研究级影像校正光栅仪

仪器信息网讯 2024年1月26日， “卓立造，中国芯”——2024年度新品发布会暨卓立汉光25周年系列活动（第一辑）在北辰五洲皇冠国际酒店召开。100余位专家、用户及卓立汉光的相关领导、技术专家等出席活动。特别值得一提的是，该活动在仪器信息网3i讲堂、视频号等多渠道全球同步直播。据不完全统计，超万人次线上参与，引发热烈讨论与交流。新品发布会现场北京卓立汉光仪器有限公司总经理 张志涛致辞苏州惟光探真科技有限公司创始人 刘争晖致辞卓立汉光成立于1999年，以精密位移控制以及光谱仪模块和光谱仪系统为核心，并且为广大的科研和工业客户提供相应的产品和服务。卓立汉光总经理张志涛在致辞中讲到：“今年是卓立汉光成立的25周年，非常感谢在过去的发展历程当中，所有客户对卓立汉光的支持与帮助，以及所有员工对卓立汉光的贡献。未来我们将会继续加大在技术研发和市场应用端的投入，实现卓立汉光下一个腾飞的25年。”苏州惟光探真科技有限公司创始人刘争晖在致辞中谈到了国产仪器目前面临的问题，并就国产科学仪器如何发展壮大与大家进行了探讨。其介绍说，“国产仪器要发展壮大就要欢迎竞争和内卷，关注核心技术，关注软件和应用体验等。”此外，致辞中，刘争晖还就科学仪器转移转化的方式谈了自己的看法。重磅新品揭幕据张志涛介绍，本次发布会推出了十余款新品，主要分成两大类，核心配件及应用系统。其中，核心配件重点突破关键技术，为客户及卓立汉光自身系统开发提供基础保障。比如 Hipers 光谱仪，实现了全球领先的光谱成像效果，将在科研及生命科学应用发挥重大作用；应用系统以解决客户需求为目的，提供最终解决方案。比如高光谱系列智能一体机，实现数据的收集、分析、输出的一体化设计，方便客户使用。接下来的会议日程依次为大家揭晓了本次发布会的新产品和相关解决方案，包括HiperS-320i全焦面影像校正光栅单色仪/光栅光谱仪、Image-λ-RT系列可见-近红外高光谱相机、FI-RIR便携式红外拉曼一体机、2μm 掺铥光纤激光器、高能量连续可调衰减器、TL-900 热释光测试系统、T-lab系列通用型条纹相机、可见光分幅相机、CS系列30mm笼式组件、无线温振传感器等，并在现场进行了真机展示。一直以来，卓立汉光深耕科学仪器行业，而此次新品的集中发布就特别彰显了科学仪器的“中国力量”！据介绍，本次发布会推出的HiperS-320i全焦面影像校正光栅单色仪/光栅光谱仪、Image-λ-RT系列可见-近红外高光谱相机等已经实现国产替代，甚至超越国外品牌。Image-λ-RT系列可见-近红外高光谱相机（左）、HiperS-320i全焦面影像校正光栅单色仪/光栅光谱仪（右）第一排：Omni-λ300s”影像谱王”光栅光谱仪/光谱仪（左）、FI-RIR便携式红外拉曼一体机（右）；第二排：超快时间分辨光谱测试系统（左）、超快高速成像-分幅相机（右）第一排：GaiaSmart系列高光谱成像仪（左）、高光谱激光雷达热红外一体机-GaiaSky-Lidar（中）、无人机载日光诱导叶绿素荧光系统GaiaSky-Fluo（右）；第二排： 像素级控光影像整机（左）、高能量连续可变偏振分光器（中）、CS系列30mm笼式组件（右）第一排：无线分体式温振传感器VA350_ICP（左）、无线温振传感器VA325（中）、NB-loT无线温振传感器VA525（右）；第二排：无线网关BS910、BS913（左）、VT108无线温湿度监控器和VT112温湿度监控终端（中）、全自动微区光电系统（右）第一排：北京必创科技股份有限公司产品经理 邱航（左）、无锡必创测控科技有限公司副总经理及研发负责人 姚先华（右）；第二排：北京清智元视科技有限公司首席执行官 胡成洋（左）、北京卓立汉光仪器有限公司光谱应用专家 覃冰（右）北京必创科技股份有限公司产品经理邱航分享了设备状态监测产品及解决方案；无锡必创测控科技有限公司副总经理及研发负责人姚先华介绍了实验室冷链安全监测产品及方案；北京清智元视科技有限公司首席执行官胡成洋对新品“像素级控光影像整机”—MetaCam进行详细讲解；北京卓立汉光仪器有限公司光谱应用专家覃冰对TL-900热释光测试系统和基于振镜的FLIM系统进行详细介绍。