位置，正摆放着是一台由永新光学研发制造的我国首台“太空显微镜”，这台显微镜在未来很长一段时间将支持空间站多项研究工作。事实上，永新光学的光学产品已经不止一次支持过中国的航天事业，在此之前，曾三度为探月卫星“嫦娥二号”、“嫦娥三号”、“嫦娥四号”打造专用镜头。太空实验条件不同于地面，微重力环境让用于做检测样品的仪器需要更加注意细节。毛磊在接受媒体采访时介绍说：“本次承担空间站承担科技支持任务的微重力太空显微实验仪的研发历时五年，不同于星载光学镜头，这台仪器基础要求高，且所有核心部件均拆分打包在箱体内有宇航员在太空中进行装配，设备组装完成需要二十多个步骤，所以神州十二号发射成功后，公司副总工程师要随时待命提供技术支持。”“太空显微镜”现身天和核心舱中国的航天事业，虽然不是起步最早的，却无疑是发展最快的，光学仪器的发展也有相似之处。以永新光学为例，这家企业深耕光学领域，其财报显示，公司的共聚焦显微镜技术已经接近国际竞品水平，据了解，目前该产品已经进入商业化阶段并且即将实现首台销售。除此之外，永新光学与浙江大学合作研发的超分辨光学微纳显微成像技术也曾荣获2019年国家技术发明二等奖。高端光学显微镜领域，不只永新光学，还有更多企业和科研单位在为此努力，这使得近些年我国的高端显微镜发展速度加快，在超分辨、双光子、光片显微等多种技术方面都取得了一定的发展。科研人员不断突破“卡脖子”技术，不仅是在国内高端显微镜市场科研成果竞相绽放，许多成果更有与国际先进高端显微镜一较高下的自信，彻底打破高端光学显微镜被海外巨头厂商垄断的现象。随着国家对科学仪器、医疗健康、生命科学研究的政策引导和加大投入，我国高端显微科学仪器迎来重要发展机遇。据本网了解，目前在研的计划商业化和已经商业化的高端光学显微技术还有北京世纪桑尼和舜宇光学合作的共聚焦显微镜，北京大学超分辨显微镜技术（超视计）、微型化双光子技术（超维景），中科院生物物理所超分辨显微技术、西安交通大学高速彩色三维结构照明显微技术正在积极进行成果转化，预计在不远的将来，我国的科研人员会更多地使用国产高端显微镜进行科学研究。

关键词：低温位移台；近场扫描微波显微镜； 稀释制冷机 背景介绍扫描隧道显微镜（STM）[1]和原子力显微镜（AFM）[2]等基于扫描探针显微术（SPM）的出现使得科学家能够在纳米分辨率下去研究更多材料的物理特性及图形。以这些技术为基础的纳米技术、材料和表面科学的迅速发展，大地推动了通用和无损纳米尺度分析工具的需求。尤其对于快速增长的量子器件技术领域，需要开发与这些器件本身在同一区域（即量子相干区域）中能够兼容的SPM技术。然而，迄今为止，能够与样品进行量子相干相互作用的纳米尺度表征的工具仍非常有限。特别是在微波频率下，光子能量比光波长小几个数量，加之缺乏单光子探测器和对mK端温度的严格要求，更是一个巨大的挑战。近年来，固态量子技术飞速发展迫切需要能够在此端条件下运行的SPM探测技术。技术核心近场扫描微波显微技术（NSMM）[3]结合了微波表征和STM或AFM的优势，通过使用宽带或共振探头来实现探测。在近场模式下，空间分辨率主要取决于SPM针尺寸，可以突破衍射限的限制，获得纳米别的高分辨率图像。NSMM的各种实现方式已被广泛应用于非接触式的探测半导体器件[4]，材料中的缺陷[5]、生物样品的表面[6]及亚表面分析，以及高温超导性[7]的研究。但是在低温量子信息领域中的应用还鲜有报道。英国物理实验室NPL的塞巴斯蒂安德格拉夫（Sebastian de Graaf）小组与英国伦敦大学谢尔盖库巴特金（Sergey Kubatkin）教授小组合作开发了一种在30 mK下工作的新型低温近场扫描微波显微镜，同时，该显微镜还结合了高达6 GHz的微波表征和AFM技术，旨在满足量子技术领域的新兴需求。整个系统置于一台稀释制冷机中（如图1（b）所示），NSMM显微镜的示意图如图1（a）所示：在石英音叉上附着了一个平均光子占有率为~1的超导分形谐振器。一个可移动的共面波导被用来感应耦合到谐振器上进行微波的发射和信号的读出。整个系统的核心是德国attocube公司提供的兼容低温的铍铜材质的纳米精度位移台，该小组使用一组ANPx100和ANPz100纳米位移器将样品与针在x，y和z方向上对齐，同时使用一个小的ANPz51纳米位移器进行RF波导的纳米定位和耦合。图1.（a）NSMM显微镜的示意图。（b） 稀释制冷机中弹簧和弹簧悬挂的NSMM示意图。测量结果如图2所示，Sebastian教授演示了在单光子区域中以纳米分辨率进行扫描的结果。扫描的区域与在硅衬底上形成铝图案的样品相同。扫描显示三个金属正方形（2×2μm2）与两个较大的结构相邻，形成一个叉指电容器。叉指电容器的每个金手指有1 μm的宽度和间距，尽管在图2中，由于的形状，这些距离看起来不同。图2. 在30 mK下扫描具有相邻金属垫的交叉指电容器.（a）得到的AFM形貌图。（b） 单光子微波扫描（~1）显示了微波谐振腔的频移,微波扫描速度为0.67 μm/s.（c）高功率微波扫描结果（~270）。（d） 在调谐叉频率（30 kHz）下解调的PDH误差信号，与dfr/dz（~270）成正比。（e） 扫描获得的信噪比（SNR）作为平均光子数的函数。attocube低温位移台德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造公司。拥有20多年的高精度低温纳米位移台的研发和生产经验。公司已经为各地科学家提供了5000多套位移系统，用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑，体积小，种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和扫描器。德国attocube公司的位移器以稳定而优异的性能、原子的定位精度、纳米位移步长和厘米位移范围深受科学家的肯定和赞誉。产品广泛应用于普通大气环境和端环境中，包括超高环境(5E-11 mbar)、低温环境（10mK）和强磁场中（31 Tesla）。图3. attocube低温强磁场纳米精度位移器，扫描器，3DR主要参数及技术特点参考文献：[1]. Binnig, G., Rohrer, H., Gerber, C. & Weibel, E. Surface studies by scanning tunneling microscopy. Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982).[2]. Binnig, G., Quate, C. F. & Gerber, C. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 56, 930 (1986).[3]. Bonnell, D. A. et al. Imaging physical phenomena with local probes: From electrons to photons. Rev. Mod. Phys. 84, 1343 (2012).[4]. Kundhikanjana, W., Lai, K., Kelly, M. A. & Shen, Z. X. Cryogenic microwave imaging of metalinsulator transition in doped silicon. Rev. Sci. Instrum. 82, 033705 (2011).[5]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[6]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[7]. Lann, A. F. et al. Magnetic-field-modulated microwave reectivity of high-Tc superconductors studied by near-field mm-wave. microscopy. Appl. Phys. Lett. 75, 1766 (1999). 更多文章信息请点击：https://doi.org/10.1038/s41598-019-48780-3

原子力显微镜（AFM）是一种表面表征方法。AFM中的关键元件是一个锋利的探针尖端，连接在力传感换能器上。在测量产生的相互作用力的同时，尖端相对于样品进行扫描。作为样品位置函数的映射原则上允许对表面结构进行成像。此外，还可以获得许多其他相互作用，如局部化学力和静电力。此外，将不同刺激整合到AFM测量中的能力（例如，温度依赖性、紫外线照射等）使得能够研究不同的实验效果。按时间顺序，AFM操作可分为两种：静态（也称为接触）和动态模式。接触操作模式依赖于探针的直接偏转测量。通过了解力传感换能器（即悬臂）的弹簧常数，可以直接恢复力。因此，接触模式易于操作，结果直观。然而，局部程度是由尖端和样品之间建立的接触面积定义的，该接触面积可以多达数百纳米正方形。此外，还有机械不稳定性，其中吸引的尖端-样品相互作用克服了悬臂的刚度，也称为跳跃接触。引入了动态操作模式来解决接触模式的局限性。动态操作模式的基本思想依赖于对悬臂的谐波振荡的解调，以控制尖端-样本分离。调幅（AM）是最广泛使用的动态操作模式之一。AM基于振荡的解调以恒定的激励信号驱动悬臂时，激励信号和振荡信号之间的相位差、振幅和/或相位差。仅涉及一个控制回路来控制AM-AFM中恒定激励信号的尖端-样本分离。因此，AM-AFM的使用相对简单。尽管AM-AFM易于实现，但它在机械上受到限制，特别是在真空条件下。更具体地说，振荡幅度的稳定时间与悬臂的质量因子成比例。因此，由于在真空条件下缺乏粘性阻尼，AM调制的使用是不可行的。此外，超出现有AFM硬件能力的机械不稳定性和振幅变化阻碍了传统AM-AFM在真空条件下的使用。AM-AFM的替代品是调频原子力显微镜（FM-AFM），它基于尖端-样品相互作用下悬臂共振频率的解调。FM-AFM消除了AM-AFM的限制；然而，它需要一个相对复杂的控制架构，因为激励信号由于尖端-样本相互作用而变化。FM-AFM通常在真空条件下使用，因为信噪比随着高质量因子的提高而提高；然而，它也可以在环境下甚至在液体环境中使用。FM-AFM能够以高分辨率测量尖端-样本相互作用力，即作用力为皮牛顿，距离为皮米。此外，随着原子工程尖端的最新进展，有可能评估不同原子侧的直接化学表征。除了FM-AFM的精确力和距离控制外，FM-AFM还利用其时间分辨测量的潜力覆盖了AM-AFM，其中尖端-样本相互作用力是作为时间的函数测量的。然而，已经从理论上证明并通过实验验证了基于FM的测量的时间分辨率不受机械限制。在这里，科研人员展示了具有新的硬件和软件集成的商业原子力显微镜系统的定制。尽管最初的设置，VEECO的EnviroScope扫描探针显微镜（SPM）带有NanoScope®IIIa控制器，具有用户友好的功能（例如，易于访问样品和尖端以及样品和/或尖端的温度控制），但它只能进行接触模式和基于AM AFM的形貌测量，并具有原始的力谱能力。我们实现了一个锁相环、一个高压放大器和一个新的显微镜控制器，用于FM-AFM的自动测量。我们用环境条件下的实验来说明我们的定制。更具体地说，我们进行了FM-AFM形貌实验、接触电势差测量、基于FM AFM的力谱测量、时间分辨原子力显微镜测量和跨台阶边缘的二维力谱测量。尽管每个商业系统都有自己的特点（例如，驱动步进电机进行粗略处理，访问所有数据信号以及高压信号的能力，以及用于样本定位的摄像头连接），但许多（商业）系统也可以进行类似的升级/定制。因此，我们相信我们的方法将对其他扫描探针显微镜有用。

成果名称 扫描探针显微镜宽动态范围电流测量系统的研制 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 &radic 研发阶段 □原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 扫描探针显微镜（SPM）是研究材料表面结构和特性的重要分析设备，具有高精度和高空间分辨的优点，可以在多种模式下工作。其中，扫描隧道显微镜（STM）和导电原子力显微镜（CFM）技术，通过探测偏压作用下针尖与样品间产生的电流，可以获得器件电学特性或材料表面局域电子结构等重要信息，成为目前微纳电子学研究领域的重要工具。SPM中用于探测针尖与样品间电流的关键部件是电流-电压转换器（I-V Converter），其作用是把探测到的微弱电流信号转换为电压信号以便后续处理。目前商用SPM设备中采用的是虚地型固定增益线性电流-电压转换器，典型灵敏度为108 V/A，其主要缺点是电流测量的动态范围较小，只能达到3~4个数量级，这使得目前SPM的电流测量能力被限定在10pA~100nA之间，阻碍了SPM在微纳电子学领域的应用。 2012年，信息学院申自勇副教授申请的&ldquo 扫描探针显微镜宽动态范围电流测量系统的研制&rdquo 获得了第四期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持，在项目资金的支持下，申自勇课题组开展了富有成效的工作，包括：（1）宽动态电流测量系统总体设计；（2）测量系统与SPM控制系统的接口设计；（3）测量系统加工制作和联机调试；（4）测量系统性能指标的测试评估与优化。此外，课题组还克服了皮安级微弱电流的高精度低噪声测量、反馈回路中用于非线性转换的双极结型晶体管的温度补偿等技术难题，所研制的测量系统取得了良好的效果。目前，该项目已经顺利结题，其成果装置已经在该课题组相关仪器上正常使用，并在向校内外相关用户推广。 应用前景： 扫描隧道显微镜（STM）和导电原子力显微镜（CFM）技术，通过探测偏压作用下针尖与样品间产生的电流，可以获得器件电学特性或材料表面局域电子结构等重要信息，成为目前微纳电子学研究领域的重要工具。

