高速高分辨率单色数码摄像机

p 　　独有辐射屏蔽技术，可在水平方向360度旋转无盲区，即便在水下100米工作也依然稳定可靠……这套由中国科学院光电技术研究所研发的核级水下高分辨率耐辐射摄像系统，近期成功应用于国内各大核电基地。这标志着我国在该领域打破国外垄断，真正实现“中国造”。 /p p 　　此前，国内核电基地水下监测设备均采购国外产品。中国科学院光电技术研究所微电子装备总体研究室副主任冯常介绍说，这套系统由该所研究人员花费两年时间自主研发而成，专门在核环境下应用，从2015年起，被广泛应用于我国核电基地。 /p p 　　记者了解到，这套高分辨率耐辐射摄像系统IOE-CPR-M独有辐射屏蔽技术，可在5000Gy/h的剂量率条件下稳定工作100小时。同时，因采用高性能图像传感器，分辨率达200万像素，可输出1080P高清视频，在精密电机驱动下，任何速度下都能捕捉到无抖动的画面图像。 /p p 　　“该系统能够提高核燃料操作的安全性，确保燃料组件入堆后能长期安全运行。”冯常举例说，像在核电站大修堆芯换料过程中，可全方位监控水下燃料组件操作，以确保燃料正确就位 并对核燃料组件进行专项水下高清外观检查和测量，了解燃料组件的运行状况。此外，还可对核电站乏燃料水池及堆芯燃料组件进行最终安全检查，以确保燃料组件正确装载。 /p p 　　据了解，国内核电专家对此套系统在我国各核电基地大修过程中发挥的高性能、高可靠、高稳定的表现，提出一致肯定。 /p p br/ /p

近期，中国科学院半导体研究所研发的“水睛”水下高分辨率环视摄像机完成了针对水下礁盘的摸底海试工作。海洋观测是开发海洋资源、保护海洋生态的关键技术，受到全球的关注，但是目前海洋生物群落及环境变化监测技术仍无法满足海洋大时空数据获取的需求，特别是深海。光学成像技术可提供高分辨率、符合人眼视觉特征的图像，但是在保障高分辨率的前提下存在视场小的问题，难以实现大范围的海底详查的需求。针对此种情况，半导体所周燕、王新伟及其科研团队研制了水下高分辨率环视摄像机“水睛”，可实现水下高分辨率大视角的光学成像，具备180°下视走航观测和360°原位环视观测两种模式（图1）。本次海试中，“水睛”搭载半导体所海面移动光学试验平台“冲浪者”号（图2），在约1000平方米海域进行了水下高分辨观测，完成了海上走航式观测、定点原位观测等摸底性观测试验，验证了设备具备5900万像素下良好的实时彩色成像功能。图1 水下环视摄像机的下视及环视工作模式（上图下视模式，下图环视模式）图2 搭载冲浪者号走航式观测过程中的“水睛”摄像机此次海试，研究人员利用水下摄像机多次完成了礁盘生态系统的观测，拍摄了大量的珊瑚、海星、贝类、鱼类等，形成了水下光学彩色图像库（图3），可用于海洋光学图像处理、目标识别等算法研究。图3海域美丽的珊瑚、鱼类、海星、砗磲等除珊瑚及鱼类等生物要素外，本次海试中，在海底还发现了生物附着的碗和盘子各一只（图4）。图4 生物附着的盘子和碗此次海试由半导体所和南开大学共同组织完成，除“水睛”摄像机外，还利用多参量海洋水体测量系统完成了海洋温盐深、核素、水体光学衰减系数等海洋水体多物理化学参量采集。相关工作得到了南方海洋实验室、中科院青促会项目的经费支持。 图5 项目团队及设备在海试现场

产品介绍：微流控研究持续促进新技术的萌芽和发展，这些新技术所需的理化物质和空间更少，而分析处理过程更快。由于时间和空间尺度的缩小使得微流控事件变化太快，以至于无法使用标准像机进行分析。高速显微系统具有高速、高分辨率成像的特点，可显著提高微流控实验的研究质量。PreciGenome高速成像系统使研究人员能够以足够高的速度捕获图像，从而能够观测微流体研究中流体作用的细节。 PreciGenome高速摄像机分辨率可自行调节，最高可以达到38,000 帧/秒。产品特点：u 集成高速相机的显微镜系统，即插即用u 140万像素高速摄像，可达1050帧/秒，低分辨率下高达38000帧/秒u 高品质光学组件，高分辨率成像，高清观测微流控实验u 具有高倍率放大和缩小功能，覆盖毫米到微米尺寸u 三种照明类型，适用于大多数应用u 曝光时间低至1微秒，可对高达 MHz 频率流动的液滴、颗粒或细胞成像u 可通过PG-MFC流控仪进行控制u 自带操控触摸屏，也可通过HDMI外接显示器，可靠便捷u 可根据客户要求集成设计，如荧光检测、高倍放大等技术参数：技术参数PG-HSV-MPG-HSV-M-X(客户定制)放大倍数0.94X-6.0X，手动调节可选更高放大倍数照明系统环形光，同轴照明，背光照明，亮度调节旋钮客户定制工作距离36mm（标准），36-37mm（手动调节）客户定制分辨率和摄像速率1028*1024@1050fps, 1280*96@11110fps, 640*96@21600fps,更低分辨率下可高达38000fps1028*1024@1050fps, 1280*96@11110fps, 640*96@21600fps,更低分辨率下可高达38000fps视频格式H.264, cinemaDNG RawH.264, cinemaDNG Raw相机内存16GB高达32GB显示屏5英寸触摸屏，可通过HDMI外接显示器5英寸触摸屏，可通过HDMI外接显示器成像组件1.3兆像素单色摄影机，6.6um像素CMOS传感器可选彩色相机快门全局电子快门，1us-1s全局电子快门，1us-1s动态范围56 dB56 dB色位深度12-bit12-bit输入/输出控制触发器输入，亦可通过PG-MFC流控仪来控制客户定制其他接口SD卡，HDMI接口，USB接口SD卡，HDMI接口，USB接口XYZ移动范围X: 100mm, Y: 100mm Z: 25mm, 10um分辨率客户定制创新点：PreciGenome高速成像系统使研究人员能够以足够高的速度捕获图像，从而能够观测微流体研究中流体作用的细节。 PreciGenome高速摄像机具有140万像素，可达1050帧/秒，低分辨率下高达38000帧/秒。此系统具有高倍率放大和缩小功能，覆盖毫米到微米尺寸，曝光时间低至1微秒，可对高达 MHz 频率流动的液滴、颗粒或细胞成像。高速显微摄像系统自带操控触摸屏，也可通过HDMI外接显示器，可靠便捷。 微流体高速显微摄像系统

PreciGenome微流控高速成像系统PG-HSV功能图解触摸屏UI简洁友好：外接显示器使用，连接简单简介PreciGenome微流控高速成像系统由美国PreciGenome公司研制，专为微流控芯片流体观测与成像录制而设计，其采用倒置方式观察芯片，调节XYZ轴位移平台方便观测芯片不同区域，调焦简单方便，并拥有3种照明模式（环形光源，同轴照明和背光照明），仪器右侧就是亮度调节旋钮，使用方便，并集成了触摸显示屏，可脱离显示器（有HDMI接口，支持外接显示器），直接在5寸触摸屏上进行芯片观测，视频录制等操作。此外，此系统快门时间低至1μs，帧率可达38000FPS，拥有高倍放大倍率，可选单色与彩色款，同时支持定制，非常适用于微流控实验中的流体观察、图像拍摄和视频录制，是微流控研究人员的得力工具。产品特色即插即用式显微镜系统，集成高速CMOS成像传感器帧率可达38000FPS，全分辨率1280*1024下帧率 1050FPS高品质光学部件，高分辨率成像，保证微流控实验清晰可见高放大倍率变焦，适用于mm到μm级尺度观察3种照明，适配绝大多数应用曝光时间低至1μs，微颗粒（液滴、细胞流动等）成像频率达MHz兼容PreciGenome PG-MFC流控仪，可通过PG-MFC流控仪触发相机成像或录像集成触摸显示屏，也可连接显示器（HDMI接口），使用简单可靠附加功能支持定制，如荧光检测、更高倍放大等规格参数技术参数\型号PG-HSV-MPG-HSV-M-X（定制）放大倍率0.94X-6.0X；手动调节更高放大倍率，可选照明环形光源；同轴照明；背光照明；亮度调节旋钮客户定制物距/mm36（参数）36-37（手动调节）客户定制分辨率&帧率1280*1024 @ 1050fps；1280*96 @ 11110fps640*96 @ 21600fps；可达38000fps视频格式H.264， cinemaDNG Raw相机内存16GB32GB显示屏5寸触摸屏，可通过HDMI接口外接显示器成像设备130万单色相机CMOS传感器6.6μm像距可选彩色相机快门电子全局快门，1μs至1s动态范围56dB色彩深度12-bitIO控制触发输入可通过PG-MFC控制可定制其它接口SD卡，HDMI，USBXYZ轴位移范围X: 100mm；Y: 100mm；Z: 25mm精度为10μm可定制相关产品触屏版PG-MFC高精密压力控制器简版双通道PG-MFC-light高精密压力控制器液滴制备系统FAQs常见问答1. 高速成像系统帧率是多少？答：可达38000FPS，1280*1024 分辨率下帧率为1050FPS。 2. 高速成像系统哪些功能支持定制？答：照明（荧光），放大倍率，IO接口，XYZ轴位移平台还有物距，都支持定制。 3. 高速成像系统可以外接显示器吗？答：当然可以，通过HDMI接口连接显示器即可。Datasheet请在此网页顶部品牌介绍处下载样本。创新点：PreciGenome高速成像系统使研究人员能够以足够高的速度捕获图像，从而能够观测微流体研究中流体作用的细节。 PreciGenome高速摄像机具有140万像素，可达1050帧/秒，低分辨率下高达38000帧/秒。此系统具有高倍率放大和缩小功能，覆盖毫米到微米尺寸，曝光时间低至1微秒，可对高达 MHz 频率流动的液滴、颗粒或细胞成像。高速显微摄像系统自带操控触摸屏，也可通过HDMI外接显示器，可靠便捷。 微流体高速显微摄像系统