北京卓立汉光仪器有限公司光谱应用专家 吴京航（左）、湖北众韦光电科技有限公司 蔡梦豪（中）、江苏双利合谱科技有限公司总经理 张永强（右）北京卓立汉光仪器有限公司光谱应用专家吴京航介绍了超快时间分辨光谱与高速成像产品；湖北众韦光电科技有限公司蔡梦豪分享了全自动微区光电系统；江苏双利合谱科技有限公司总经理张永强详细讲解了多种类高光谱智能一体机系统。北京卓立汉光仪器有限公司项目经理 佟飞（左）、无锡中镭光电科技有限公司研发总监 王旭（中）、北京卓立汉光仪器有限公司激光产品服务部总经理 张瑞宝（右）北京卓立汉光仪器有限公司项目经理佟飞介绍了全焦面影像校正光谱仪；无锡中镭光电科技有限公司研发总监王旭介绍了2μm波段光纤激光器新品；北京卓立汉光仪器有限公司激光产品服务部总经理张瑞宝分享了高能量连续可调衰减器。北京卓立汉光仪器有限公司工业分析仪器事业部总经理 李敏（左）、北京卓立汉光仪器有限公司光机机械工程师 曹佳宝（中）、北京卓立汉光仪器有限公司光色测量事业部总经理 韩莉（右）北京卓立汉光仪器有限公司工业分析仪器事业部总经理李敏讲解了便携式红外-拉曼检测系统；北京卓立汉光仪器有限公司光机机械工程师曹佳宝讲解了CS系列30mm笼式结构组件；北京卓立汉光仪器有限公司光色测量事业部总经理韩莉带来了发光材料及器件光色电综合测试方案。相关新产品的详细特点和性能优势请查看仪器信息网的视频回放。北京大学副研究员 洪浩（左）、中国科学院化学研究所研究员 张贞（中）、中国海洋大学副教授 夏呈辉（右）除了优秀产品重磅推出与技术干货倾情分享外，本次活动还诚邀业内重要专家现场分享，共话光电新品与未来。其中，北京大学副研究员洪浩以《二维材料界面非线性光学调控》为题进行报告分享；中国科学院化学研究所研究员张贞以《复杂界面分子结构非线性光谱研究》为题展开讨论；中国海洋大学副教授夏呈辉进行《多功能半导体铜基疏化物纳米晶体的精准制备及光电性质研究》的主题报告。北京卓立汉光仪器有限公司销售经理 刘沫主持活动合影留念25年的积累、25年的沉淀，25年的风雨兼程，卓立汉光在国产替代的道路上砥砺前行。25周年，也必将是一个新起点，就像张志涛在致辞中介绍的：2024年不光是卓立汉光成立25周年的重要时刻，也将定义为卓立汉光进军国际市场、打造国际知名品牌的元年。据悉，本次发布会是卓立汉光25周年庆典的一个开端，后面将展开卓立25周年的质量万里行回馈客户活动、逐梦光电﹣卓立汉光25周年特别用户研讨会、贯穿全年度的线上名师讲堂活动、线下区域性的用户交流活动等一系列的市场宣传和客户回馈活动，敬请期待！虎啸龙吟展宏图，2024甲辰龙年是卓立汉光的25周年，也是卓立汉光和仪器信息网携手同行的16年，更是品牌合作伙伴加深合作的新一年，期待双方强强联手，合作共赢！活动直播过程中，仪器信息网的3i讲堂和视频号分别为参会代表准备了有奖问答、红包雨等系列惊喜，现场氛围热烈非凡，更多精彩内容请查看：

日立分光光度计的衍射光栅技术 衍射光栅覆盖了从软X射线到远红外的各种波长，扩展了光谱仪中光学元件的应用领域。日立的衍射光栅在全球多个领域获得了高度评价。比如日本的国立基础生物学研究所的冈崎教授使用90cm*90cm的衍射光栅（刻有36条15cm*15cm的光栅格子）实现了一种人造彩虹，其强度是赤道处太阳光的20倍。此外，美国宇航局发射的探测卫星的极紫外分光光度计采用了日立变间距平面和凹面衍射光栅。 衍射光栅的原理图1衍射光栅衍射的过程衍射光栅是各种光学仪器的核心部件，是一种色散元件，可以将混合了不同波长的光（白光）分成单个波长的光（单色光）。其原理是根据衍射现象将入射处的白光分成不同波长的光，因此单色器中常用光栅作为色散元件。在单色器中，夹缝通常设置在光栅后面，选取特定波长的单色光。在凹面衍射光栅中，一般每毫米有几百或几千个凹槽，如图2所示。图2 凹面衍射光栅 光栅刻划机光栅刻划技术是世界上一种罕见的技术之一，使用机刻光栅能够制造出高质量的单色器。日立优异的衍射光栅刻制技术，能够将光栅刻槽精确到nm级别。光栅刻划机一般使用金刚石刀具，这样制作的光栅衍射效率高，同时凹槽设计具有像差校正功能。详细光栅种类和应用信息请参考：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/down_917717.htm 总结日立开发的反射平面光栅和凹面光栅致力于满足前沿科学领域的需求，丰富的产品线能够适应多样化的实际应用。