2013年布鲁克原子力显微镜测量技术系列讲座 现代科学技术中，观察、测量、分析以及操纵纳米大小的物体是一个热门的研究领域。原子力显微镜的诞生为研究者们提供了分析和操作纳米世界的眼和手。因此，自诞生以来AFM已经被广泛用于科研和工业界各领域，涵盖了聚合物材料表征，集成光路测量，材料力学性能表征，细胞表面形态观察，生物大分子的结构及性质，生物传感器，分子自组装结构等领域的监测等各类科研和生产工作。通过布鲁克2013年原子力显微镜测量技术一系列讲座，大家已经对AFM的基本原理及成像模式， AFM技术的发展进展，及其最新最先进的应用和功能，有了全面的了解。 在2013 年布鲁克原子力显微镜测量技术系列讲座的最后一讲，我们将重点介绍探针的基本信息以及如果合理选择AFM探针。在AFM的测量以及数据分析过程中，探针有着举足轻重的作用。合理选择探针，可以帮助操作者快速高效地获得高质量的实验数据。帮助AFM用户掌握获得高品质图像，获取实验数据的技巧；为用户更深入的研究工作打下良好的基础。 布鲁克原子力显微镜测量技术系列讲座往期精彩回放：第一讲 ： 原子力显微镜简介及成像技巧 (点击观看精彩回放) 主讲人：李永君 博士 报告时间：2013年3月28日 第二讲 ：原子力显微镜在生物学研究中的应用进展 （点击观看精彩回放） 主讲人：龙飞 博士 报告时间：2013年4月16日 第三讲 ：原子力显微镜在高分辨定量测量材料特性方面的应用进展（点击观看精彩回放） 主讲人：仇登利 博士 报告时间：2013年5月21日第四讲：利用AFM-Raman集成成像系统进行材料性能表征的最新进展（点击观看精彩回放） 主讲人：孙万新 博士 报告时间：2013年6月25日第五讲：基于扫描探针显微镜的电学表征技术（点击观看精彩回放） 主讲人：孙昊 博士 报告时间：2013年7月9日第六讲：如何合理选择AFM探针获取高分辨图像 主讲人：陈苇纲 博士 报告时间：2013年12月17日 Bruker Nano Surfaces Division &mdash AFM Business 010-5833 3252sales.asia@bruker-nano.comwww.bruker.comAll Contents © 2013 Bruker Corporation. All Rights Reserved.

现代科学技术中，观察、测量、分析以及操纵纳米大小的物体是一个热门的研究领域。原子力显微镜的诞生为研究者们提供了分析和操作纳米世界的&ldquo 眼&rdquo 和&ldquo 手&rdquo 。因此，自诞生以来AFM已经被广泛用于科研和工业界各领域，涵盖了聚合物材料表征，集成光路测量，材料力学性能表征，细胞表面形态观察，生物大分子的结构及性质，生物传感器，分子自组装结构等领域的监测等各类科研和生产工作。 【讲座安排】 1、第四讲-利用AFM-Raman集成成像系统进行材料性能表征| 时间：2013年6月25日 10:00 我要报名》》》》 2、第五讲-SPM在材料电学性能表征方面的应用进展| 时间：2013年7月9日 10:00 我要报名》》》》 【注意事项】 1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名参加。 2、参加及审核人数限制：限制报名人数为120人，审核人数100人。 3、参与互动：每次会议从提问的用户中随机抽取出一名幸运之星，奖励一个价值150元的耳机。 4、环境配置：只要您有电脑、外加一个耳麦就能参加。建议使用IE浏览器进入会场。 5、提问时间：现在就可以在此帖提问啦 6、会议进入：会议室将在会议正式开始前30分钟打开，审核通过的用户可以进入会议室 7、特别说明：报名并通过审核将会收到1 封电子邮件通知函(您已注册培训课程)，请注意查收，并按提示进入会议室!为了使您的报名申请顺利通过，请填写完整而正确的信息哦~ 【往期回顾】 1、原子力显微镜简介及成像技巧&mdash &mdash 2013年布鲁克原子力显微镜测量技术系列讲座第一讲 精彩回放 2、原子力显微镜在生物学研究中的应用&mdash &mdash 2013年布鲁克原子力显微镜测量技术系列讲座第二讲 精彩回放 3、原子力显微镜在高分辨定量测量材料特性方面的应用进展&mdash &mdash 2013年布鲁克原子力显微镜测量技术系列讲座第三讲 精彩回放

日前，由中国科学技术大学工程科学学院黄文浩教授主持制订的国际标准“扫描探针显微镜漂移测量方法(ISO11039:2012)”已由国际标准化组织正式发布。 　　自20世纪80年代扫描探针显微镜(Scanning-probe microscopy，SPM)发明以来，由于其具有原子量级的分辨能力，极大地促进了纳米科学技术的发展，并已逐步形成了一种高新技术产业。SPM的工作原理是通过微小探针在样品表面进行扫描，将探针与样品表面间的相互作用转换为表面形貌和特性图像。由于扫描速率较慢，漂移现象在扫描过程中普遍存在，这制约了SPM在纳米测量和纳米加工方面的进一步应用。 　　黄文浩教授近二十年来一直从事纳米技术与精密仪器领域的研制工作。在2006年，他向国际标准化组织ISO/TC201(表面化学分析技术委员会)提出了“扫描探针显微镜漂移速率测量方法标准”的提案，目的是要将SPM工作时纳米/秒的漂移大小和方向测量出来，以规范这类仪器的使用方法。2007年该提案正式立项，黄文浩教授被指定为该项目工作组的召集人。经过四年多的努力，SPM漂移测量方法标准的最终草案于2011年经全体成员国投票后顺利通过，并于2012年正式发布。 　　该标准定义了描述SPM在X、Y和Z方向的漂移速率的专业术语，规定了SPM漂移速率的测量方法和测量程序，对仪器的功能和工作环境以及测量报告内容均作了严格要求。该标准为SPM仪器生产厂家制定了漂移速率的有效参数规格，并且能帮助用户了解仪器的稳定性，以便设计有效的实验。该标准不仅适用于基于SPM测量图像的漂移速率评价方法，对其它纳米级测量仪器稳定性的评价也有着重要参考价值。 　　相关研究工作受到国家自然科学基金、中科院知识创新工程重要方向性项目和科技部973项目资助。 　　背景资料： 黄文浩教授 博士生导师 　　1968年毕业于清华大学精密仪器及机械制造系精密仪器专业。1978年至今在中国科技大学精密机械与精密仪器系任教，现任教授，博士生导师。其中1989-1991年，西班牙马德里自治大学， 1993-1994年日本东京大学访问学者。主要研究领域：微纳米制造和测量技术 SPM科学仪器技术 飞秒激光微纳米加工技术 纳米技术与标准化。曾承担国际科技合作项目有： 中-日大学群合作先进制造领域中方负责人(1996-2002)，中国-西班牙国家级科技合作项目(2001-2004) “纳米技术与仪器”负责人。主持国家自然科学基金面上项目、重点项目、973子课题等多项。在国内外刊物发表论文200余篇。现任国家纳米技术标准化委员会委员，国际标准化组织ISO/TC201/SC9/WG2召集人。《光学 精密工程》《纳米技术与精密工程》杂志编委。2011年担任国际纳米制造趋势论坛NanoTrends2011组委会主席。2011年当选国际纳米制造学会会士(Fellow of ISNM)。

中国近年来向着科技自立自强的方向迈出了坚定的步伐，核心技术不断突破，高端仪器设备持续涌现。近日消息，由苏州博众仪器科技有限公司（简称博众仪器）自主研发的200kV透射电子显微镜BZ-F200已经进入了小批试产阶段，这标志着国产首台200kV透射电子显微镜取得重大突破。透射电子显微镜被列为受限制的“35项关键技术”之一，是半导体、生命科学、材料科学等领域不可或缺的高端科学仪器，国内市场需求巨大，但长期以来全部依赖进口，因此国产替代势在必行。博众仪器透射电子显微镜总装车间博众仪器自成立以来，专注于透射电子显微镜产品的研发，攻克了电子光学系统设计、超精密加工与装配、合轴联调、纳米级精度测角台等一系列核心技术，于2022年7月完成了工程样机的研制，达到了预期目标，并在半导体、生命科学、材料科学等领域得到了应用验证。此后该公司又开发了第二代透射电子显微镜产品 BZ-F200，其性能指标同国外同类电镜水平相当，首台商业化产品交付在即。这期间公司实现了超高稳定度高压电源、场发射电子枪、热场（肖特基）电子源、高稳定度恒流源等核心技术与关键零部件的自主可控。 图左一 电子源针尖与高温比色 图左二 电子加速陶瓷管 图右一 200kV热发射电子枪 图右二 超高稳定度高压电源据了解，BZ-F200这款产品可根据用户需求选配热发射电子枪或热场发射（肖特基）电子枪，可实现EDS、STEM等多种功能。其工作电压除200kV外，还可以切换至80kV、120kV等档位。BZ-F200的镜筒采用四级聚光镜照明系统设计，可实现微米束和纳米束、平行束和会聚束模式切换。透射电子显微镜的研制得到了社会各界的广泛关注与支持。近日，全国政协委员、中国物理学会常务理事、清华大学物理系教授段文晖院士及清华大学物理系陈曦教授一行莅临博众仪器考察国产透射电子显微镜产业化进展情况，对博众仪器所取得的重大成果给予了高度评价，对民营企业积极参与国家战略给予了充分肯定，并对加快市场化推广提出了殷切期望。段文晖院士考察博众仪器苏州博众仪器科技有限公司表示，未来将继续加大研发投入，不断提升产品性能和技术水平，同时拓展基于电子束核心技术的多种类产品，为我国在高端仪器领域的发展注入新活力！