在科技的不断进步与创新中，像增强相机已成为众多科学问题探索过程中不可或缺的工具。像增强相机是一种利用像增强器对弱信号进行增益放大的特殊相机，它可以极大提高相机的成像灵敏度。但是由于像增强器中起增益放大作用的微通道板（MCP）会极大的限制相机的分辨率，因此，目前市面上的像增强相机空间分辨率一般低于30lp/mm，这大大限制了很多有着较高分辨率要求的应用场景。今天，我们自豪地宣布，中智科仪的最新力作——TRC428高分辨率像增强相机即将面世。这款革命性的产品将带来卓越的空间分辨率、出色的性能表现以及无与伦比的可靠性，将满足您对高分辨率需求的一切期待。TRC428 高分辨率像增强相机搭载了全新的图像传感器芯片，分辨率高达3200x2200，单像素尺寸4.5um，为用户提供了前所未有的图像质量和分辨率，同时，我们集成了新一代的高空间分辨率、高量子效率、低噪声像增强器，且成功突破了高分辨率CMOS相机与增强器实现光纤锥耦合工艺的技术壁垒。这一突破性的技术提升使得相机的整机空间分辨率高达45lp/mm以上，重新定义了像增强型相机成像分辨率的标准。TRC428高分辨率像增强相机具有特点及优势：高空间分辨率：TRC428高分辨率像增强相机采用新一代高空间分辨率像增强器，以及3200x2200高分辨率CMOS图像传感器，利用4um芯径光纤面板将二者进行光学耦合，借助先进的耦合工艺，整机空间分辨率优于40lp/mm，为用户提供了极致的图像分辨率，使您能够捕捉到每一个细微的细节。TRC411相机（左）和TRC428相机（右）空间分辨率测试对比超短光学快门：TRC428高分辨率像增强相机可实现低至500ps的光学快门，可以以皮秒精度捕捉瞬态现象，并大幅降低背景噪声；针对瞬态吸收荧光光谱应用场景，可以实现更高的时间分辨率；针对门控拉曼光谱采集应用场景，抑制荧光和背景光能力更加卓越。特别适用于各种时间分辨成像以及超快过程探测。500ps光学门宽高时间同步精度：TRC428高分辨率像增强相机内置10皮秒精度的3通道同步时序控制器，可以进行相机与外部设备的高精度延迟和同步，无需额外的同步触发设备即可轻松实现多台设备之间的精准同步控制；各个通道可独立控制同步信号脉宽及延时，延迟精度高达10皮秒，通道间同步时间抖动小于35ps（RMS）。10ps延时精度高快门重复频率：TRC428高分辨率像增强相机快门工作重复频率可高达500kHz，可以更高效的实现高频信号采集；且支持片上积分（IOC）模式，一次CMOS曝光时间内可以支持更多次的“Burst”累积，这在可重复的弱信号采集应用中可有效提高信噪比。在激光诱导荧光光谱采集应用场景下，可以同步更高频率的激发光源，提高光谱信号激发和采集效率；在量子关联成像应用场景下，更高的快门工作频率可以适应更高的光子发生率，从而获取更丰富的成像信息，更快实现关联成像。片上积分（IOC）模式工作示意图方便易用的软件：TRC428高分辨率像增强相机的控制与操作可以完全兼容SmartCapture软件，功能丰富，方便易操作。SmartCapture软件界面及功能特点高分辨率像增强相机的以上特点和优势除了在成像应用领域为用户带来革命性的应用体验外，在门控光谱仪系统中也将发挥重要的优势。众所周知，探测器的分辨率对于光谱采集系统的光谱分辨率至关重要，但是在一些与时间分辨相关的光谱以及极弱单光子光谱信号采集系统中，单色仪需要配置具有门控功能的像增强相机做为探测器，从而实现时间分辨光谱和极弱单光子光谱信号采集测量。但是，像增强相机的低空间分辨率会极大限制光谱分辨率，相对于普通探测器，配置门控型像增强相机做为探测器的光谱仪分辨率将会降低约1.5倍左右（经验值）。高分辨率像增强相机的问世将在一定程度上解决这一问题。我们将TRC428高分辨率像增强相机与MS5204i光谱仪集成，形成一套纳秒门控光谱仪，利用这套门纳秒控光谱仪进行了极限光谱分辨率测试，并与集成了标准像增强相机的纳秒门控光谱仪测试结果进行了对比：结果如下：TRC428高分辨像增强相机，分辨率26.73pm@546.075nmTRC411像增强相机，分辨率35.64pm@546.075nm集成了TRC428高分辨率像增强相机的纳秒门控光谱仪，极限光谱分辨率可达26.73pm；但集成TRC411标准像增强相机的纳秒门控光谱仪，采用同样的光谱仪设置，对同样的光谱信号进行采集，能够达到的极限光谱分辨率仅为35.64pm。其他更多波长的光谱分辨率对比如下所示（不同波长对应的增益有所不同）：波长（nm）253.652365.015404.656435.833546.075579.066TRC411相机35.10pm40.50pm39.96pm32.40pm35.64pm39.69pmTRC428相机24.57pm23.63pm23.31pm25.92pm26.73pm28.35pm由以上对比数据可以看出，使用TRC428高分辨率像增强相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，相对于使用TRC411相机做为探测器的纳秒门控光谱仪，在光谱分辨率上有30%以上的提升。配合更长焦距的单色仪，预期光谱分辨率可提升至10pm以内，可应用于等离子光谱以及同位素光谱分析等超高精度要求的应用场景。TRC428高分辨率像增强相机的推出标志着中智科仪对高分辨率成像技术的持续投入和创新。我们相信，TRC428将成为像增强相机行业内的新标杆，为用户提供前所未有的视觉体验和应用价值。同时，TRC428高分辨率像增强相机的问世也证实了像增强相机的空间分辨率有进一步提升的空间，中智科仪将继续努力，持续研发，推动像增强相机的空间分辨率进一步提升。