p 　　作者：Mix + CCL br/ /p p & nbsp & nbsp & nbsp strong 前言： /strong /p p 　　球差校正透射电镜(Spherical Aberration Corrected Transmission Electron Microscope: ACTEM)随着纳米材料的兴起而进入普通研究者的视野。超高分辨率配合诸多分析组件使ACTEM成为深入研究纳米世界不可或缺的利器。本期我们将给大家介绍何为球差，ACTEM的种类，球差的优势，何时才需要ACTEM、以及如何为ACTEM准备你的样品。最后我们会介绍一下透射电镜的最前沿，球差色差校正透射电镜。 /p p 　　 strong 什么是球差： /strong /p p 　　100 kV的电子束的波长为0.037埃，而普通TEM的点分辨率仅为0.8纳米。这主要是由TEM中磁透镜的像差造成的。球差即为球面像差，是透镜像差中的一种。其他的三种主要像差为：像散、彗形像差和色差。透镜系统，无论是光学透镜还是电磁透镜，都无法做到绝对完美。对于凸透镜，透镜边缘的会聚能力比透镜中心更强，从而导致所有的光线(电子)无法会聚到一个焦点从而影响成像能力。在光学镜组中，凸透镜和凹透镜的组合能有效减少球差，然而电磁透镜却只有凸透镜而没有凹透镜，因此球差成为影响TEM分辨率最主要和最难校正的因素。此外，色差是由于能量不均一的电子束经过磁透镜后无法聚焦在同一个焦点而造成的，它是仅次于球差的影响TEM分辨率的因素。 /p p style=" text-align: center" img style=" width: 450px height: 246px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/565984ed-0352-4b62-8539-a16db18b6f6b.jpg" title=" 1.jpg" height=" 246" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /p p style=" text-align: center " strong 图1：球差和色差示意图 /strong /p p 自TEM发明后，科学家一直致力于提高其分辨率。1992年德国的三名科学家Harald Rose (UUlm)、Knut Urban(FZJ)以及Maximilian Haider(EMBL)研发使用多极子校正装置(图3)调节和控制电磁透镜的聚焦中心从而实现对球差的校正(图4)，最终实现了亚埃级的分辨率。被称为ACTEM三巨头的他们也获得了2011年的沃尔夫奖。多极子校正装置通过多组可调节磁场的磁镜组对电子束的洛伦茨力作用逐步调节TEM的球差，从而实现亚埃级的分辨率。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/2080a2cf-4ab3-41ab-b731-7719f0c32d28.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　 strong 　图2 三种多极子校正装置示意图 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/090bb4c0-aeea-4ab4-8601-79bcf74b7c8e.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图3 球差校正光路示意图 /strong /p p 　　 strong ACTEM的种类： /strong /p p 　　我们在前期TEM相关内容已经介绍了透镜相关内容，TEM中包含多个磁透镜：聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等。球差是由于磁镜的构造不完美造成的，那么这些磁镜组都会产生球差。当我们矫正不同的磁透镜就有了不同种类的ACTEM。回想一下STEM的原理，当我们使用STEM模式时，聚光镜会聚电子束扫描样品成像，此时聚光镜球差是影响分辨率的主要原因。