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 数码显微镜是在传统显微镜上增加了数字图像传感器CCD或CMOS的显微镜，与计算机、图像处理、自动化、互联网等技术相结合，可衍生出多种产品和应用，如自动显微镜、数码互动显微镜、数字切片扫描仪等，能给用户带来极大的便利，在教学、医疗、科研等领域得到广泛的应用。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 作为传感器，人眼和数字图像传感器CCD/CMOS主要有两方面的不同：一是数字图像传感器是由很多离散的感光器件组成，用其作为传感器接收显微图像，实际上是一个数字化过程（也称为空间采样）需要满足采样定理即奈奎斯特定理，这样图像才能准确重建；二是数字图像传感器的响应波长与人眼不一样，所以会受光源光谱特性的影响。本文从空间采样率和光源这两方面来分析对数码显微图像分辨率的影响。 br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 空间采样率对数码显微图像分辨率的影响 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 奈奎斯特采样定理是指将模拟信号转化为数字信号时，要求采样频率f sub s /sub 要大于模拟信号中最高频率f sub max /sub 的2倍,即f sub s /sub ＞f sub max /sub 才可以通过采样之后的数字信号准确地重建出模拟信号。对于显微图像的数字化，其最高频率就是由物镜的极限分辨率决定的，采样频率也称为空间采样率，一般实际应用时要求空间采样率为物镜的极限分辨率的2.8倍左右。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 显微镜的极限分辨率r是由物镜的数值孔径NA和波长λ决定的，满足式① span style=" text-align: center " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/afecb7f6-313d-4fe3-a7d7-3a936fe605d8.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / /p p 因此波长越短，显微镜的极限分辨率越高。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 空间采样率s的计算式②为 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/6bfc528d-423f-46a1-8292-e3823f507b7c.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p 式中p为数字图像传感器像素的边长；β1为显微物镜的放大倍率；β2为摄像镜头的放大倍率。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 因此改变摄像镜头的放大倍率，可以改变空间采样率。选用一组不同放大倍率的摄像镜头实现不同的空间采样率，以研究空间采样率对数码图像分辨率的影响。具体实验条件如下： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 显微镜：BA310显微镜。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 光源：白光LED和卤素灯（可互换），带有550/20nm的干涉滤色片。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 显微物镜：根据式①，其极限分辨率为0.45μm。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 摄像头：CM3-U3-50S5M黑白摄像头，像素边长为3.45μm。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 观察标本：采用USAF1951鉴别率板（如图1）所示，40× /0.75显微物镜可观察的极限线对数为2048（11-1组）。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 350px height: 350px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/900c84e7-0400-490e-9b1e-df00bd23a1ba.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" width=" 350" height=" 350" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 图1 USAF1951鉴别率板 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 摄像镜头倍率：0.35× 、0.5× 、1× 分别对应三种不同的采样率，采集的图像如图2所示，结果如表1所示。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 128px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/10ab04e3-b4cb-4324-9054-967b80dfda29.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" width=" 450" height=" 128" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 图2 不同摄像镜头下的数码显微图像 /strong /span br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 表1 不同摄像镜头下的数码显微图像分辨率 /strong /span br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/73950d5f-a61d-41aa-a1f6-1430b39f3040.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 由此可见，在没有满足采样定理的情况下即欠采样，数码显微图像分辨率会降低；在过采样的情况下，并不会带来数码显微图像分辨率的提升。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-indent: 2em " 光源对数码显微图像分辨率的影响 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 式①提及的波长λ是最终被传感器接收的波长，此波长与传感器响应曲线和光源光谱特性有关。作为传感器，人眼的响应波长为400~700nm，即通常说的可见光，如图3所示。而对于数字图像传感器CCD/CMOS，其响应波长更宽，包括人眼不敏感的紫外和近红外部分，其中近红外的波长更长，如图4所示，这会导致显微镜分辨率的下降。因此当光源的光谱包含有人眼不敏感的近红外光谱或者紫外光谱时，在使用数字图像传感器时就会有影响。显微镜中常用的光源有白光LED和卤素灯，其中白光LED的光谱是450~700nm，如图5所示，与人眼的响应曲线比较接近，而卤素灯的光谱为400~2500nm如图6所示，包括了更长波长的红外部分。在分别使用卤素灯和白光LED时，由图像传感器得到的结果是有区别的，如图7所示。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 350px height: 241px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/63e10ec6-6db0-4cb4-b480-df43cecc4f65.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" width=" 350" height=" 241" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 图3 人眼的响应曲线 /strong /span br/ /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 221px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/4d151923-4162-4ff6-bed0-c4d379380b4b.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" width=" 400" height=" 221" border=" 0" vspace=" 0" / /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 图4 相机的响应曲线 br/ /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 350px height: 278px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/263ba96b-37c6-4d8e-97a9-d1bf32f59d6c.jpg" title=" 8.png" alt=" 8.png" width=" 350" height=" 278" border=" 0" vspace=" 0" / /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 图5 LED光谱曲线& nbsp /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 350px height: 263px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/90d67a50-f6b4-43da-bac1-93120d97ba89.jpg" title=" 9.png" alt=" 9.png" width=" 350" height=" 263" border=" 0" vspace=" 0" / /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 图6 卤素灯光谱曲线 br/ /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 表2为不同光源下的数码显微图像分辨率，可以发现，人眼在不同光源下观察到的极限线对是一样的，都是2048线对，而对于数码显微图像，采用卤素灯时，观察到的分辨率会有所下降。主要原因在于卤素灯有红外光谱，人眼直接观察时会将红外部分滤掉，所以效果与LED相当，而数字图像传感器可以响应卤素灯的红外波长，所以分辨率会下降。解决办法就是数字传感器前放置一个红外滤色片（俗称IR-cut），将卤素灯的红外部分滤除，得到接近于人眼的响应曲线，这样就与目视观察结果一致。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 215px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/af939b79-1302-4765-828c-3e42b08ace0c.jpg" title=" 11.png" alt=" 11.png" width=" 450" height=" 215" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 图7 卤素灯和LED时的数码显微图像 /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong 表2 不同光源下人眼观察与数码显微图像分辨率的比较 br/ /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/c1631144-1358-4af5-b3e3-51da6e4b4c82.jpg" title=" 捕获.PNG" alt=" 捕获.PNG" / /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 因此在使用数码显微镜时，应严格遵从采样定理，并深入研究数码显微镜各个关键部件，这样才能选择合适的摄像镜头、光源、滤色片等，才能满足采样定理，准确重建出数字图像，达到最佳的观察效果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(127, 127, 127) " i span style=" font-size: 14px " 本文摘自：陈木旺. 浅析数码显微镜分辨率的影响因素[J]. 光学仪器, 2017, 40(3). /span /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_13067.html?hmsr=zixuan& hmpl=ling& hmcu=& hmkw=& hmci=" target=" _self" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/8e3999fc-35db-4591-8d2d-1da82b8fafb0.jpg" title=" 10.png" alt=" 10.png" style=" text-indent: 2em text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 讲座： /strong 《四合一数码显微镜，多种难题一机解决！》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 时间： /strong 2020年4月22日 10:00 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 主讲人： /strong 夏天齐Draven，基恩士公司显微/3D测量系统部门，显微镜技术负责人，负责数码显微镜的技术支持工作。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 内容： /strong 很多用户在使用光学/金相/测量显微镜时，经常会遇到景深小、倍率低、需要另外准备光源、不能直接拍摄图片等困难，而一台数码显微镜可以轻松解决以上问题。此次讲座旨在让更多客户了解到数码显微镜能解决的常规问题（讲座中有实机演示）；作为技术储备，认识到该产品的一些功能和应用场景等；搭建交流平台，与行业内人士互动等。 /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_13067.html?hmsr=zixuan& hmpl=ling& hmcu=& hmkw=& hmci=" target=" _self" strong style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 免费报名参会：点击即可链接到报名官网 /span /strong /a /p

仪器信息网讯 2012年3月29日，奥林巴斯光学数码显微新产品发布会在北京丽亭华苑酒店隆重举行。来自清华大学、北京科技大学、钢铁研究总院、中国自动化研究所等高校、科研院所及企事业单位的100余名专家学者出席了此次发布会。仪器信息网亦应邀参会。 发布会现场 　　奥林巴斯光学数码显微新产品发布会开幕致辞 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部川元正俊部长致辞 　　川元正俊部长首先对广大用户抽出时间参加奥林巴斯的新品发布会表示感谢。川元正俊部长表示奥林巴斯有着90多年的光学仪器研发历史，并且有着丰富的数码技术研发经验，而光学数码结合的技术已被当做公司的核心技术来发展。基于雄厚的技术力量，奥林巴斯推出了体视镜、测量显微镜、半导体检查显微镜、还有高端的激光显微镜等系列产品。 　　川元正俊部长介绍说奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部2011年的销售额增长达30%。中国正处于飞速发展当中，新材料、新能源、半导体等很多产业都处于发展当中，这些领域对于显微镜的需求也越来越高，对操作人员也提出了更高的要求，如何让仪器操作更加舒适简便，奥林巴斯此次推出的DSX系列显微镜正是满足这种需求的，奥林巴斯希望能将这种技术与广大用户共享并一起发展进步。 北京元中锐科集成检测技术有限公司周向群总经理致辞 　　北京元中锐科集成检测技术有限公司是奥林巴斯工业显微镜的代理商。周向群总经理在致辞中提到奥林巴斯作为工业显微镜的领导者之一，一直努力为大家的科研工作提供有力的支持。随着整个工业领域的发展，奥林巴斯的显微镜技术也在不断发展进步。数字化图像技术的进步、自动控制技术的发展等为用户提供了更先进的科研方式以及更方便的操作。 　　最后，周向群总经理表示北京元中锐科集成检测技术有限公司会一如既往的秉承服务、创新的理念为广大工业用户提供最优秀的仪器、最专业的服务，以及更完善的显微图像解决方案来配合广大用户的工作。 　　三款DSX系列光学数码显微新产品同时亮相 奥林巴斯光学数码显微新产品揭幕 　　发布会特别邀请了清华大学材料学院潘伟院长、中国科学院自动化研究所魏利新高工、钢铁研究总院先进材料国家技术中心李继康主任、首钢技术研究院刘晓兰高工、北京科技大学熊小涛教授，以及奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部川元正俊部长为光学数码显微新产品揭幕。 奥林巴斯DSX100、DSX500、DSX500i光学数码显微镜新品 　　奥林巴斯此次推出的DSX系列光学数码显微新产品包括电动标准型DSX500、电动倒置型DSX500i，以及自由角度小巧型DSX100三个型号。 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部市场销售课主管袁永生先生主持会议 　　DSX系列数码显微镜的研发理念及优异性能介绍 　　随后奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部徐圣救经理和姚旭明先生分别就奥林巴斯光学数码显微新产品的研发理念，以及产品性能做了介绍。 光学数码显微新产品研发理念 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部徐圣救经理 　　徐圣救经理介绍说：“目前市场上已有的显微镜要实现灵活应用需要丰富的知识和经验 也有一种视频显微镜，虽然它的系统简单、操作方便，但是难以获取高质量的图像和高精度。这两者各有优缺点，为了解决这一问题，奥林巴斯推出了‘DSX系列’光学数码显微镜，它具有传统显微镜无法比拟的舒适操作性、和超越数码显微镜的高度可靠性融合。” 　　“在研发过程当中，奥林巴斯将图像处理技术作为核心技术立项，并与数码相机事业部共享技术、和研发中心协同作战，研发出9种图像处理方法。在产品设计方面，以‘舒适、放心、先进’为目标。 　　舒适：DSX系列显微镜可根据用户的熟练程度选择操作模式、并通过触摸屏、鼠标、操纵杆等全新的操作方式，实现了舒适的操作性能。 　　放心：DSX系列产品具有高度的可靠性，采用像差少、分辨率出色的镜头及高度光学组装技术、实现了清晰、低失真兼具优越色彩重现性的高质量影像。极为忠实的再现实际样品，实现了不同次元的“可视性”。采用远心光学系统及低重心架等设计，实现了高度测量的可靠性，保证了测量值的真值近似率及多次测量值的偏差率。 　　先进：电动变倍实现连续放大缩小观察、一个镜头即可实现最佳观察效果。高质量光学系统极力排除像差/照片不均匀、高性能CCD实现清晰图像。采用自动校准，准确度、重复性保证设计、再现性评价系统保证了优异的测量性能等。” 光学数码显微镜新产品介绍 奥林巴斯(中国)有限公司工业机器部姚旭明先生 　　姚旭明先生向与会嘉宾详细介绍了DSX系列显微镜的优异性能。姚旭明先生介绍说：“DSX系列显微镜根据用户熟练程度，设置了初级模式、标准模式和操作员模式。操作人员只需放置样品即可，焦点、焦距、照明等的调节、各种观察方法的切换等，都可以通过触屏、鼠标、操控杆控制。 　　另外，DSX系列显微镜始终显示观察位置的宏观地图，保证了用户不再遗漏观察位置。并且设有“多图一览画面”，在画面中显示采用各种不同方法拍到的影像、用户只要从中选择合适的一幅就行了。DSX系列还具有 “HDR”和“WiDER”功能，可以解决实际影像中的“黑斑”与“飞白”问题。并且拥有明视场、暗视场、微分干涉、偏振光、MIX等六种观察方式。姚旭明先生表示其中MIX观察法突破了传统显微镜无法实现的技术难关，可同时观察明视场和暗视场，轻松检查样品表面的疵点和缺陷。 　　同时DSX系列光学数码显微镜还使至今为止数码显微无法实现的照明均匀、没有光斑、鲜明、高质量的影像观察成为现实。为真实再现高质量光学系统所获取的信息，采用了色彩再现性能优越的高性能、高灵敏度CCD模式作为处理引擎。 　　最后姚旭明先生展示了DSX系列产品在不同领域的应用图像，并介绍说DSX500倒置主要用于金属材料分析及汽车行业 DSX500主要用于半导体及材料行业 DSX100主要用于电子设备、航空航天、机械、汽车等行业。 用户现场提问 　　在发布会中，用户针对自己感兴趣的问题进行了现场提问。 样机演示环节 　　最后，发布会还特别设置了光学数码显微镜新产品样机演示环节，奥林巴斯的工程师对与会嘉宾关于DSX系列新品的有关问题进行了解答，并对用户带来的样品进行了现场测试。大家对于奥林巴斯的DSX系列光学数码显微镜新品表现出了浓厚的兴趣，现场交流气氛十分热烈。