好消息！好消息！好消息！Teledyne FLIR又双叒发新品啦~本次推出的是科研级用热像仪系列FLIR X858x系列和FLIR X698x系列新上市的它们有哪些过人之处呢？让小菲为您一一道来~FLIR X858x系列和FLIR X698x系列红外热像仪，是专门面向科学家和工程师而设计。借助它，用户可以捕捉到快速/高速事件的细节图像，以便进行准确的红外分析，自定义测量目标辐射数据，检测复合材料、太阳能电池和电子产品里的失效点。超高分辨率，捕捉细节FLIR X858x系列科学级高清红外热像仪FLIR X858x系列科学级高清红外热像仪的分辨率高达1280 x 1024，其是极高速冲击试验的应力场热分布图的数据采集或其他材料研究试验中非常有力的工具。功能强悍，保障数据FLIR X858x系列热像仪能直接以181Hz的捕捉频率（子窗口模式下可达6,000 Hz）记录长达15分钟的1280x1024分辨率的数据至标配512GB SSD，并且采用热插拔SSD，可快速从热像仪中删除敏感数据，同时还可保存多达34秒的全高清分辨率数据至机载RAM内存，零丢帧，这样就可以保障实验数据的真实性和完整性。高级过滤，满足需求FLIR X858x系列热像仪搭载自动滤镜识别功能，能确保滤镜和温度标定文件关联正确无误；还提供自定义冷滤镜选项，优化热像仪系统，可满足特别应用需求；还能通过操作方便的四孔位电动滤镜轮，快速切换滤镜；在现场即可安装/拆除光谱或中性密度滤镜，大幅提升热像仪灵活性。总之，FLIR X858x系列热像仪可提高热像仪的图像质量，满足各项具体应用需求。FLIR X8580系列热像仪FLIR X8580 SLS系列热像仪FLIR X858x系列热像仪还分为中波红外热像仪（FLIR X8580系列）和长波红外热像仪（FLIR X8580 SLS系列），其中，带有长波应变超晶格探测器的FLIR X8580 SLS系列热像仪，拥有更短的成像曝光时间和更宽的温度动态范围，能帮助研究人员准确捕捉整个高速事件中的每个动态细节。帧速快，数据共享FLIR X698x系列科学级高速红外热像仪FLIR X698x系列是一款超快的高灵敏度科学级红外热像仪，其采集帧速可达1004 Hz，子窗口模式下可达29,134 Hz，是FLIR目前最快的采集帧速，在超高速冲击试验或其他材料研究中，可以用于应力的红外呈现，能帮助研究人员捕捉快速移动物体的每个细节动作或快速的温度变化情况。触发同步，数据一致FLIR X698x系列热像仪可使用外部记录触发器或在特定IRIG-B时间，启动机载数据记录功能；还能控制何时获得一帧图像或将此帧图像同步至其他设备；而且其使用TSPI精确级别的IRIG-B时间戳，可以使图像捕捉时间与其他数据保持一致。搭配多个软件，安全传输数据FLIR X698x系列热像仪拍摄的红外数据通过FLIR Research Studio软件的高级分析功能，可快速进行关键决策；用户通过FLIR Science Camera SDK可将热像仪功能和记录功能与第三方软件集成；借助FLIR 免费提供的Research Studio Player软件可在本地分析共享数据，还可以通过GigE、Camera Link 和 CoaXPress® 高速流式传输14位数据，从SSD直接远程回放或传输记录的数据，便于实验数据的分享与留存，与同事密切协同工作。FLIR X6980系列热像仪FLIR X6980 SLS系列热像仪FLIR X698x系列热像仪还分为中波红外热像仪（FLIR X6980系列）和长波红外热像仪（FLIR X6980 SLS系列），其中

在麻省理工学院的bourouiba实验室里，phantom高速摄像机捕捉到了打喷嚏或咳嗽的传播图像。为了应对新型冠状病毒的爆发，除了对理解和限制新型冠状病毒传播至关重要的研究之外，美国麻省理工学院已经暂停了校园内的活动。土木与环境工程系副教授lydia bourouiba在线上继续教授麻省理工学院学生的同时，向埃哲顿中心申请了高速成像摄像机和相关设备的贷款。bourouiba研究小组从phantom制造商vision research长期租赁一台phantom v2511高速摄像机，并积极应用于新型冠状病毒传播学的研究。phantom v2512理解咳嗽或打喷嚏在空气中传播的距离，是理解新型冠状病毒如何在社区中传播的关键。据3月26日《美国医学协会杂志》报道，布鲁巴的实验表明，咳嗽能将飞沫传播13至16英尺远，打喷嚏能将飞沫传播26英尺远。[1]要近距离观察这种运动，需要高速摄像机以每秒数千帧的速度，捕捉尺寸小至5微米直径的液滴如何传播病原体。刊登在《连线》杂志3月14日,他们说冠状病毒不是空气传播的，但是可以通过气溶胶传播的。[2]bourouiba的实验室已经发现，咳嗽和打喷嚏，他们称之为“暴力呼气事件”，会挤出一团空气，并携带各种大小的液滴，“暴力呼气事件”要比普通呼气的传播距离更远。以前的模型可能认为5微米的飞沫只能传播1~2米，所以我们之前认为新冠状病毒通过飞沫传播距离是1~2米。但是从lydia bourouiba的研究表明，考虑到咳嗽的气态形式，同样的飞沫传播距离可达到8米。”参考文献：[1] lydia bourouiba. turbulent gas clouds and respiratory pathogen emissionspotential implications for reducing transmission of covid-19. jama insights. march 26, 2020[2] they say coronavirus isn' t airborne—but it' s definitely borne by air. wierd. 03.14.2020 联系我们：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102493/关于phantomphantom致力于设计和生产高速和超高速数字摄像机，广泛应用于科学研究、工业、机动车、航空航天、影视娱乐等领域。我们一直致力于图像捕捉领域研究和发展，再现转瞬即逝的重要时刻。阿美特克是电子仪器和机电设备的全球领导者，年销售额约为50亿美金。为材料分析、超精密测量、过程分析、测试测量与通讯、电力系统与仪器、仪表与专用控制、精密运动控制、电子元器件与封装、特种金属产品等领域提供技术解决方案。全球共有18,000多名员工，150多家工厂，在美国及其它30多个国家设立了100多个销售及服务中心。

p 　　近期，中国科学院深圳先进技术研究院劳特伯医学成像研究中心郑海荣团队在高分辨率超声成像研究中取得一系列进展。 /p p 　　高分辨率超声主要采用大于15MHz的超声频率进行成像，可获得几十微米量级的成像分辨率。在临床中主要应用于浅表、内窥和眼科等方面的疾病检测。高频超声换能器是成像系统的关键部件，主要基于压电材料进行设计加工。但传统压电材料介电常数较小(夹持介电常数小于1500)，造成压电阵元尺寸小的高频换能器的电阻抗会大幅度提升，进而导致换能器成像性能不佳。郑海荣团队邱维宝课题组利用新开发的一种高介电常数、高压电性能的改性PMN-PT陶瓷(夹持介电常数为3500)设计制备了性能优异的40MHz高频超声换能器(阵元尺寸可为0.4mm× 0.4mm)，使得制备的高频超声换能器的电阻抗大幅度降低，更容易与电子系统的阻抗相匹配，实现较高的成像灵敏度(-13dB)。此外，该研究中设计制备的超声换能器具有较高的成像带宽(80%)和信噪比，并在高分辨率医学成像领域中展现出应用潜力。相关研究成果已被IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control接收。 /p p 　　邱维宝课题组在高分辨率超声成像方法和电子系统方面也取得了研究进展。高频超声获得高分辨率医学图像存在衰减系数增大导致成像穿透深度降低的问题。据此，课题组提出了基于编码超声的高频超声成像方法，在激励换能器时，采用带有一定编码的超声信号进行激励，回波接收时通过算法解码恢复出高分辨率图像，使得在成像中既可以维持图像的分辨率，也可以提升超声成像的穿透深度。该技术在浅表和内窥等成像中具有应用潜力。相关研究成果发表于IEEE Trans Biomed Eng。 /p p 　　在进行高分辨率超声成像时，电子系统需要具有较高的数据采样率，以获取超声回波的原始数据信息，因此需要大幅度提高模数转换器(ADC)的采样频率。然而，传统超声成像系统的ADC采样频率通常为60MHz或者更低，不能满足大于30MHz的高频成像需要。据此，邱维宝课题组提出了一种延迟激励方法，通过将激励波束的时序进行规律性调整，在多次发送后获取多个数据图像，通过延迟复合处理，即可以获得高采样率的图像。该方法有望使临床用的超声设备，在不改动主要电子器件模数转换器的前提下，实现高分辨率超声成像的功能。相关研究成果发表于IEEE Trans Biomed Eng。 /p p 　　高分辨率超声成像技术在内窥镜领域具有重要的应用潜力，邱维宝课题组在推进血管内超声成像技术的同时，也在尝试新型内窥成像技术。胶囊内窥镜(capsule endoscopy)是一种胶囊形状的内窥镜，它是用来检查人体肠胃的医疗仪器。胶囊内窥镜体积仅有普通胶囊大小，消除了传统检查耐受性差的缺点，能够拍摄食道、胃、小肠、大肠等，从而完成对人体整个消化道的检查。然而目前该技术是采用光学成像方法，仅能观测组织表层的病变信息，不能获得深层次的组织情况。由于超声成像技术的穿透性较好，因此课题组拟尝试进行超声胶囊内窥镜的设计验证，提出了基于高分辨率超声的内窥成像控制方案，采用40MHz的超声频率获得了小于60微米的肠道组织成像分辨率。相关研究成果发表于IEEE Trans Med Imaging。 /p p 　　以上研究得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划、广东省杰出青年基金、深圳市孔雀计划等项目的资助，以及美国南加州大学、宾夕法尼亚州立大学，英国格拉斯哥大学，东北大学等高校的支持与合作。 /p p 　　论文题目：High Performance Ultrasound Needle Transducer Based on Modified PMN-PT Ceramic with Ultrahigh Clamped Dielectric Permittivity /p p style=" text-align: center " img title=" 01.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/76653693-b0cd-480d-ab1c-d835a6a2f035.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图1.(a)高频超声换能器技术参数对比 (b)高频超声换能器结构示意图和实物图 (c)成像性能测试图 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 02.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c0246a6c-4345-4ee5-b1a2-fe74a5030a04.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图2.(a-c)编码成像原理示意图 (d)编码成像技术可以大幅度提高血管内超声成像的穿透深度 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 03.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/86bdbf66-cabb-484d-92d3-d2dc22d62b25.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图3.左：延迟激励成像原理示意图 右：眼睛组织超声成像图 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 04.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/90b38fc1-6ef0-4192-83b1-723cacb12d4c.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图4.(a-b)胶囊超声内窥镜设想方案示意图 (b)高分辨率肠道组织超声成像图 /strong /p p & nbsp /p