因此，以做STEM为主的TEM，球差校正装置会安装在聚光镜位置，即为AC-STEM。而当我们使用image模式时，影响成像分辨率的主要是物镜的球差，此种校正器安装在物镜位置的即为AC-TEM。当然也有在一台TEM上安装两个校正器的，就是所谓的双球差校正TEM。此外，由于校正器有电压限制，因此不同的型号的ACTEM有其对应的加速电压，如FEI TITAN 80-300就是在80-300 kV电压下运行，也有专门为低电压配置的低压ACTEM。 /p p 　　 strong 球差校正电镜的优势： /strong /p p 　　ACTEM或者ACSTEM的最大优势在于球差校正削减了像差，从而提高了分辨率。传统的TEM或者STEM的分辨率在纳米级、亚纳米级，而ACTEM的分辨率能达到埃级，甚至亚埃级别。分辨率的提高意味着能够更“深入”的了解材料。例如：最近单原子催化很火，我们公众号也介绍了大量相关工作。为什么单原子能火，一个很大的原因是电镜分辨率的提高，使得对单原子的观察成为可能。浏览这些单原子催化相关文献，几乎无一例外都用到了ACTEM或者ACSTEM。这些文献所谓的“单原子催化剂”，可能早就有人发现，但是因为受限于当时电镜分辨率不够，所以没能发现关键的催化活性中心。正是因为球差校正的引入，提高了分辨率，才真正揭示了这一系列催化剂的活性中心。 /p p 　　 strong 何时才需要用球差校正电镜呢? /strong /p p 　　虽然现在ACTEM和ACSTEM正在“大众化”，但是并非一定要用这么高大上的装备。如果你想观察你的样品的原子级结构并希望知道原子的元素种类(例如纳米晶体催化剂等)，ACSTEM将会是比较好的选择。如果你想观察样品的形貌和电子衍射图案或者样品在TEM中的原位反应，那么物镜校正的ACTEM将会是更好的选择。就纳米晶的合成而言，球差校正电镜常用来揭示纳米材料的细微结构信息。比如合成一种纳米核壳材料，其中壳层仅有几个原子层厚度，这个时候普通电镜下很难观察到，而球差电镜则可以拍到这一细微的结构信息(请参见夏幼男教授的SCIENCE，349，412)。 /p p 　　 strong 如何为ACTEM准备你的样品： /strong /p p 　　首先如果没有合作的实验室的帮助，ACTEM的测试费用将会是非常昂贵的。因此非常有必要在这里介绍如何准备样品。在测试之前最好尽量了解样品的性质，并将这些信息准确地告知测试者。其中我认为先用普通的高分辨TEM观察样品是必须的，通过高分辨TEM的预观察，你需要知道并记录以下几点：一、样品的浓度是否合适，目标位点数量是否足量 二、确定样品在测试电压下是否稳定并确定测试电压，许多样品在电子束照射下会出现积累电荷(导电性差)、结构变化(电子束的knock-on作用)等等 三、观察测试目标性状，比如你希望测试复合结构中的纳米颗粒的原子结构，那么必须观察这些纳米颗粒是否有其他物质包覆等，洁净的样品是实现高分辨率的基础 四、确定样品预处理的方式，明确样品测试前是否需要加热等预处理。五、拍摄足量的高分辨照片，并标注需要进一步观察的特征位点。在ACTEM测试中，与测试人员的交流非常重要，多说多问。 /p p 　　 strong 球差色差校正透射电镜： /strong /p p 　　球差校正器经过多年的发展，在最新的五重球差校正器的帮助下，人类成功地将球差对分辨率的影响校正到小于色差。只有校正色差才能进一步提高分辨率，于是球差色差校正透射电镜就诞生了。我们欣赏一下放置在德国Ernst Ruska-Centre的Titan G3 50-300 PICO双球差物镜色差校正TEM (300 kV分辨小于0.5埃)以及德国乌尔姆大学的TitanG3 20-80 SALVE 低电压物镜球差色差校正TEM (20 kV 分辨率小于1.4埃)。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/04b96c4d-c6fe-40d2-85c0-b86ce091e6e8.jpg" title=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图4 Titan G3 50-300 PICO、TitanG3 20-80 SALVE及其矫正器 /strong /p