随着工业制造水平的不断提高，制造出的各类工业产品也越来越智能化，产品的升级随之而来的是产品的检测要求也越来越精细，对检测的设备也提出了更高的要求，尤其是半导体、平板显示、电子器件、高精密电路板制造以及材料等领域，所需要的显微镜检测设备越发精细化，不仅要极其精确还得智能。在众多的显微镜公司及显微镜产品中，奥林巴斯公司是世界中具有先进光学技术的代表企业，多年来一直在显微镜领域攻克难关，进行光学技术的创新，推出了与时俱进的奥林巴斯激光显微镜OLS5100，颠覆了传统激光显微镜，将大数据、科技智能等高端技术融入了新一代的3D测量激光显微镜中，助力我国工业领域的发展。奥林巴斯LEXT OLS5100是全新的一代激光显微镜，它可观察纳米范围的台阶，可测量亚微米级别的高度差，还可测量从线到面的表面粗糙度，在这些方面上的测量上，OLS5100通过它的智能物镜选择助手和智能实验管理助手，以非接触、非破坏的观察方式轻松实现3D观察和测量，容易、准确、快速!何为智能物镜选择助手?它如同机器人一样，给它下达指令，就能给你完成你想要的目的。智能物镜助手也一样，它能帮助您确定哪款物镜最适合用于样品表面的粗糙度测量。它通过三个步骤就能完成你对物镜的选择：首先，启动智能物镜选择助手功能。 第二，点击开始。第三，它就会确定并告诉你所选择的物镜是否适合当前被检测的样品。这样一来，就能顺利减少因错误选择物镜造成的实验时间浪费，同时还能让测量结果保持稳定，不受操作员技能水平的影响。智能实验管理助手，它是一个帮助用户管理实验计划、采集和分析的软件。在测量过程中可根据软件生成的定制实验计划扫描样品，所有的检测分析过程全部显示在屏幕上，这样的可视化可让用户在分析中更容易发现问题，优化检测结果，从而节省更多的时间和人力。制造业在变革，智能化转型升级是必然的结果，奥林巴斯不断开拓打造世界先进的测试和测量解决方案，为各行各业提供好用方便的检测武器。而奥林巴斯激光显微镜OLS5100顺应改革潮流，除了出色的激光共焦光学系统获得更加清晰的图像外，还配备了智能物镜选择助手和智能实验管理助手，无需制备样品、非接触面粗糙度分析和高效率的亚微米3D测量强大功能，测量精确、可靠稳定的奥林巴斯激光显微镜成为了制造研发和质量保障的重要设备。

9月30日，中国国家标准化管理委员会公布《原子力显微镜测量溅射薄膜表面粗糙度的方法》等70项标准。其中与科学仪器及相关检测所涉及的标准摘选如下：

生命科学是从微观层面观察和研究生命过程，从而揭示生命的物质基础和基本现象。显微成像是观察微小物体的重要手段，但其分辨能力受光学成像系统的限制（即衍射极限），无法满足现代生命科学研究要求的更高解析度、更准确的成像需求。熵智科技作为中国原创3D视觉创业公司第一梯队，横跨机器视觉与微纳光学两大领域，深刻认识到微纳光学在生命科学研究领域中的巨大价值。9月23日，熵智科技在西安发布自研的超分辨及共聚焦显微成像分析系统。该系统易用、性价比高，相较于国内外显微成像产品，不仅突破了光学成像系统的限制，轻松实现纳米尺度的2D/3D动态图像解析能力，还将共聚焦+超分辨+后处理分析完美融合，软件结合场景模块化。无论新手用户还是专家用户，只需通过一套界面即可获取一流的超高分辨率图像及分析结果。熵智科技超分辨及共聚焦显微成像分析系统工作原理超分辨显微成像分析系统采用结构光照明显微成像术（英文Structured Illumination Microscopy, 简称SIM），突破传统显微镜的阿贝衍射极限，实现生物组织、细胞、神经元等活动样本的快速超分辨率成像，为生命科学、生物工程等领域提供创新的超分辨率成像技术产品，几乎可集成于任何荧光显微镜。共聚焦显微成像分析系统的软硬件均采用模块化设计，硬件集成SIM超分辨模块、软件支持多种后处理功能，从而提供精确的2D/3D成像，以及动态过程的成像。目前，共聚焦和超分辨光路共用了光源准直部分、物镜部分、聚焦成像部分。主要功能超分辨及共聚焦显微成像分析系统视野超10倍扩展，达1mm，拥有精确的多微细胞结构生物显微影像分析功能，实现双光路同时，宽场、共聚焦、超分辨三种模式自由切换。大视野拼图：多种不同的图像获取方式、可实现500um*500um视场上图片进行拼接。图像增强及处理：可对采集到荧光图像进行增益调节、对比度调节、亮度调节以及色阶调节。反卷积处理：在原有采集到图像基础上，对图像数据做实时清晰度优化，达到消除背景噪声，有用信息表达更精准的作用，处理速度10ms以下，速度快；可进一步结合DNN方法，提高应用场景的鲁棒性。特征统计分析：对于识别出的细胞，对其强度、直径、周长等15个属性做数值量化。特征标记分类：可对细胞的特征进行标记和分类。单细胞定量分析：可以准确分割出相互重叠的细胞，精度更高，在专业单细胞识别的基础上，结合深度学习AI算法，可以精确识别互相挤压重叠的细胞核，而且对于细胞轮廓边界识别更加准确。亚细胞结构分析：可以定位某种蛋白或者某个基因表达产物在细胞的具体存在部位，如细胞核，胞浆内，结合AI图像分析方法，以表格和数据统计输出结果。细胞亚群圈选分析：筛选特定的感兴趣细胞亚群，进行了10余种参数分析。特殊细胞/结构识别：提供特殊细胞如脂肪细胞的识别和数量统计。多重荧光染色：实现细胞核、细胞质、细胞膜的各种形态和染色，精确寻找目的细胞及其结构。细胞寻找及跟踪：实现特定细胞的动态识别和跟踪。核心参数激光共聚焦超分辨显微参数配置普通光纤激光器激光405nm、488nm、561nm、640nm扩展HC-PCF激光器920nm探测器 PMT3个；波长：400-750nm，GaAsP最大拍摄速度8fps@512×512像素；2fps@1024×1024像素；4096×4096最高；更多可配置；扫描方式X-Y, X-Y-Z, X-Y-T分辨率250nm in x, y and 550nm in z 共聚焦120 nm in x, y and 320nm in z (488nm wavelength) 超分辨共焦视场Φ18mm-Φ25mm 内接正方形成像深度100μm灵敏度提升4倍相对信噪比 SNR优良级 50dB显微镜电动显微镜奥林巴斯 倒置IX73显微镜，具备明场、微分干涉、荧光等观察方式物镜奥林巴斯或Mitutoyo平场复消色差物镜（防腐蚀陶瓷表面以及红外色差矫正）选型载物台奥林巴斯 电动IX3-SSU 扫描精度优于0.7μm光学放大1.0X；1.5X；3.2X；20X 适配/转换器共聚焦/超分辨率光路切换（电动）、6位电动物镜转换器荧光装置配荧光光阑*相机（lattice）SCMOS，分辨率2048×2048，100fps@全幅面，位深12bit工作站Windows10 Pro 64 bit；硬盘≥1TB；内存16GB软件控制软件：图像采集及2D/3D/4D处理；共聚焦和超分辨配置；*成像分析：细胞自动识别、单细胞定量分析、亚细胞结构分析、细胞亚群圈选分析等防震台频率范围（5～30Hz）：≤30μm/s均方根；频率范围（＞30Hz）： ≤60μm/s均方根增配双光子成像激光生成组件、高速扫描头、前置补偿单元应用场景超分辨及共聚焦显微成像分析系统可应用于基础生物学、临床医学、病毒学、精准药物筛选等领域，为活细胞超分辨率智能成像提供解决方案。基础生物学：皮肤病例研究、类器官培养观察、微生物形态研究、胚胎发育成像、组织结构三维重构。如通过斑马鱼胚胎发育过程的成像，研究血管疾病和血管药物的新兴模型，从而更好解决人类血管疾病；通过光学切片, 确定其复杂的内部结构与组织功能之间的关系。临床医学：细胞形态结构鉴定、病理显微成像、异常细胞跟踪检测、组织形态学观察。利用计算机进行图像处理, 不仅可观察固定的细胞、组织切片, 还可对活细胞的结构、分子等进行实时动态观察和检测。通过它可以直接观测细胞形态学的组织、细胞之间的相互作用、组织微环境、伤口的愈合等成像，有助于了解病理机制，以开发疾病治疗方法从而促进人体健康有重要的意义。病毒学：植物病毒研究、动物病毒研究、医学病毒研究、环境病毒研究、噬菌体研究。采用超分辨技术，可以实现病毒感染细胞及复制、组装、释放等动态过程的研究。药物筛选：药材显微鉴别、载药微粒结构、药物扩散跟踪、制药成型和释药研究、药理药效研究。通过药物筛选确定干预的潜在治疗方法，加速早期药物的研发和确定疾病的模型。利用显微镜观察植（动）物药材内部的细胞、 组织构造，从而达到鉴定药材的目的。选择合适的药物靶分子，针对高分辨率成像的固定样品及活细胞进行分析，从而满足不同实验的需求。关于熵智科技熵智科技是国家级高新技术企业，拥有底层成像系统和算法开发能力，软硬件一体化，致力于通过高性能的成像技术解决机器人柔性化、微纳级检测与测量等问题。熵智科技自2018年成立至今，先后获得字节跳动、拓金资本、松禾资本、远望资本、华控资本等投资。深圳、武汉、西安三地联合办公，目前研发和工程团队70余人，核心技术人员均硕士及以上学历，博士6人。未来，熵智科技将继续深耕微纳光学领域，以更优的产品与服务回馈广大合作伙伴及客户。