目前，基于超快激光的非线性拉曼光谱技术已经越来越成熟了；而且，随着纳米科技的迅猛发展，使得基于纳米结构的表面增强拉曼光谱(SERS)和针尖增强拉曼光谱(TERS)在超高灵敏度检测方面取得了长足的进步，推动拉曼光谱成为迄今很少的、可达到单分子检测水平的技术。　　“港东科技”自二十世纪九十年代初就开始研发“拉曼光谱”系列产品。自主研发、生产、制造的LRS-2型和LRS-3型激光拉曼光谱仪以结构简单、便于调整和测量、灵敏度高、稳定性好等特点分别在1998年和2000年世界银行贷款发展项目中二度中标。该仪器现已大量应用于科研院所、高等院校的物理实验室和化学实验室，作为测量和教学拉曼光谱和荧光光谱的实验仪器。LRS-2/3激光拉曼光谱仪　　仪器特点：　　自动记录拉曼、荧光光谱 　　高分辨率，低杂散光单色系统 　　高灵敏度、低噪音单光子计数器做接收系统 　　大功率半导体激光器作为激发光源 　　配有稳定性好、精度高的外光路系统 　　多种附件可选，适用于液体、固体样品的分析 　　配有用于减小瑞利散射的陷波滤波器。　　2008年，港东科技自主研发的，同时也是国内首款LRS-5型微区激光拉曼光谱仪(将具有自主知识产权的高分辨激光共焦显微镜作为收集拉曼散射光系统，长焦长高分辨平场成像输出的单色器，结合自行研制的计算机软件编程等相关实验技术相整合，构建具有自主知识产权的新型高分辨的激光共聚焦显微光谱探测联用设备-激光共焦拉曼光谱仪)研制成功。　　这是一项将拉曼光谱分析技术与显微分析技术结合起来的应用技术。微区激光拉曼可将激发光的光斑聚焦到微米量级，从而可以在不受周围环境干扰的情况下，精确获得所检测样品的有关化学成分、晶体结构、分子相互作用以及分子取向等各种拉曼光谱信息。　　我们对激光共焦拉曼显微镜的装置设计与技术参数，几何尺寸与配置，显微镜的白光成像照明系统和偏振调光图像处理技术进行了细致的研讨与实际效果的理论计算，为该显微镜的结构定型、技术指标奠定了基础。最终研制成功具有自主知识产权的高性能激光共聚焦拉曼显微镜系统。LRS-5 微区激光拉曼光谱仪　　仪器特点：　　操作简单，友好的人机对话界面 　　高分辨率、高稳定性和低杂散光的非对称800mm焦距平场光谱仪系统 　　接受系统采用具有高灵敏度、低噪音的面阵CCD接收器 　　外光路系统采用显微镜作为激光会聚和拉曼光收集系统，具有很高的效率和稳定性 　　配有用于减小瑞利散射的陷波滤波器。　　2012年至2016年，“港东科技”作为国内唯一一家研发、生产高分辨率长焦拉曼的企业受邀参加了由北京理工大学牵头，协同中国科学院物理研究所共同研发的“激光差动共焦成像与检测仪器研发及其应用研究”项目，该项目属于“国家重大科学仪器开发和应用专项”。在该项目中我司主要承担“拉曼光谱成像探测系统”的研发任务。普通激光束的直径通常为1.7mm左右，而显微激光拉曼光谱可以对被分析对象表面及其以下部分(透明或半透明材料)进行分层扫描，以获得较大范围内的信息，能够进行微区(小于0.2µm)分析，很好地满足了对复合材料中不同组元结构分析的要求。　　对于“拉曼光谱”在未来的发展，那就必须先从“拉曼光谱”与它的姊妹谱——红外光谱的比较说起。　　相似之处：“拉曼光谱”与“红外光谱”一样，都能提供分子振动频率的信息，对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能量。　　不同之处：　　1.红外光谱的入射光及检测光都是红外光，而拉曼光谱的入射光和散射光大多是可见光。拉曼效应为散射过程，拉曼光谱为散射光谱，红外光谱对应的是与某一吸收频率能量相等的(红外)光子被分子吸收，因而红外光谱是吸收光谱。　　2.从分子结构性质变化的角度看，拉曼散射过程来源于分子的诱导偶极矩，与分子极化率的变化相关。通常非极性分子及基团的振动导致分子变形，引起极化率的变化，是拉曼活性的。红外吸收过程与分子永久偶极矩的变化相关，一般极性分子及基团的振动引起偶极矩的变化，故通常是红外活性的。　　3.红外光谱制样复杂，拉曼光谱勿需制样，可直接测试水溶液。　　姊妹谱的联系：　　1、凡有对称中心的分子，若有拉曼活性，则红外是非活性的 若红外活性，则拉曼是非活性的。　　2、凡无对称中心的分子，大多数的分子，红外和拉曼都活性。　　3、少数分子的振动，既非拉曼活性，又非红外活性。(如：乙烯分子的扭曲振动，在红外和拉曼光谱中均观察不到该振动的谱带。　　综上所述，拉曼光谱相对于红外光谱，其优势之一体现在用拉曼研究水溶液中比较方便，而生命科学的许多研究往往需要的水溶液环境。共振拉曼、表面增强拉曼和非线性拉曼光谱以及它们的联用将成为生命科学前沿领域具有重要价值的研究方法，因为21世纪是生命科学的世纪(如：临床医疗、癌症的检测与诊断等)，我们以为也是纳米技术和激光技术的世纪，因此我们觉得拉曼光谱的发展和应用是大有可为的。　　但就目前来讲，“拉曼光谱”还存在一定的不足，例如：　　1、拉曼散射面积 　　2、不同振动峰重叠和拉曼散射强度容易受光学系统参数等因素的影响 　　3、荧光散射的干扰 　　4、在进行分析时，常出现曲线的非线性的问题 　　5、任何一个物质的引入都会对被测体体系带来某种程度的污染，这等于引入了一些误差的可能性，会对分析的结果产生一定的影响。　　当然我们也相信，随着相关技术领域的不断进步和提高，这些问题在不远的将来都能得到完善的解决。届时“拉曼光谱”的应用领域也将更为广泛。　　“拉曼光谱”揭示了丰富的化学键信息，检测对象从单质到化合物，从纯净物到混合物，从无机物到有机物，从固体到液体甚至到气体。随着技术的进一步发展，便携式拉曼光谱仪的发展趋势将呈现多样化。更加小型化、智能化、应用更加细分(分析化学、安全检查、生物医药、机场安检、爆炸物分析等)，将成为发展的主流，而性能却不会随着小型化而缩水。同时，随着应用领域的扩大，适应恶劣的工作环境(高温、高压)也将是发展方向之一。而价格合理化将是便携式拉曼光谱仪发展的终极目标。（内容来源：港东科技）