寻找金属加工行业最美老设备——这是荷兰咨询机构 P.K.M. 举办摄影比赛的目的。不仅要考虑照片本身，还要考虑它背后的故事。参赛者们发来了各种设备的照片：旧冲压机、金属轧制机、钻床和钻孔机。还有一台带有5.25英寸双软盘驱动器的旧电脑。“P.K.M.为所有参赛者感到激动：精彩的照片和美丽的故事。当然，赢家只有一个。”评审团说。获胜者是 Nobby Assmann，他凭借一台1930年末的蔡司测量机赢得了胜利。Nobby 接受了为期两天的定制咨询服务。P.K.M.是一家咨询机构，涉及公司战略、员工管理、市场营销、质量和可持续性等领域。“我们希望得到公司战略方面的全面建议。”Nobby说。“早些时候，P.K.M.就公司继任计划向我们提供了咨询服务，这非常有帮助。”#1 专注于工具车间测量Nobby和他的父母共同经营一家小型的零部件加工公司。该公司提供包括电火花线切割、电火花沉模、镗孔珩磨、平面研磨、平面和外圆磨削以及合同测量工作。获奖的古董测量显微镜就放在大厅里。当你进入公司时，你就会很清楚的感受到测量对公司来说是非常重要的。在测量实验室里，Nobby在检测自己公司的产品，但大部分时间都是外包工作：检查客户生产的产品。“我真的很热爱测量”，Nobby 说。“我检测的产品非常多样化——我的客户也是如此。”去年，公司购买了一台现代化三坐标测量机：一台配备了VAST XT测头的ZEISS CONTURA。“我真的很享受使用准确设备和强大软件来工作。老式测量显微镜也以它自己的方式令人印象深刻：非常准确且设计精良。我可以盯着它看几个小时。”#2 老设备，大本领仿佛恋爱一般，Nobby看着这个只有500kg重的设备，轻轻抚摸着哑光黑色油漆。“这是蔡司制造的原始橡木桌。附带一本印刷在超薄纸上的手册，并配有精美的照片，展示了各种各样的配件。一项特殊功能是工件显微镜的倾斜。它使您能够在桨距角下检查螺纹。这是我从未见过的一个功能，非常有用——即使在现代光学或视觉测量机上也是如此。”“在我看来，最特别的是X轴和Y轴的读数。”你可以通过两台显微镜来读取坐标轴，它们都由老式自行车灯泡照明。“你可以很容易地读取到微米(μm)级。稍加练习，你甚至可以读取到十分之一微米，甚至一百纳米… … 用的是三十年代的设备！那不是很了不起吗？！”#3 80年前的设计依旧不过时“看到这个框准确地落地真是太棒了。即使是在半圆形的轮廓中也令人印象深刻。”导轨在画面中完全分开。现代机床和三坐标测量机倾向于有堆叠轴：一个或两个轴沿另一个轴移动。这不是很理想：第一轴（俯仰、滚转、偏航和直线度）的偏差会对后续轴产生影响。这款蔡司设备的X轴和Y轴完全分开。Nobby：“在20世纪30年代，人们已经知道这是制造设备最精确的方法。”当被问及这台设备是否还在使用时，他回答道：“实际上我很少需要使用旧的测量显微镜。但有时用我们的数控三坐标测量机或数控圆度测量机测量尺寸非常耗时，甚至是不可能的。用传统的方法而不是用现代的数控设备来获取结果是非常值得的。”

小至手机和运动手环，大至各种电动汽车，锂离子电池都是其中的关键能源供给装置。锂离子电池重量轻，能量密度大，循环使用寿命长，且不会对环境造成污染。对于锂离子电池来说，电容量是衡量电池性能的重要指标之一。锂离子电池电极的材料主要有铝（正电极）和铜（负电极）。在充电和放电期间，电子转移发生在集流体和活性材料之间。当集流体和电极表面之间的活性材料电阻过大时，电子转移的效率降低，电容量就会减少。若集流体的金属箔的表面粗糙度过大，则会增加集流体和电极表面之间的活性材料电阻，并降低整体电容量。 集流体（左图：铝 右图：铜）如何进行锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定呢？ 奥林巴斯提供非接触式表面粗糙度测量的解决方案： Olympus LEXT 3D激光扫描显微镜 奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜使用奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜，能够通过非接触、非破坏的观察方式轻松实现3D 观察和测量。仅需按下“Start（开始）”按钮，用户就能在亚微米级进行精细的形貌测量。 锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定使用奥林巴斯 OLS5000 显微镜测量粗糙度时，用户会得到以下三种类型的信息：粗糙度数据，激光显微镜3D彩色图像和高度信息以及光学显微镜真实彩色图像。这让使用人直观的看到粗糙度数据。同时，使用人可以从数据中了解集流体表面的状态。通过观察这些图像，也可以观察到实际的表面形貌。产品优点与特点 非接触式：与接触式粗糙度仪不同，非接触式测量可确保在测量过程中不会损坏易损的铜箔。这有助于防止由于样品损坏而导致的数据错误。专用物镜：LEXT OLS5000使用专用的物镜，因此您可以获得在视场中心和周围区域均准确的数据。平面数据拼接：数据可以水平拼接，从而可以在大区域上采集数据。由于拼接区域的数据也非常准确，因此与传统的测量方法相比，可以更高的精度获取电池集流体的粗糙度数据。超长工作距离：载物台水平范围为300 mm×300 mm使您可以测量较大的样品，例如汽车电池中的集流体，也不需要制备样品就可以在显微镜下观察。OLS5000显微镜的扩展架可容纳高达210毫米的样品，而超长工作距离物镜能够测量深度达到25毫米的凹坑。在进行这两种测量时，您只需将样品放在载物台上即可。

研讨会简介：随着5G技术的发展，相关电子元器件和材料也在加速发展。其中，电子元器件在向着小型化、多功能化和集成化的方向发展。技术变革也对电子元器件和材料的研发/检测工作提出了新的要求和挑战。奥林巴斯2020年11月新推出的新一代3D测量激光显微镜OLS5100，可以实现亚微米级的微观形貌表征和精确量测。通过智能、易于使用的功能，以及高度准确的测量数据，帮助您简化测试和测量工作流程。主讲人简介：江茜，中山大学化学工程与工艺专业毕业，现任奥林巴斯工业显微镜应用工程师。一直从事光学显微行业的销售和产品应用相关工作，重点关注5G电子元器件、制药、医疗器械等行业，对光学显微镜在各行业的应用有深入理解。会议时间：2021年1月12日 10:00扫码注册报名：

人类认识真理的过程就像剥洋葱，由表及里一层层递进。 反映到对化学反应过程的认识，一开始，人们通过物质的形、色等外在表象认识化学反应。正如现代化学之父拉瓦锡重复的经典“氧化汞加热”实验一样，氧化汞由红色粉末变为液态的金属汞，这个显著的变化意味着反应的发生。即使到了近现代，仪器分析手段越来越多样，我们做常用的分析手段也是通过物质外在状态的变化进行观察，或者利用各类显微镜及X射线衍射仪观察物质的结构变化。 拉瓦锡之匙拉瓦锡对化学反应中物质的质量、颜色、状态变化的观察，犹如在重重黑暗中，找到了打卡化学之门的那把钥匙。 元素周期表 到19世纪，道尔顿和阿伏加德罗的原子、分子理论确立，门捷列夫编列了元素周期表。原子、分子、元素概念的建立令化学豁然开朗 自从用原子-分子论来研究化学，化学才真正被确立为一门科学。正是随着对不同元素的各种微粒组合变化的认识发展，化学的大门终于被打开。伴随金属键、共价键、离子键、氢键等各种“键”概念的提出，人们逐渐认识到各种反应的本质是原子或分子等微粒间的力学变化。于是，对反应的观测需要微观下的力学测量工作。 作为专门利用极近距离下极小颗粒间作用力工作的原子力显微镜，此事展现了自身巨大优势。无论是直接测试不同分子间的作用力，还是利用力的测量完成表面形貌的表征，原子力显微镜以高分辨率出色地完成了任务。 对于一些生物样品，例如脂质膜，因为其是由磷脂分子构成的单层或双层结构，极其柔软，因此其表面作用力极其微弱。从测试曲线上可以看出，脂质膜对探针的力只有约1pN，但是原子力显微镜的测试曲线上可以很清晰地捕捉到这个变化。 有趣的是，人们对真理的发掘，是由表及里的。但是利用原子力显微镜对化学反应本质的发现，却是由内而外的。 原子力显微镜基本是被作为一种表面分析工具使用的。这使其只能用来观察反应前后固相表面的结构变化，或者通过固相表面的各种属性，如机械性能、电磁学性能等侧面论证反应的发生。而要真正观察到反应的过程，是要对界面层进行观测的。因为几乎所有的反应，都是发生在两相界面处的，表面只是最终反应结果的呈现。 在界面处，反应发生时，原有的原子/分子间的作用力——也就是各种“键”，因为电子的状态变化（得失或者偏移）无法维持原有的稳定性，从而导致了原子/分子的重新排列，直到形成了新的力学稳定态——也就是新的“键”形成后，反应结束。这个过程的核心就是原子/分子间的“力的变化”。 反应的本质——微粒间力的分分合合 当化学科学的车轮推进到纳米时代，当探索的前锋触摸了两相界面，当理论的深度深入到动力学的研究。原子力显微镜是否能够当此重任呢？ 能。但是需要一番蜕变。 界面处的力梯度有两个特点。一是更为集中，一般在0.3nm-1nm左右的范围内会有2-4个梯度变化；二是更为微弱，现在的原子力显微镜可以有效捕捉皮牛级的力变化，但是在表征界面时依然分辨率不足，需要的分辨率要提高1-2个数量级。 新的需求引导了新的技术蜕变。调频模式的成熟化，几乎完美应对了界面处的力梯度特点。一方面，只有几个埃的振幅可以有效对整个界面区进行表征，另一方面，检测噪音压低到20 fm/√Hz以内，保证了极高的分辨率。 岛津调频型原子力显微镜SPM-8100FM 例如对固液界面的观察。我们都知道，因为在固液界面处，因为液体分子和固体表面分子的距离不同，会形成不同的作用力，如氢键、偶极矩、色散力等。因此形成的液体分子的堆积密度会有不同。这种液体分子的分层模型，是润滑、浸润、表面张力等领域的底层原理。但是长期以来，这些理论只存在于数理模型和宏观现象解释之中，没有一个合适的直观观测工具。 界面观测之牛刀小试 岛津的SPM-8100FM的出现，将固液界面的高效表征变成了现实。上图右侧就是云母和水的界面处，水分子的分层结构，在约0.6nm的范围内，可以清楚看到3个分层。 具体到现实应用中，对表面润滑的研究很适合采用这种分析工具进行定性定量化测试。使用SPM-8100FM对润滑油中氧化铁表面上所形成的磷酸酯吸附膜进行分析。 图示为4组对照实验，分别是仅使用PAO（聚α-烯烃）和添加了不同浓度的C18AP（正磷酸油酸酯）的润滑油。 在未添加C18AP的PAO中，观察到层间距离0.66 nm的层状结构。通过这一层次可以看出，PAO分子在氧化铁膜表面上形成了平行于表面的平坦的覆层。随着C18AP浓度不断增加，从0.2 ppm到2 ppm后，层状结构开始消失，最后在20 ppm和200 ppm时完全观察不到。层状结构消失表明PAO分子定向结构被C18AP取代，在基片上形成了吸附膜。随着C18AP浓度不断增加，氧化铁基片表面逐渐被吸附膜覆盖。 对照使用摆锤式摩擦力测试仪测量获得的钢-润滑油-钢界面的摩擦系数。在添加C18AP浓度到达20 ppm后，PAO的摩擦系数大大降低。和微观界面表征的结果非常吻合。 由此可见，使用SPM-8100FM对润滑油-氧化铁界面实施滑动表面摩擦特性分析评估，可有效加快润滑油开发进度。 技术的发展推动了科学的进步，科学的发展也渴求更多的技术发展。原子力显微镜表征技术由表面向界面的延伸，一定会有力地推动对化学由表象向本质的探索。岛津将一如既往地尽其所能，提供帮助。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