FLIR Lepton可为建筑环境和电动汽车充电站提供超灵敏的24/7早期火灾探测功能。近期，Teledyne Technologies旗下的Teledyne FLIR宣布，韩国视频安全和热成像IP摄像机公司Eye on Cloud（EOC）将在其早期火灾探测（EFD）系列IP摄像机中采用Teledyne FLIR红外热成像仪模块Lepton。EOC推出的早期火灾探测系列产品，是“Thermal by FLIR”合作的一部分。Teledyne FLIR红外热像仪模块Lepton在美国制造，并且不受《国际武器贸易条例》（ITAR）约束，是世界上产量甚高的长波红外（8 µm至14 µm）热成像模块。Lepton结构紧凑、经济高效，实现了各种热成像创新应用，已被数百万客户采用。Lepton提供多种分辨率和视场（FoV）选项，并且特定型号还提供绝对温度输出。Lepton的低功耗、卓越的图像质量和集成支持，可助力客户实现移动、小型电子产品和无人值守传感器的创新性产品开发，适用于智能建筑、火灾探测、占用跟踪、设备状态监控等。红外热像仪模块Lepton技术参数为了降低开发成本并缩短上市时间，Teledyne FLIR不断改进Lepton的在线集成工具箱。应用说明、集成视频、快速入门指南，以及用于在Windows、Linux、Raspberry Pi和BeagleBone上进行测试的补充源代码可确保高效的集成。对于高级、大规模计划，Teledyne FLIR技术服务团队可对MyFLIR®应用软件和图像增强MSX®，以及Vivid-IR™的许可提供支持。EOC开发的HI1612-OH和HI1612-MW系列早期火灾探测摄像机提供多种分辨率选项，可用于持续监控电动汽车（EV）充电站和其它关键的基础设施、安全设施等。通过非接触式温度测量，FLIR Lepton可以在火灾前识别升高的热量，然后触发警报系统。EOC符合ONVIF标准的早期火灾探测摄像机有助于提高安全性，同时使消防人员能够比依靠传统的烟雾报警器更快地扑灭潜在火灾。EOC部分产品展示，其中第二个为早期火灾探测摄像机Teledyne FLIR产品开发副总裁Mike Walters表示：“我们开展了‘Thermal by FLIR’计划，以支持客户针对新的和正在开发的应用进行创新。EOC及其在电动汽车充电站和其它建筑环境中的早期火灾检测工作是FLIR Lepton和‘Thermal by FLIR’计划的自然合作基础。”“Thermal by FLIR”计划是一项合作产品开发和营销计划，支持原始设备制造商（OEM）将Teledyne FLIR红外热像仪模块集成到产品中，并为后续产品创新提供上市支持。EOC首席执行官（CEO）Dong Gyun Shin表示：“变电站、建筑和电动汽车停车设施的管理人员（包括购物中心和办公楼）需要能够帮助他们更好地检测可能威胁生命和财产的火灾的解决方案。我们的早期火灾探测系列摄像机采用‘热成像+可见光’双成像，提供了一种成本相对较低但有效的方法，可以在潜在火灾发生之前就识别出来。”关于Teledyne FLIRTeledyne FLIR专注于设计、开发、生产用于增强态势感知力的专业技术。通过热成像、可见光成像、视频分析、测量和诊断以及先进的威胁检测系统，Teledyne FLIR将创新的传感解决方案带入日常生活中。Teledyne FLIR提供多样化的产品组合，服务于政府与国防、工业和商业市场中的众多应用。Teledyne FLIR产品帮助救援和军事人员保护和挽救生命，提高行业效率，并创新面向消费者的技术。Teledyne FLIR致力于加强公共安全与人们的生活福祉，提高能源和时间效率，为健康和智能的社区做出贡献。

新闻摘要 Waters Xevo™ MRT质谱仪采用新一代多反射四极杆飞行时间技术，在不影响分析性能的前提下，实现了高分辨率和高速度的完美结合。i与其他品牌的同类产品相比，该系统在上限运行时可提升高达6倍分辨率以及2倍的质量精度ii，有助于科学家用更短的时间处理更多的样品，更好地开展大型队列生物医学研究和流行病学研究。 提供完整的代谢组学、脂质组学和代谢物鉴定工作流程，用户可以方便灵活地使用沃特世软件、色谱柱和仪器开展高通量分离，并与第三方软件应用程序共享通用数据。 美国加利福尼亚州安纳海姆和马萨诸塞州米尔福德 – 第72届美国质谱年会(ASMS) - 近日，沃特世公司(纽约证券交易所代码：WAT)隆重推出新款Xevo™ MRT台式质谱仪(MS)，其拥有在同类仪器中出类拔萃的性能，为高分辨率和高速度的质谱分析树立了新标杆，可在大规模群体研究和流行病学研究中发挥关键作用。在先前推出的Waters SELECT SERIES™ MRT 质谱仪的创新技术基础之上，新型Xevo MRT质谱仪将多反射飞行时间(MRT)技术和混合四极杆飞行时间(QTof)技术的特性以及分辨率、速度的优势整合到了这款灵活的台式仪器中。 图1.全新Waters Xevo MRT台式质谱仪在100 Hz下可提供100K FWHM的分辨率和亚ppm级质量精度，可实现可靠的鉴定并提高实验室生产率。 Udit Batra 沃特世公司总裁兼首席执行官Udit Batra博士表示： 为了了解复杂疾病，科学家们需要分析来自大规模人类队列的数以千计的样本，才能得出有统计学意义的结果。这使得药物发现科学家压力倍增，他们必须设法在更短的运行时间内获得高质量数据。Xevo MRT是沃特世专为解决这一需求而打造的新一代QTof质谱仪，在提供高分辨率和高速度的同时不影响分析性能。它的多反射飞行时间质谱技术可在小型体积下实现出色的灵敏度和分辨率，加快获得结果的时间，并确保高质量的实验结果。 在100 Hz的MS/MS扫描速度下，Xevo MRT系统的半峰全宽(FWHM)分辨率可达到100,000，属业内前列iii，质量精度 500 ppb。得益于此，它能以高质量精度更深入地检测生物相关分析物的浓度，而不受采集速率影响。 Perdita Barran 曼彻斯特生物技术研究所化学系质谱学主任兼Michael Barber质谱协作中心负责人Perdita Barran教授表示： 目前有一系列质谱方法可以应用于代谢组学、脂质组学和代谢物鉴定研究，但这些方法都需要在数据质量或分析效率方面做出妥协。Xevo MRT质谱仪的这项技术令人眼前一亮，它不仅能提高样品通量，精确度也十分出众，有望大幅推进靶向验证和表型分型研究。扫描速度和数据质量的提升至关重要，因为这能让我们在更短的时间内分析更多样品，而不影响数据可信度。我们对这一技术帮助加快帕金森病诊断检测的开发十分看好。 得益于Xevo MRT 质谱仪创新的多反射飞行时间设计，科学家们能以高分辨率、高灵敏度和快速的数据采集速率开展研究。这能确保他们可靠地鉴定各种样品和复杂基质中的分析物，生成全面、高准确度的质谱数据供科学解析之用。 沃特世针对Xevo MRT 质谱仪提供完整的代谢组学、脂质组学和代谢物鉴定工作流程，还提供沃特世高通量ACQUITY™ UPLC™系统和UPLC色谱柱填料，以及用于数据采集、处理和报告的waters_connect™软件。该系统支持使用mzML文件格式与第三方信息学软件共享通用数据，包括Mass Analytica™的常用应用程序，例如MARS、Lipostar2和MassMetaSite软件产品。 Waters Xevo MRT 质谱仪即日起开放预订，预计发货时间为2024年下半年。 6月26日，沃特世将于北京举行 “逐极而质|沃特世代谢组学与脂质组学研讨会 — 暨Xevo MRT新产品发布会”，并同时开启线上直播。扫描下方二维码即可报名参加，届时可近距离深度了解这款集高分辨率、高灵敏度和快速的数据采集速率于一体的新品高分辨质谱，期待与您在云端相见！△扫码立即报名 *更多活动详情将于近期在沃特世公众号公布，敬请关注。 其他参考资料 点击了解更多产品详情Waters Xevo MRT MS 欢迎查看2024 ASMS沃特世在线新闻资料包，可下载新品图片/视频、产品规格、信息图表等。 欢迎阅读产品解决方案：“使用Waters Xevo MRT 质谱仪的高通量脂质组学工作流程” 关于沃特世公司 沃特世公司（网址：www.waters.com；纽约证券交易所代码：WAT）是居于全球前列的分析仪器和软件供应商，作为色谱、质谱和热分析创新技术先驱，沃特世服务生命科学、材料科学和食品科学等领域已有逾65年历史。沃特世公司在35个国家和地区直接运营，下设15个生产基地，拥有约7,700名员工，旗下产品销往100多个国家和地区。 关于沃特世中国自上世纪80年代进入中国以来，沃特世的规模与实力与日俱增，在大陆及香港、台湾均设有运营中心，并在上海、北京、广州设立实验中心和培训中心。今天的中国已成为沃特世全球营收仅次于美国的第二大市场。作为分析科学家的合作伙伴，沃特世致力于通过攻克关键难题释放科学潜力，始终坚持提高本地技术能力、支持本地技术人才培育，并推动制药、食品安全、健康科学、环境保护等相关行业标准和法规的建立和完善。凭借出众的人才与全球布局，沃特世与合作伙伴一起，在世界各地的实验室中，为增进人类健康福祉提供科学见解，助力让世界变得更美好。 i 评估依据是Xevo MRT MS与其他品牌同类仪器的性能比较：在100 Hz的扫描速度下，Xevo MRT MS在m/z 956处的分辨率= 100,000 FWHM，质量精度iii 在100 Hz的扫描速度下，Xevo MRT MS在m/z 956处的分辨率达100,000 FWHM，是其他品牌同类仪器分辨率的1.5~6倍；Xevo MRT的质量精度