应用专家 易海英 荧光现象荧光是指荧光物质在特定波长光照射下，几乎同时发射出波长更长光的过程(图1)。当特定波长(激发波长)的光照射一个分子(如荧光团中的分子)时，光子能量被该分子的电子吸收。接着，电子从基态(S0)跃迁至较高的能级，即激发态(S1’)。这个过程称为激发①。电子在激发态停留10-9–10-8秒，在此过程中电子损失一些能量②。电子离开激发态(S1)并回到基态的过程中③，会释放出激发过程中吸收的剩余能量。荧光分子在激发态驻留的时间为荧光寿命，一般为纳秒级别，是荧光分子本身固有的特性。利用荧光寿命进行成像的技术叫荧光寿命成像(Fluorescence Lifetime Imaging，FLIM)，可以在荧光强度成像之外，更加深入地进行功能性精准测量，获取分子构象、分子间相互作用、分子所处微环境等常规光学成像难以获得的信息。荧光的另一个重要特性是Stokes位移，即激发峰和发射峰之间的波长差异（图2）。通常发射光波长比激发光波长更长。这是由于荧光物质被激发之后、释放光子之前，电子经过弛豫过程会损耗一部分能量。具有较大Stokes位移的荧光物质更易于在荧光显微镜下进行观察。图2：Stokes位移荧光显微镜及荧光滤块荧光显微镜是利用荧光特性进行观察、成像的光学显微镜，广泛应用于细胞生物学、神经生物学、植物学、微生物学、病理学、遗传学等各领域。荧光成像具有高灵敏度和高特异性的优点，非常适合进行特定蛋白、细胞器等在组织及细胞中的分布的观察，共定位和相互作用的研究，离子浓度变化等生命动态过程的追踪等等。细胞中大部分分子不发荧光，想要观察它们，必须进行荧光标记。荧光标记的方法非常多，可以直接标记（比如使用DAPI标记DNA），或利用抗体抗原结合特性进行免疫染色，也可以用荧光蛋白（如GFP，绿色荧光蛋白）标记目标蛋白，还可以用可逆结合的合成染料（如Fura-2）等。图3：Leica DMi8倒置荧光显微镜及滤片转轮目前荧光显微镜已成为各个实验室及成像平台的标配成像设备，是我们日常实验的好帮手。荧光显微镜主要分为三大类：正置荧光显微镜（适合切片）、倒置荧光显微镜（适合活细胞，兼顾切片）、荧光体视镜（适合较大标本，如植物、斑马鱼（成体/胚胎）、青鳉、小鼠/大鼠器官等）。荧光滤块是显微镜荧光成像的核心部件，由激发滤片、发射滤片和二向分光镜三部分组成，安装在滤片转轮里，如Leica DMi8配有6位滤片转轮（图3）。不同的显微镜转轮位数会有区别，也有些显微镜使用滤块滑板。滤块在荧光成像中起着重要作用：激发滤片选择激发光来激发样品，阻挡其他波长的光；通过激发滤片的光经过二向分光镜（其作用是反射激发光和透射荧光），反射后通过物镜聚焦，照射到样品，激发出对应的荧光即发射光，发射光被物镜收集，透过二向分光镜，到达发射滤片。如图4中：激发波长为450-490nm，二向分光镜反射短于510nm的光、透过长于510nm的光，发射光接收范围为520-560nm。图4：荧光显微镜光路图荧光显微镜常用荧光滤块可分为长通（long pass，简称LP）和带通（band pass，简称BP）两种类型。带通通常由中心波长和区间宽度确定，如480/40表示可通过460-500nm的光。长通滤色片如515 LP，表示可以通过波长长于515nm的光（图5）。图5：FITC光谱曲线及滤片荧光物质具有其特征性激发（吸收）曲线和发射曲线，激发峰为最佳激发波长（激发效率最高，从而可以降低激发光能量，保护细胞和染料），发射曲线为发射荧光波长范围。因此，在实验中，我们会尽可能选择与激发峰最接近的波长进行激发，而接收范围需包括发射峰。如Alexa Fluor 488的激发峰为500nm，在荧光显微镜中可以选择480/40的激发滤片。图6：Alexa Fluor 488光谱曲线滤块的详细信息可以在显微镜成像软件里看到。了解染料并找到最匹配样品的滤块对于荧光成像有着至关重要的作用。荧光染料和荧光蛋白的光谱信息一般在说明书中会注明，也可在网上查阅（如https://www.leica-microsystems.com/science-lab/fluorescent-dyes/、https://www.leica-microsystems.com/science-lab/fluorescent-proteins-introduction-and-photo-spectral-characteristics/）。滤块的选择除考虑荧光探针的激发、发射波长，对于多色标记样品还需考虑是否有非特异激发、是否串色。此外还需考虑所使用的荧光光源，目前常用的荧光光源有汞灯、金属卤素灯，以及近年来飞速发展的LED光源。荧光光源的光谱有连续的和非连续的，在不同波段能量也会不同。LED光源因为其相对较窄的光谱带、更稳定的能量输出、超长的寿命、更安全环保等诸多优点，正逐步成为荧光显微镜的主要光源。除了显微镜内置的滤块，还有外置快速转轮（图7），徕卡的外置快速转轮相邻位置滤片转换速度为27ms，可实现高速多色实验，如FRET及Fura2比例钙成像（图8）等。图7：徕卡外置快速转轮EFW图8：钙成像，Fura2, Cultured hippocampal astrocytes from 18-day-old embryos of Sprague-Dawley rats. Courtesy of: Drs. Kazunori Kanemaru and Masamitsu Iino, Department of Pharmacology, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo 丰富多样的荧光显微成像技术为了满足不同的荧光成像需求，除荧光显微镜外，还发展出了各种荧光显微成像解决方案：? 宽场高清成像系统，如Leica THUNDER Imager，采用Leica创新的Clearing专利技术，在成像时高效去除非焦平面干扰信号，呈现清晰图像，同时兼有高速成像的优点；? 共聚焦激光扫描显微镜，利用针孔排除非焦平面干扰，实现光学切片，得到高清图像及三维立体图像；? 突破衍射极限的超高分辨率显微镜及纳米显微镜，可对小于200nm的精细结构进行观察；? 利用多光子激发原理进行厚组织及活体深层成像的多光子成像系统；? 具有高时空分辨率的光片成像技术，成像速度快、分辨率高、光毒性低，特别适合进行发育、活体动态观察等研究；? 荧光寿命成像(FLIM），不受荧光物质浓度、光漂白、激发光强度等因素的影响，能更加深入地进行功能性精准测量；? 荧光相关光谱(FCS)及荧光互相关光谱(FCCS），测量荧光分子的分子数、扩散系数，从而分析分子浓度、分子大小、粘性、分子运动、分子结合/解离、分子的光学特性等；? 全内反射荧光显微镜(TIRF)，极高的z轴分辨率，非常适合细胞膜表面的分子结构和动力学研究。 荧光显微成像技术应用广泛，种类丰富，而且新技术还在不断涌现，大家可以选择最适合的技术去完成自己的研究。