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

广州市明美光电技术有限公司创立于2003年，创始人张春旺曾就职于某国际知名显微镜企业，对于光学显微镜的技术和销售都有深刻的了解。怀揣让中国科学仪器自主化的理想，成立了明美光电，“明美”寓意科技让明天更美好。公司创立之初，主要生产显微镜相机和相关配件，这也是业内对明美光电的主要印象。如今，明美光电已是国家高新技术企业，专注于显微成像产品的研发、生产和销售，致力为显微领域的自动化、智能化、国产化贡献力量，曾获国家创新基金扶持，被认定为广东省显微成像工程技术研究中心。明美光电以成为中国显微成像行业领跑者为愿景，强调差异化竞争，聚焦在荧光成像为主的中高端范围。2009年以来，明美光电在国家资助支持下开始攻坚LED荧光显微镜，并在2010-2015年间连续获得高新技术企业认证，陆续推出旗下多款研究级荧光显微镜。本期“创新100 ”特别对话明美光电，带大家了解这家“潜心躬耕十余载，立志光大国产‘器’”的创新光学显微镜企业。张春旺 总经理 广州市明美光电技术有限公司仪器信息网：公司主推的产品及型号是什么，产品/技术可应用于哪些领域，有哪些典型用户，解决了什么样的实际问题？ 张春旺：明美光电聚焦在中高端的荧光显微镜领域，解决细胞生物学等生命科学研究以及FISH荧光原位杂交癌症检测等医疗领域的需要，同时还有应用于高校、疾控、养殖、金相、工业等领域的产品。比如:电动荧光显微镜MF53-N/MF43-N、研究级荧光显微镜MZX81/MF52-N，具有成像质量高、扩展性能强、简单易用的优势；还有数字切片扫描系统，既是研究级荧光显微镜，也是高速自动化切片扫描仪，一机两用，性能强大。数字切片扫描系统在显微镜配套的相机和光源领域，显微镜四大品牌的高端产品依然强势，但受限于成本，很多实验室还会选择一些中低端产品，使用效果或受到一定影响。明美光电的MSH12/MSX11/MSX2/MS60/MC50-S多款高性能CMOS显微镜相机，覆盖高像素和高灵敏度等不同应用需求，让客户以更低成本实现了理想的成像效果。如同田忌赛马，国产“上等马”对进口“中等马”，便可更胜一筹。MG-120/MG-100/MG-200多款LED显微镜光源，可以搭配徕卡DM2500等四大品牌显微镜，除了寿命可达传统汞灯等热光源的数十倍，还能做到即开即用、无需校准，可极大降低实验人员等待光源预热的几十分钟耗时，并显著降低实验室维护荧光显微镜带来的人力成本，对于客户来说极大提升了效率。四通道光源MG-120无论是荧光显微镜，还是相机和光源，明美光电在国内都有很多典型用户。华中科技大学同济医学院生殖健康研究所章慧平教授课题组所发表的论文“Cardiac developmental toxicity and transcriptome analyses of zebrafish(Danio rerio) embryos exposed to Mancozeb”，揭示了代森锌锰(MZ)暴露诱导斑马鱼心脏发育损伤的分子机制，该研究需要用到荧光体视显微镜看斑马鱼和荧光正置显微镜看斑马鱼切片，如果选择进口品牌，预算仅能够购买一台设备，而选择明美光电则可以两台设备备齐。最终课题组使用了明美光电的研究级正置荧光显微镜MF43-N和研究级荧光体视显微镜MZX81，并对明美光电LED荧光显微镜的易用性和荧光效果表示十分满意。此外，北京大学、清华大学、中国科学技术大学、中南大学、中国疾控病毒防控所、广药白云山制药总厂、南京航天科技研究所等都是明美光电的用户。仪器信息网：与国内外同类型产品相比，您认为公司的主要竞争优势有哪些，增长点在哪里？张春旺：明美光电的主要优势在于荧光成像领域，包括LED荧光显微镜、电动荧光显微镜、荧光光源、荧光附件和高灵敏度相机。明美光电已有非常深厚的积累，因而在产品适配度、方案整合度和使用体验等方面更有优势。比如数显荧光模块，我们已经做到了一个模块有三色甚至四色通道，模块自带屏幕显示波段和光强，自带切换机构和无级调节机构，无需外接控制箱和光源灯箱，而许多同行只能做到一个模块单色或者双色，甚至有些像传统荧光光源一样要外接控制箱。此外，明美光电还在电动化、智能化整合上进行创新，已有纳米级高精度XYZ三轴电动荧光显微镜和具备切片自动扫描功能的数字切片扫描系统，性能可比肩进口品牌，且具有更强的价格优势。除了产品实力，明美光电还具有企业实力。作为一家国家高新技术企业，公司连续11年获守合同重信用企业认证，已通过ISO9001管理体系认证，拥有近百个专利、软著，被认定为广东省显微成像工程技术研究中心。在全国20多个城市均设有服务网点，派驻专业工程师为客户提供完善服务，服务信得过。2021年，国家明确要求医院等机构在一定条件下须采购国产显微镜，这说明国产替代进口的进程已经拉开帷幕，未来还将加速，这对国产企业来说是重大的增长点和利好。未来，明美光电将继续强化LED荧光成像方面的优势，推出更加自动化、智能化的产品，以满足更多客户高端的荧光成像需求。如超高分辨率的成像，以往用户主要购买进口的共聚焦显微镜，未来或替换为明美光电新研发的新型超高分辨率荧光成像产品！仪器信息网：请介绍贵公司当前规模，研发人员和研发投入各有多少，与哪些单位之间有合作？张春旺：明美光电当前全职员工近百人，其中约1/4是研发人员，每年研发投入占年利润的30%以上，以MG-100等LED荧光光源产品类目为例，总研发投入已经达到百万级别。此外，我们还与华南师范大学、暨南大学等单位保持紧密合作，是华南师范大学光学工程合作的硕士联合培养基地、广州医科大学生物工程实习基地，联合研发新型超高分辨率显微镜等产品，目前已有成功的工程样机可以进行超高分辨率观察，产品还在完善中。仪器信息网：贵公司下一步在市场和产品方面有何具体计划?张春旺：明美光电将继续集中力量发展LED荧光相关的产品，同时关注细胞生物学相关领域的进展。前者我们有四通道光源MG-120和液冷光源MG-200，效率、寿命和智能化比以往的宽光谱多通道LED荧光光源MG-100有显著提升，且可以高效接入光纤。后者我们近年推出了如活细胞成像仪MCS11、细胞工厂显微镜MI52-CF和多层细胞工厂成像仪MCF400等针对活细胞成像和新型细胞工厂培养皿的产品。目前还有更紧凑而强大的相关产品正在研发中。仪器信息网：如何看待国产科学仪器的发展前景，未来还有哪些机会值得关注？张春旺：随着国家对自主化创新的要求越来越高，国产仪器将会更大范围取代进口仪器，显微镜看似小众，可是应用到很多领域，做好国产显微镜其实是一个艰难的提升过程，我们希望大家一起努力。仪器信息网：企业当前面临的最大困难或挑战是什么，希望借助“创新100”获得怎样的资源或帮助?张春旺：创新需要大量的资金投入、人员的持续努力和企业的厚积薄发。一个LED荧光光源，看似简单，却是明美光电投入数百万资金、花费几十年研发积累打造的。一个内部结构的小细节，看似不起眼，却是我们调研很多用户、理论分析和实践经验总结的成果。现在市场上有很多明美光电的模仿者，参考我们的设计做方案，又不理解内部细节由来，擅自修改并自以为是完善，结果产品出现问题，不仅影响他们自己的品牌，还可能让客户对国产仪器产品产生总体性质疑，对明美光电也是一种伤害。所以我们需要站出来、喊出来，让大家知道，明美光电不只是做显微镜相机，还在LED荧光显微镜领域做了非常多工作，不仅有自己的研究级荧光显微镜，还有帮助客户升级成荧光显微镜的各种产品和方案。我们希望通过“创新100”让客户了解我们的努力，并且收获更高质量的产品和更良好的体验，建立对国产仪器更强的信心。

光学显微镜至今已有三百多年的历史，从观察细胞的初代显微镜发展到如今打破分辨率极限的超分辨显微镜。近年来，生命科学领域蓬勃发展，对显微成像技术不断产生新的需求，光学显微镜不断向更高分辨率、快速成像、3D成像等高端技术方向发展。 我国高端光学显微镜市场长期处于被国外产品垄断的局面，许多关键核心部件依赖进口。令人欣喜的是，近五年来，市场上涌现出多种国产高端光学显微镜，包括超分辨显微镜、双光子显微镜、共聚焦显微镜、光片显微镜等，逐渐打破当前市场格局。基于此，仪器信息网特别制作“破局：国产高端光学显微镜技术‘多点开花’” 专题，并向国产光学显微镜企业广泛征稿（投稿邮箱：lizk@instrument.com.cn），了解各企业主要高端光学显微镜产品技术特点和发展进程。本篇为宁波力显智能科技有限公司供稿，公司主要产品为INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜，其采用的STORM技术是目前国内鲜少有的超分辨技术类型。撰稿人：宁波力显智能科技有限公司副总经理张猛博士人类的历史，也是一部工具的历史。人类发展的历程就是关于如何对世界了解的更多，将人类生活变的更好更先进的历程。从旧石器时代，原始人拿起第一块石头当作工具开始，就开启了用工具进行未知世界探索和创造性改变的历程。从古至今，人类都是工具发明和使用的种族，新工具的问世也反哺人类的成长和进步，让人类一次次突破原有认知边界看到更多的未知，解决更多的问题，取得更多的成就。显微镜，正是一项帮助人类认识微观世界从而改变世界的革命性工具，也是人类探索微观世界不可缺少的工具。显微镜问世之前，人类仅可用感官来把握世界，所能认识到最小世界就是“目所能及”的常规世界，人的肉眼仅能分辨约0.1毫米尺度的物体，因而相关科学的发展缓慢。当罗伯特胡克使用显微镜观察到软木塞上的“小室”，并将其命名为细胞时，可能还没有意识到他这次实践将为人类开启微观世界的大门。人类对未知领域无限的好奇心是推动科学技术前进的动力之一，为了解析关乎生命基本结构，回答有关物质与生命等基本问题，为此人类不断开发出更为精密、分辨率更高的显微镜来探寻这些问题的答案。经过400多年的发展，近几年国际上出现了超高分辨率显微镜这一工具，一经面世就引起了众多科学家的关注和极大兴趣。那么什么是超高分辨率显微镜，为什么它能让科学家如此感兴趣呢？我们一起往下看。超高分辨率显微镜的诞生，是生命科学史上的一座里程碑简单的讲，超高分辨率显微技术是通过应用一系列物理原理、化学机制和算法“突破”了光学衍射极限，把光学显微镜的分辨率提高了几十倍，使得人类能在200nm以下以前所未有的视角观察生物微观世界的技术，具有超高分辨成像技术和实现超高分辨率成像能力的显微镜就是“超高分辨率显微镜”。那么什么是光学衍射极限呢？所谓光学衍射极限，是1873年德国科学家恩斯特阿贝提出的，由于光是一种电磁波，存在衍射，一个被观测的点经过光学系统成像后，不可能得到理想的点，而是一个衍射像，每个物点就像一个弥散的斑，如果这两个点靠得很近（小于可见光波长大约一半，约200nm），弥散斑就叠加在一起，看到的就只能是一团模糊的图像，也就无法清晰观测到衍射极限以下物体的微观空间结构。并且光学衍射极限此前长期被认为是限制光学显微镜技术通向更微观的“拦路虎”和“绊脚石”，甚至被科学界一度认为是无法突破或绕开的。直到2000年，几位世界知名科学家先后发明了几种不同技术路线的的超高分辨率显微技术。其中，Stefan Hell、Eric Betzig和W.E. Moerner三位科学家就是因其在超高分辨率显微成像技术领域的突出贡献，获得了2014年诺贝尔化学奖。至此，人类才得以突破光学衍射极限这一横亘在前、不可逾越的“大山”，实现了200nm以下超高分辨率显微成像，以光学的方法观测到纳米尺度世界的真实样貌。超高分辨率显微镜可用来研究分子定位与空间分布、分子相互作用、分子复合物的构成，并可实现分子的计数。除具有200nm以下卓越分辨率性能外，对生命样品结构也可进行精准成像定位，还具备对活体细胞进行微观观察的可能性，对于生物、生命科学、医药、医学等的领域都有着重要意义，因此吸引了全球科学家的持续研究和关注。通常来说，超高分辨率显微镜主要有两大类技术策略，一类是通过特定模式照明对分子受激荧光差异化调制实现超高分辨率成像。代表产品有受激发射光耗损显微镜(Stimulated Emission Depletion, STED)和结构光照明显微镜(Structured Illumination Microscopy, SIM)。另一类，是利用荧光分子的“开关”特性，使其随机闪烁，从而能够对单个分子分别记录，实现超高分辨率成像。随机光学重构显微镜（Stochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM）就是这类技术路线的代表。第一大类中，STED及其衍生都是利用“甜甜圈”状的空心光束来修饰位于中间激发光的点扩散函数（Point Spread Function, PSF），从而达到直接超分辨成像的目的。而SIM则是利用了结构光照明，以获得包含样本的结构信息的干涉图案“摩尔条纹”，加上后期的图像重构，达到超分辨成像的目的。第二大类中，STORM是利用了荧光染料分子“光控开关”（photo-switchable）性质，达到在一个衍射极限空间内（200~300 nm）随机“点亮”单个荧光分子并进行高精度定位的目的。既然叫超高分辨率显微镜，最为重要的就是对空间分辨率的提升。其实无论哪一类技术，理论上空间分辨率都是可以实现无穷小，但是受限于样本、荧光染料特性、标记密度、激发光效率等原因，实际拍摄中能实现的空间分辨率是几十纳米。从遍地洋货到国货崛起众所周知，高端显微镜市场被“洋货”所长期垄断，不仅在国外如此，在中国也是如此，国货“芳踪难觅”，这对于我们这样一个大国来说可算是“一言难尽”。当然，也有令人感到振奋的信息，那就是在超高分辨率显微镜这个细分领域，除了“洋货”最近也已见到了国货产品的身影。宁波力显智能科技有限公司（INVIEW）的超高分辨率显微镜产品INVIEW iSTORM就是一款国产超高分辨率显微产品。宁波力显智能科技有限公司是专业从事超高分辨率显微技术和产品研发的科技企业，依托复旦大学的自动控制、新一代信息技术及香港科技大学的生物、光学、图像处理等的技术，拥有光学、生物、自控、机械、信息技术等多领域交叉学科技术团队，将2014年诺贝尔化学奖得奖技术产业化，推出了INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品，以帮助人类以前所未有的视角观察微观世界，突破极限，见所未见。INVIEW iSTORM超高分辨率显微镜产品采用dSTORM技术路线，具有20nm超高分辨率、2-3通道同时成像、界面友好、简单易用、系统稳定性好、环境适应性高等的特点。技术先进，20nm超高分辨率，3D成像采用STORM随机光学重构技术，加入柱面镜设计，在XY轴分辨率达20nm、Z轴分辨率达50nm，具备3D成像功能。多通道同时成像光路设计，稳定性高采用专有的多通道同时成像的光路设计，提供稳定的光路。自主开发的成像分光光路，可保证通道间的光学路径相对独立，使得样品发出的荧光最大效率地被探测器接收，最大限度降低通道间的串扰。并配合以最佳染料方案和最佳成像缓冲液配方，以多通道同时成像的方式，在几秒到十几分钟的时间范围内实现20nm的超高分辨率成像。物理样品锁定设计，锁定精度1nm采用纳米级实时动态锁定技术，以实时物理补偿方式纠正样品漂移，无需预热，即开即用，操作简便，免受如气流、温度变化、噪音、机械振动等的环对样品位置的影响，在高楼层、嘈杂、震动、常温常态的环境下也能稳定成像，因而具有高效、简便、对环境适应性好的特性，友好易用。 “傻瓜式”操作，易学易用软件集成了多种成像算法，并在采集数据时实时呈现超高分辨图像重构结果和详细参数，“所见即所需”，操作流程化，简单易用。具有拍摄过程简单易用、参数优化实时透明、超分辨图像实时重构、自动化用户数据管理、图像数据后分析功能等五大特点。此外，经过优化的样本制备方案更易于实验人员的掌握和实际操作。即便是技术新手，经过简单的技术讲解，2个小时以内就可操控系统并获得理想的超分辨率成像结果。以上，INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品所具备的综合特点和优势，使得它能够帮助到更多科学家进行衍射极限尺度以下的生物分子组织与相互作用等的尖端科学研究。另外，值得一提的是，INVIEW iSTORM产品还以优异的光路、较低强度的照明、多通道同时成像所支持的较短成像时间等的综合性能，结合合适的荧光探针及根据探针特性调整的探测器拍照频率等，实现活细胞的超高分辨率成像，这将更大程度上帮助到科学家在生物学基本问题与机制上的科学研究。随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度，传统的科研手段已经不能完全胜任，没有高端科研仪器，要想做出重大原始创新科研成果很困难。力显智能科技将继续立足于超高分辨率显微镜技术研究及产品开发，不断推出新技术、新品，从而推动高端显微技术在中国的产业化和应用，努力为我国生命科学、医学、药学等领域的科学研究提供强大助力。INVIEW iSTORM超高分辨率显微产品超高分辨率显微技术的未来可期作为一种新兴荧光显微成像技术，超高分辨率显微成像正受到科学家们的广泛关注，实验室中不断产生着振奋人心的数据。围绕着超高分辨率核心，主要研究方向为不断提高显微镜成像性能，使其分辨率更高，成像速度更快，成像深度更深，视野范围更大，及更低的光毒性光漂白。而我们也可以清晰的看到，由于不同的超高分辨率成像技术提升分辨率的技术路径差异，很难有“面面俱到”的技术可以满足差异化样品的全部成像需求，“精准成像”，也就是针对不同的样品特点，而选择最适合这类样品的显微成像技术，是进行生命科学等领域研究的最优解，这也促使生物，光学，算法，图像处理等领域的研究人员不断深入跨学科合作，共同探索生命的奥秘。即便有了更快、更高、更深、范围更大，更低光毒性光漂白的超高分辨率显微镜，扩展应用仍有诸多挑战。细胞内有成千上万的转录本，有数以万计的蛋白分子。超高分辨率显微镜能否用来实现组学水平的多分子检测？能够找到或开发出足够多样的荧光染料以匹配更多分子吗？或者能找到奇方妙法可以实现多重、多轮检测吗？ 能否开发出新型的荧光染料，使其具有更高的光子预算，更好的光稳定性、光激活、光开关以及转换速率等特性；研制更快更灵敏的光子探测器、输出功率更高的激光器；更稳定、高效、智能的光学系统；更加高效的算法以及不同超高技术路线的联合应用；开发组学水平的多重检测方法等等，正有许多的科学家、研究者们正在进行着有益的尝试。相信未来超高分辨率技术应可应用于实现细胞内的原位测序、原位转录组与蛋白质组分析，并最终获得全景的、多组学、全时空细胞全部分子组织及相互作用图像，真正实现分子生物学与细胞生物学的新融合，让人类有更全面、更精细的视角来理解生命的基本分子组织及其运行的基本机制！超高分辨率技术和产品应用前景巨大，未来可期，令人振奋！