自然界中一些最基本的过程发生在微观尺度上，远远超出了我们肉眼所能看到的极限，这推动了技术的发展，使我们能够超越这个极限。早在公元4世纪，人们发现了光学透镜的基本概念，并在13世纪，人们已经在使用玻璃镜片，以提高他们的视力和放大植物和昆虫等对象以便更好地了解他们。随着时间的推移，这些简单的放大镜发展成为先进的光学系统，被称为光学显微镜，使我们能够看到和理解超越我们感知极限的微观世界。今天，光学显微镜是许多科学和技术领域的核心技术，包括生命科学、生物学、材料科学、纳米技术、工业检测、法医学等等。在这篇文章中，我们将首先探讨光学显微镜的基本工作原理。在此基础上，我们将讨论当今常用的一些更高级的光学显微镜形式，并比较它们在不同应用中的优缺点。　　　　什么是光学显微镜?　　光学显微镜用于通过提供它们如何与可见光相互作用(例如，它们的吸收、反射和散射)的放大图像来使小结构样品可见。这有助于了解样品的外观和组成，但也使我们能够看到微观世界的过程，例如物质如何跨细胞膜扩散。　　显微镜的部件以及光学显微镜的工作原理　　从根本上说，显微镜包括两个子系统：一个用于照亮样品的照明系统和一个成像系统，该系统产生与样品相互作用的光的放大图像，然后可以通过眼睛或使用相机系统进行观察。　　早期的显微镜使用包含阳光的照明系统，阳光通过镜子收集并反射到样品上。今天，大多数显微镜使用人造光源，如灯泡、发光二极管(LED)或激光器来制造更可靠和可控的照明系统，可以根据给定的应用进行定制。在这些系统中，通常使用聚光透镜收集来自光源的光，然后在聚焦到样品上之前对其进行整形和光学过滤。塑造光线对于实现高分辨率和对比度至关重要，通常包括控制被照亮的样品区域和光线照射到它的角度。照明光的光学过滤，使用修改其光谱和偏振的光学过滤器，可用于突出样品的某些特征。图1：复合显微镜的基本构造：来自光源的光使用镜子和聚光镜聚焦到样品(物体)上。来自样品的光被物镜收集，形成中间图像，该图像由目镜再次成像并传递到眼睛，眼睛看到样品的放大图像。　　成像系统收集与样品相互作用的照明光，并产生可以查看的放大图像(如上图1)。这是使用两组主要的光学元件来实现的：首先，物镜从样品中收集尽可能多的光，其次，目镜将收集的光中传递到观察者的眼睛或相机系统。成像系统还可包括诸如选择来自样品的光的某些部分的孔和滤光器之类的元件，例如仅看到已从样品散射的光，或仅看到特定颜色或波长的光。与照明系统的情况一样，这种类型的过滤对于挑出某些感兴趣的特征非常有用，这些特征在对来自样本的所有光进行成像时会保持隐藏。　　总的来说，照明和成像系统在光学显微镜的性能方面起着关键作用。为了在您的应用中充分利用光学显微镜，必须充分了解基本光学显微镜的工作原理以及当今存在的变化。　　简单复合显微镜　　单个镜头可以用作放大镜，当它靠近镜头时，它会增加物体的外观尺寸。透过放大镜看物体，我们看到物体的放大和虚像。这种效果用于简单的显微镜，它由单个镜头组成，该镜头对夹在框架中并从下方照明的样品进行成像，如下图2所示。这种类型的显微镜通常可以实现2-6倍的放大倍率，这足以研究相对较大的样本。然而，实现更高的放大倍率和更好的图像质量需要使用更多的光学元件，这导致了复合显微镜的发展(如下图3)。图2：通过创建靠近它的物体的放大虚拟图像，将单个镜头用作放大镜。图3：左：简单显微镜。右：复合显微镜。　　在复合显微镜中，从底部照射样品以观察透射光，或从顶部照射样品以观察反射光。来自样品的光由一个由两个主要透镜组组成的光学系统收集：物镜和目镜，它们各自的功率倍增，以实现比简单显微镜更高的放大倍率。物镜收集来自样品的光，通常放大倍数为40-100倍。一些复合显微镜在称为“换镜转盘(nose piece)”的旋转转台上配备多个物镜，允许用户在不同的放大倍数之间进行选择。来自物镜的图像被目镜拾取，它再次放大图像并将其传递给用户的眼睛，典型的目镜放大率为10倍。　　可以用标准光学显微镜观察到的最小特征尺寸由所使用的光学波长(λ)和显微镜物镜的分辨率决定，由其孔径数值(NA)定义，最大值为NA =1空中目标。定义可区分的最小特征尺寸(r)的分辨率极限由瑞利准则给出：　　r=0.61×(λ/NA)　　例如，使用波长为550nm的绿光和典型NA为0.7的物镜，标准光学显微镜可以分辨低至0.61×(550nm)/0.7≈480nm的特征，这足以观察细胞(通常为10µm大小)，但不足以观察较小生物的细节，例如病毒(通常为250-400nm)。要对更小的特征成像，可以使用具有更高NA和更短波长的更先进和更昂贵的物镜，但这可能不适用于所有应用。　　在标准复合显微镜(如下图4a)中，样品(通常在载玻片上)被固定在一个可以手动或电子移动以获得更高精度的载物台上，照明系统位于显微镜的下部，而成像系统高于样本。然而，显微镜主体通常也可以适应特定用途。例如，立体显微镜(如下图4b)的特点是两个目镜相互成一个小角度，让用户可以看到一个略有立体感的图像。在许多生物学应用中，使用倒置显微镜设计(如下图4c)，其中照明系统和成像光学器件都在样品台下方，以便于将细胞培养容器等放置在样品台上。最后，比较显微镜(如下图4d)常用于法医。图4：复合显微镜。a)标准直立显微镜指示(1)目镜，(2)物镜转台、左轮手枪或旋转鼻镜(用于固定多个物镜)，(3)物镜、调焦旋钮(用于移动载物台)(4)粗调，(5)微调，(6)载物台(固定样品)，(7)光源(灯或镜子)，(8)光阑和聚光镜，(9)机械载物台。b)立体显微镜。c)倒置显微镜。　　光学显微镜的类型　　下面，我们将介绍一些当今可用的不同类型的光学显微镜技术，讨论它们的主要操作原理以及每种技术的优缺点。　　亮视野显微镜　　亮视野显微镜(Brightfield microscopy，BFM)是最简单的光学显微镜形式，从上方或下方照射样品，收集透射或反射的光以形成可以查看的图像。图像中的对比度和颜色是因为吸收和反射在样品区域内变化而形成的。BFM是第一种开发的光学显微镜，它使用相对简单的光学装置，使早期科学家能够研究传输中的微生物和细胞。今天，它对于相同的目的仍然非常有用，并且还广泛用于研究其他部分透明的样品，例如透射模式下的薄材料(如下图5)，或反射模式下的微电子和其他小结构。图5：亮视野显微镜。左图：透射模式-在显微镜下看到的石墨(深灰色)和石墨烯(最浅灰色)薄片。在这里，图像上看到的亮度差异与石墨层的厚度成正比。右图：反射模式-SiO2表面上的石墨烯和石墨薄片，小的表面污染物也是可见的。　　暗视野显微镜　　暗视野显微镜是一种仅收集被样品散射的光的技术。这是通过添加阻挡照明光直接成像的孔来实现的，这样只能看到被样品散射的照明光。通过这种方式，暗场显微镜突出显示散射光的小结构(如下图6)，并且对于揭示BFM中不可见的特征非常有用，而无需以任何方式修改样品。然而，由于在最终图像中看到的唯一光是被散射的光，因此暗场图像可能非常暗并且需要高照明功率，这可能会损坏样品。　　图6：亮视野和暗视野成像。a)亮视野照明下的聚合物微结构。b)与a)中结构相同的暗视野图像，突出显示边缘散射和表面污染。c)与a)和b)相似的结构，被直径为100-300nm的纳米晶体覆盖。仅观察到纳米晶体散射的光，而背景光被强烈抑制。　　相差显微镜　　相差显微技术(Brightfield microscopy，PCM)是一种可视化由样品光路长度变化引起的光学相位变化的技术.这可以对在BFM中产生很少或没有对比度的透明样品进行成像，例如细胞(如下图7)。由于肉眼不易观察到光学相移，因此相差显微镜需要额外的光学组件，将样品引起的相移转换为最终图像中可见的亮度变化。这需要使用孔径和滤光片来操纵照明系统和成像系统。这些形状和选择性地相移来自样品的光(携带感兴趣的相位信息)和照明光，以便它们建设性地干涉眼睛或检测器以创建可见图像。图7：人类胚胎干细胞群落的相差显微图像。　　微分干涉显微镜　　与PCM类似，微分干涉显微镜(differential interference contrast microscopy，DICM)通过将由于样品光路长度变化引起的光学相位转换为可见对比度，从而使透明样品(例如活的未染色细胞)可视化。然而，与PCM相比，DICM可以实现更高分辨率的图像，并且减少了由PCM所需的光学器件引入的清晰度和图像伪影。在DICM ，照明光束被线性偏振器偏振，其偏振旋转，使其分裂成两个偏振光束，它们具有垂直偏振和小(通常低于1µm)间隔。穿过样品后，两束光束重新组合，从而相互干扰。这将创建一个对比度与图像成正比的图像差在两个偏振光束之间的光相位，因此命名为“差”干涉显微镜。DICM产生的图像出现与采样光束之间的位移方向相关的三维图像，这导致样品边缘具有亮区或暗区，具体取决于两者之间的光学相位差的符号(如下图8)。图8：微分干涉对比显微镜。左：DICM的原理图。右图：通过DICM成像的活体成年秀丽隐杆线虫(C.elegans)。　　偏光显微镜　　在偏振光显微镜中，样品用偏振光照射，光的检测也对偏振敏感。为了实现这一点，偏振器用于控制照明光偏振并将成像系统检测到的偏振限制为仅一种特定的偏振。通常，照明和检测偏振设置为垂直，以便强烈抑制不与样品相互作用的不需要的背景照明光。这种配置需要一个双折射样品，它引入了照明光偏振角的旋转，以便它可以被成像系统检测到，例如，观察晶体的双折射以及它们的厚度和折射率的变化(如下图9)。图9：偏光显微镜。橄榄石堆积物的显微照片，由具有不同双折射的晶体堆积而成。整个样品的厚度和折射率的变化会导致不同的颜色。　　荧光显微镜　　荧光显微镜用于对发出荧光的样品进行成像，也就是说，当用较短波长的光照射时，它们会发出长波长的光。示例包括固有荧光或已用荧光标记物标记的生物样品，以及单分子和其他纳米级荧光团。该技术采用了滤光片的组合，可阻挡短波长照明光，但让较长波长的样品荧光通过，因此最终图像仅显示样品的荧光部分(如下图10)。这允许从由许多其他非荧光颗粒组成的样品中挑出和可视化荧光颗粒或已被染料染色的感兴趣细胞的分布。同时，荧光显微镜还可以通过标记小于此限制的粒子来克服传统光学显微镜的分辨率限制。例如，可以用荧光标记标记病毒以显示其位置在生物样品的情况下，可以表达荧光蛋白，例如绿色荧光蛋白。结合各种新颖形式的样品照明，荧光显微镜的这一优势实现了“超分辨率”显微镜技术，打破了传统光学显微镜的分辨率限制。荧光显微镜的主要限制之一是光漂白，其中标记物或颗粒停止发出荧光，因为吸收照明光的过程最终会改变它们的结构，使它们不再发光。图10：荧光显微镜。左：工作原理-照明光由短通激发滤光片过滤，并由二向色镜反射到样品。来自样品的荧光通过二向色镜，并被发射滤光片额外过滤以去除图像中残留的激发光。右图：有机晶体中分子的荧光图像(晶体轮廓显示为黄色虚线)。由于来自其他分子和晶体材料的荧光，背景并不完全黑暗。　　免疫荧光显微镜　　免疫荧光显微镜是主要用于在微生物的细胞内的生物分子可视化的位置荧光显微镜的具体变化。在这里，用荧光标记物标记或固有荧光的抗体与感兴趣的生物分子结合，揭示它们的位置。(如下图11)图11：免疫荧光显微镜。肌动蛋白丝(紫色)、微管(黄色)和细胞核(绿色)的免疫荧光标记的两个间期细胞。　　共聚焦显微镜　　共聚焦显微镜是一种显微镜技术，它可以逐点成像来自样品的散射或荧光。不是一次对整个样品进行照明和成像，而是在样品区域上扫描源自点状光源的照明点，敏感检测器仅检测来自该点的光，从而产生2D图像。这种方法允许以高分辨率对弱信号样本进行成像，因为来自采样点之外的不需要的背景信号被有效抑制。在这里，所使用的波长和物镜在所有三个维度上都限制了成像光斑的大小。这允许通过将物镜移动到距样品不同的距离，在样品内的不同深度处制作2D图像。然后可以组合这些2D图像“切片”以创建样本的3D图像，这是所讨论的其他宽视场显微镜技术无法实现的，并且还允许以3D方式测量样品尺寸。这些优势的代价是无法一次性拍摄图像，而是必须逐点构建图像，这可能非常耗时并阻碍样本的实时成像(如下图12)。图12：单分子荧光的共聚焦荧光图像。小点对应于单个分子的荧光，而较大的点对应于分子簇。此处的荧光背景比简单的荧光显微镜图像弱得多，如亮点之间的暗区所见。　　双光子显微镜　　双光子显微镜(Two-photonmicroscopy，TPM)是荧光显微镜的一种变体，它使用双光子吸收来激发荧光，而不是单光子激发。在这里，通过吸收两个光子的组合来激发荧光，其能量大约是单个光子激发所需能量的一半。例如，在该方案中，通常由单个蓝色光子激发的荧光团可以被两个近红外光子激发。在TPM中，图像是逐点建立的，就像在共聚焦显微镜中一样，也就是说，双光子激发点在样品上扫描，样品荧光由灵敏的检测器检测。与传统荧光显微镜相比，激发和荧光能量的巨大差异导致了多重优势：首先，它允许使用更长的激发波长，在样品内散射较少，因此穿透更深，以允许在其表面下方对样品进行成像并创建3D样品图像。同时，由于激发能量低得多，光漂白大大减少，这对易碎样品很有用。激发点周围的荧光背景也大大减少，因为有效的双光子吸收仅发生在激发光束的焦点处，因此可以观察到来自样品小部分的荧光(如下图13)。　　TPM的一个缺点是双光子吸收的概率远低于单光子吸收，因此需要高强度照明，如脉冲激光，才能达到实用的荧光信号强度。图13：双光子显微镜。花粉的薄光学切片，显示荧光主要来自外层。　　光片显微镜　　光片显微技术是荧光显微术的一种形式，其中样品被垂直于观察方向的薄“片”光照射，从而仅对样品的薄切片(通常为几微米)进行成像。通过在样品在光片中旋转的同时拍摄一系列图像，可以形成3D图像。这要求样品大部分是透明的，这就是为什么这种技术通常用于形成小型透明生物结构的3D图像，例如细胞、胚胎和生物体。(如下图14)图14：光片显微镜。左：工作原理。右：通过荧光成像用光片显微镜拍摄的小鼠大脑的荧光图像。　　全内反射荧光显微镜　　全内反射荧光(Totalinternal reflectionfluorescence microscopy ，TIRF)是一种荧光显微技术，可通过极薄(约100nm厚)的样品切片制作2D荧光图像。这是通过照明光的渐逝场激发样品的荧光来实现的，当它在两种不同折射率(n)的材料之间的边界处经历全内反射时就会发生这种情况。消逝场具有与照明光相同的波长，但与界面紧密结合。在TIRF显微镜中，激发光通常在载玻片(n=1.52)和样品分散的水介质(n=1.35)之间的界面处发生全内反射。渐逝场的强度随距离呈指数下降来自界面，这样在最终图像中只能观察到靠近界面的荧光团。这也导致来自切片外区域的荧光背景的强烈抑制，这允许拾取微弱的荧光信号，例如在定位单个分子时。这使得TIRF非常适用于观察参与细胞间相互作用的荧光蛋白(如下图15)的微弱信号，但也需要将样品分散在水性介质中，这可能会限制可以测量的样品类型。图15：TIRF图像显示培养的视网膜色素上皮细胞中的蛋白质荧光。每个像素对应67nm。　　膨胀显微镜　　膨胀显微镜背后的基本概念是增加通常需要高分辨率显微镜的样品尺寸，以便可以使用标准显微镜技术(尤其是荧光显微镜)对其进行成像。这适用于保存的标本，例如生物分子、细胞、细菌和组织切片，可以使用下图16中所示的化学过程在所有维度(各向同性)均匀扩展多达50倍。扩展样本可以隔离感兴趣的个别特征通常是隐藏的，可以使它们透明，从而可以对它们的内部进行成像。图16：膨胀显微镜的样品制备。细胞首先被染色，然后连接到聚合物凝胶基质上。然后细胞结构本身被溶解(消化)，使染色的部分随着凝胶各向同性地膨胀，从而使染色的结构更详细地成像。　　光学显微镜中的卷积　　除了使光学系统适应特定用例之外，现代光学显微镜还利用了数字图像处理，例如图像去卷积。该技术通过补偿光学系统本身固有的模糊，可以提高空间分辨率以及光学显微镜拍摄图像的定位精度。这种模糊可以在校准步骤中测量，然后可以用于对图像进行去卷积，从而减少模糊。通过将高性能光学元件与先进的图像处理相结合，数字显微镜可以突破分辨率的极限，以更深入地观察微观世界。(如下图17)图17：图像解卷积。左：原始荧光图像。右：解卷积后的图像，显示细节增加。　　光学显微镜与电子显微镜　　光学显微术通常使用可见光谱中的光波长，由于瑞利准则，其空间分辨率固有地限制为所用波长的大约一半(最多约为200nm)。然而，即使使用具有高NA和高级图像处理的物镜，也无法克服这一基本限制。相反，观察较小的结构需要使用较短波长的电磁辐射。这是电子显微镜的基本原理，其中使用电子而不是可见光照亮样品。电子具有比可见光短得多的相关波长，因此可以实现高达10000000倍的放大倍数，甚至可以分辨单个原子。(如下图18)　　图18：同心聚合物结构中纳米晶体放大15000倍的扫描电子显微镜图像，即使是细微的细节，例如基材的孔隙，也能分辨出来。　　总结与结论　　光学显微镜是一种强大的工具，可用于检查各种应用中的小样本。通过调整用于特定用例的照明和成像技术，可以获得高分辨率图像，从而深入了解样品中的微观结构和过程。文中，我们讨论了各种光学显微镜技术的特点、优势和劣势，这些技术在光线照射和收集方式上有所不同。显微镜种类优点技术限制典型应用亮视野显微镜结构相对简单，光学元件很少低对比度、完全透明的物体不能直接成像，可能需要染色对彩色或染色样品和部分透明材料进行成像暗视野显微镜显示小结构和表面粗糙度，允许对未染色样品进行成像所需的高照明功率会损坏样品，只能看到散射图像特征细胞内颗粒成像，表面检测相差显微镜实现透明样品的成像复杂的光学设置，需要的高照明功率会损坏样品，通常图像较暗跟踪细胞运动，成像幼虫微分干涉对比显微镜比PCM更高的分辨率复杂的光学设置，需要的高照明功率会损坏样品，通常图像较暗活的、未染色的细胞和纳米颗粒的高分辨率成像偏光显微镜来自样品非双折射区域的强背景抑制，允许测量样品厚度和双折射需要双折射样品成像胶原蛋白，揭示晶体中的晶界荧光显微镜允许挑出样品中的单个荧光团和特定的感兴趣区域，可以克服分辨率限制需要荧光样品和灵敏的检测器，光漂白会减弱信号成像细胞成分、单分子、蛋白质免疫荧光显微镜使用抗体靶向可视化特定的生物分子大量样品制备，需要荧光样品，光漂白识别和跟踪细胞和蛋白质共聚焦显微镜低背景信号，可以创建3D图像成像速度慢，需要复杂的光学系统3D细胞成像，荧光信号较弱的成像样品，表面分析双光子显微镜样品穿透深度、背景信号低、光漂白少成像速度慢，需要复杂的光学系统和大功率照明神经科学，深层组织成像光片显微镜图像仅样品的极薄切片，可通过旋转样品创建3D图像成像速度慢，需要复杂的光学系统细胞和生物体的3D成像全内反射荧光显微镜强大的背景抑制，极精细的垂直切片成像仅限于样品的薄区域，需要复杂的光学系统，样品需要在水介质中单分子成像，成像分子运输膨胀显微镜提高标准荧光显微镜的有效分辨率需要对样品进行化学处理，不适用于活体样品生物样品的高分辨率成像　　参考：　　1. Rochow TG, Tucker PA. A Brief History of Microscopy. In: Introduction to Microscopy by Means of Light, Electrons, X Rays, or Acoustics. Springer US 1994:1-21. doi:10.1007/978-1-4899-1513-9_1　　2. Smith WJ. Modern Optical Engineering: The Design of Optical Systems.

便携式显微镜的广泛普及 加快相关学科的突飞猛进1、 便携式显微镜之于科学的意义不在野外，而在于突破时空，让研究更精彩便携式显微镜允许科学家在野外、实验室外或其他难以接近的地点进行即时观察和分析。这大大加快了研究速度，减少了样本在运输过程中可能发生的降解或污染。对于生态学、环境科学、地质学等领域的研究人员来说，现场即时分析是他们工作的关键，便携式显微镜为他们提供了极大的便利。其实，便携式显微镜意义不仅是在室外，而更重要的是实时，突破了空间，拉近了时间，其不论是在实验室内、还是工厂车间，大家都需要随时、随手、简单而高效的显微观察与记录。便携式显微镜之于科学的意义不在野外 而在于突破时空2、 便携式显微镜之于教育不仅是启蒙，更是兴趣与好奇，撒向天空的种子，终将会生根发芽便携式显微镜是便携性、易用性、时尚性，融为一体的产物；使其非常适合用于中小学、大学的科学教育，其潜能可广泛应用在传统显微实验室内，助力传统显微镜生出翅膀，实现原位观察与测量，是对传统显微实验室一种有力补充。无须制样、原位观察、突破空间，是传统台式显微镜无法提供的体验，而新一代的青年学子，及青青奇兽们，是更喜欢这种简单、直接的沟通方式，生动而活泼的实验氛围，就像给传统实验室加上翅膀，增加对科学的兴趣和理解，能有效体会到更简单、更快捷的接近事物的本质，能促进人，从底层逻辑的思考，实现从0到1的启发。 教育不仅是启蒙 更是兴趣与好奇 撒向天空的种子 终将会生根发芽3、 便携式显微镜之于现场，这不是简单加持，更是一场行业赋能便携式显微镜的核心是“快”、是“来得快”（我小巧，随时在这里）、是“简单得快”（我操作方便、自动对焦）、是“记录得快”（随时拍照、录像）、是“分析得快”（可定量测量，上传云端、进行AI诊断）；而一切的“快”，都是对时间的缩小，是现场机会的把握。不论是对于工业生产线上、或是考古研究、还是消防火调、或是海关、边检、食检、安监、等需要现场检测或办公的领域来说，便携式显微微镜之于现场、都不是简单加持，更是一场行业赋能，或说是一种工具升级，尤如石器之于火器。便携式显微镜之于现场 这不是简单加持 更是一场行业赋能最后、便携式显微镜发展到今天，诚然还有他的局制性，而现成熟的方向是5-100微米的显微尺寸，而5微米以下还需要更加努力；另外，也会科学家说，现在显微镜的应用空间越来越少了，其当然在实验室还受到电子束、X射线、质谱等的替代分析，但是显微镜是最早的科学研究的方式，其对影像最直接的观察，从来都是人类的天性，也会一直都是，我们最容易、最需要接受的一种方式，所以，他不是被替代，会一直在，尤其是便携式显微镜。 写到最后，作者本人是专注从事便携式显微镜领域的研究，很是期待各行业、各领域的精英、学者、从业人员，大家都可以广泛交流，促使完善便携式显微镜更加适应于相应的领域，共同制定相关的行业标准，以及更好的满足行业要求。

上海江文国际贸易有限公司公司引进德国技术和组件，结合自主研发的三维超景深显微镜软件，推出三维超景深显微镜升级方案UMS300-3D,可将几乎所有类型的光学显微镜升级为三维超景深显微镜。 UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案是超景深三维显微镜的最新一代产品。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案三维引进德国进口高性能三维超景深显微镜组件和技术，结合本公司的三维超景深软件，可将显微镜的景深提高几百倍，UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可获得样品的三维形貌，可进行三维重构和测量。UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案是三维光学数码显微镜的最新代表。 UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可以将现有的显微镜，升级为三维超景深显微镜，可获得样品的三维形貌，并可进行三维重构和测量，可应用于半导体、微纳米器件、机械制造、材料研究等领域的实验研究；如微芯片三维形貌分析，刻蚀试样三维形貌，封装材料，二元光学器件数据分析，机械、光学、镀膜、热处理等表面精确测量、材料显微压痕的三维测量分析、磨损表面质量评定、薄膜厚度测量、材料断口分析、金属材料和复合材料、生物材料研究等。 UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可以将现有的显微镜，升级为三维超景深显微镜，满足材料表面形貌的观察，平面或三维测量，可以用于材料实验室或生产现场观测；用于金属材料断口、裂纹，磨损，腐蚀情况的三维超景深金观测, 青铜器， 陶瓷，织物，木材，纤维，古字画，壁画等方面的研究.。 UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案可以将现有的显微镜，升级为三维超景深显微镜，可大大降低样品制样的要求，多数样品无须制样即可以获得三维超景深的三维观察，三维拍照，三维分析效果。对于颗粒赝品的三维超景深显微图像的颗粒三维分析，粉末三维超景深图像和三维分析都可以获得良好的三维超景深显微镜效果。 UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案还可以大大降低客户购买三维超景深显微镜的成本，使用UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案的成本，大约为新购买进口三维超景深显微镜成本的10%。 UMS300-3D 三维超景深显微镜升级方案还具备以下强大的显微测量功能： 1、 组织成分分析、相含量测量 自动识别组织成分、自动测量相含量、最后得出分析报告。常用于岩石、金相、孔隙分析、夹杂分析等。 例如：成分分析，根据相含量的分布，给出三角统计图形，根据三角形分布判别种类。 2、 全自动颗粒分析与统计 提供功能强大的颗粒分析、统计工具。 自动识别颗粒、自动测量颗粒面积、粒度、圆度、最大卡规直径、形态特征等大量参数。按照参数进行分类统计，给出统计柱状图和报告。 3、 强大的辅助探测工具 提供强大的颗粒探测工具（包括魔术棒和颜色吸管），方便用户进行手动识别颗粒，观察局部特征颗粒等应用。 能根据外形、颜色等特征，识别测量颗粒与组织。

不忘初心，砥砺前行，以下按照时间轴，一起回顾Park原子力显微镜公司成长史，以及伴随世界原子力显微镜技术发展的故事。01Park公司简介 帕克原子力显微镜（Park Systems,以下称Park）是一家专门从事纳米设备测量的公司。Park致力于新技术开发，始终是纳米显微镜和计量学领域的创新者。Park在AFM技术发展中发挥着举足轻重的作用，制造和销售具有全自动化软件且使用方便的高精度原子力显微镜（AFM）。截至2021年4月20日，Park股票估值超过了一兆（万亿）韩元。朴尚一（Sangil Park)博士和他的导师Calvin Quate教授02为梦想而坚守Park原子力显微镜创始人朴尚一博士 Dr. Sangil Park1985年朴尚一博士所在的课题组（师从Calvin Quate教授）研发出世界首台原子力显微镜1988年朴尚一博士在美国硅谷创立了Park Scientific Instruments公司(PSI)1997年朴尚一博士将年销量为1200万美金的PSI以1700万美金的价格转卖给了美国测量设备公司Thermo Micro.1997年朴尚一博士回到韩国，创立PSIA公司，即为后来的Park原子力显微镜公司。Park原子力显微镜1997年4月PSIA(株)成立（资金5亿韩元）1998年7月中小企业厅风险投资企业确认1998年10月被韩国产业资源部评定为工业为主技术开发公司2000年04月韩国科学技术部颁发国家研究奖（NRL）2002年7月获得NT Mark(New Technology)新技术认证2002年消除串扰技术的发展（XE），从而提高了原子力显微镜的反馈和成像2003年4月成立美国分公司（PSIA Inc.）2003年5月被韩国科学技术部选为核心技术开发产业（Nano）2003年10月获得CE标志认证（XE-100, XE-150产品型号）2004年2月获得“工业技术奖”2004年真正非接触模式（True Non-contact Mode）实现无损样品扫描2005年1月被评为2004年韩国十大新技术企业（原子力显微镜技术）2005年7月获得ISO 14001环境管理体系认证2006年1月获得韩国高新技术认证（NEP， New Excellence Product）2007年1月成立日本分公司韩国十大新技术奖（XE-3DM技术）-知识经济部2010年12月韩国技术大赏银奖（XE-3DM技术）（经济部长奖）

显微镜连接电脑 摄像头连接到显微镜的安装操作显微镜可通过USB接口连接电脑和摄像头，用户可以在电脑进行拍照和录像等操作。显微镜摄像头通过高分辨率的CMOS/CCD传感器捕捉显微镜下的图像，然后通过控制器将图像传输到电脑或其他存储设备中。显微镜摄像系统可以用于观察、记录和分析细胞、组织、微生物等样本的结构和特征。它也可以用于医学、生物学、农业等领域的研究和实验中。MHS900显微镜摄像头显微镜摄像头连接到电脑的安装操作如下：1. 准备显微镜、摄像头和电脑，确保它们都是关闭状态。2. 使用相应的接口将数码显微镜与电脑连接起来，通常情况下会使用USB线或HDMI线，显微镜的USB2.0/3.0接口直接插入电脑对应的USB2.0/3.0接口即可，操作比较简单，插好后打开视频软件就可以使用了。3. 打开显微镜的电源，调整显微镜的焦距，使其清晰。（可以先放一张白色的纸张，调节好距焦。）4. 打开电脑，找到对应的驱动程序并安装，通常可以在显微镜摄像头的说明书上找到。5. 安装完成后，打开显微镜摄像头的软件，通常会在电脑的右下角或任务栏中显示。6. 在软件中选择“连接”或“导入”选项，然后选择要连接的数码显微镜品牌/型号。7. 等待软件与显微镜建立连接，连接成功后，可以在软件中看到显微镜中的图像。8. 可以使用软件进行拍照、录像、测量等操作，同时也可以将图像导出到电脑中进行进一步处理和分析。显微镜摄像系统界面显微镜摄像系统：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH105067/product-C7803-0-0-1.htm显微镜摄像头：https://www.instrument.com.cn/netshow/SH105067/product-C7803-0-0-1.htm如果您的显微镜需要升级拍照功能和安装，请与我们联系。