2009年7月，据俄罗斯《纽带》网报道，一个国际性研究小组日前成功研制出了一种可用于生产“透视”摄像机的新技术。这项技术的基础是一种纳米级的电子管，借助它，摄像机将能够在一、二十米外看到隐藏在衣服下的武器、装饰品和其他物品。这种“透视”摄像机被称为太赫兹摄像机，其神奇的透视效果是通过接收物体辐射出的频率在0.1至10太赫兹范围内的电磁波而获得的。所谓太赫兹波是指频率在 0.1至10太赫兹范围内的电磁波，在电磁波谱上位于微波和红外线之间。 　　这种频率的电磁波具有较强的穿透能力，可以非常容易地穿过纸张、塑料、棉布和各种 衣物。所有人和物体都会放射出自然的低水平的电磁辐射，但它们发出的波的信号是不同的。借助物质的这一特性，通过特殊的接收设备便能够绘制出物体的形状。 　　与 X射线、毫米波、红外光等类似，太赫兹波也可以成像，但它具有穿透力强、清晰度高、辐射量小的特点。太赫兹波的另一大专长就是辨别物体的化学性质，它甚至 能分辨出被检查物是爆炸物还是药品。除在反恐方面的应用之外，太赫兹波在物理学、医学成像、通讯等方面都具有重大的应用前景。 　　科学家们指出，通过获取太赫兹电磁波来成像的设备不但可用来诊断疾病，还可用于制作监测武器和各种违禁品的安检设备。 　　虽然研究人员早在上世纪90年代便认识到太赫兹波的存在，并认为可借助纳米级的电子管接收到它们。但这一想法直到不久前才真正地成为现实。在科学家们的不懈努力下，一种基于纳米电子管的透视摄像机终于问世。 　　至于制作投射摄像机的成本，科学家们指出，在实现大规模生产的情况下，这种太赫兹成像设备的价格将不会很高，而且，其还能够在常温下工作。

2017年9月17日，**四届高分辨率对地观测学术年会在武汉大学隆重开幕。来自国内外高校、科研院所、企业单位的7位院士以及1200余名代表、学生参加了会议。北京欧普特科技有限公司一如既往的积极参与了此次行业年度盛会。本届年会由高分辨率对地观测系统重大专项管理办公室、中国科学院重大科技任务局、中国航天科技集团公司宇航部、中国航天科工集团公司空间工程部、中国测绘学会摄影测量与遥感专业委员会联合主办，由武汉大学、国防科技大学、中国航天科工集团**四研究院共同承办；以“精致为用”为主题，集中体现了高分专项“**探测、精细处理、精准应用、精益求精”的宗旨与追求，充分代表了我国高分辨率对地观测的发展方向及战略需求。高分学术年会作为国内高分辨率对地观测领域的年度盛会，汇集了本领域的顶尖专家和行业用户，持续聚焦军民融合、一带一路、成果转化等政策和技术热点，充分研讨高分新思想、新技术、新方法、新发展，有力推动了高分体制机制和技术创新以及产业升级，显著提升了高分专项的品牌效益。北京欧普特科技有限公司作为二十年光谱仪器行业的开拓者与引领者，始终坚持我们的创业初衷，不断为国内广大客户引进推广国外**先进的光谱类光学仪器与技术，并凭借我司从业多年来所累积的丰富经验以及与各大科研院所多年来真诚合作所建立的良好合作关系，同时设身处地的与我国用户的实际科研与生产需求相结合，自主研发了一系列与我司销售的光谱类仪器配套的软件、系统与解决方案，从而做到更专业系统的满足客户的使用要求、更周到细致的为广大新老提供售前与售后服务。北京欧普特科技有限公司，竭诚期待与您的合作。

p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 在本次服贸会的国别和省区市展区，北京、天津、河北设立了京津冀联合展区，展览面积300平方米，16家参展企业以各自的案例展示出一个共同的主题：京津冀协同发展。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/76b32d3f-1aa2-444e-aa43-8ee14cc1b6f5.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px display: block width: 600px height: 801px " width=" 600" height=" 801" border=" 0" vspace=" 0" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 比如，北京数字光芯科技有限公司的展台就带来了由京津冀三地多家单位共同完成的多款数字光场芯片产品。其中，完成于今年8月的4800万像素硅基液晶数字光场芯片，是目前世界分辨率最高的硅基液晶芯片。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/522bfdc5-c3be-4298-967f-9d9aa540ac95.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 2.png" alt=" 2.png" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 北京数字光芯科技有限公司首席执行官孙雷介绍，数字光场芯片是可通过计算机数字信号控制形成任意光场图形的芯片的统称，可以帮助人类通过信息技术实现任意所需的光场。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/a6761571-3c16-49f7-b3d1-f1edd219a357.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 3.jpeg" alt=" 3.jpeg" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 数字光场芯片广泛应用于工业和民用领域的各个方面，在电影、投影仪、激光电视、智能车灯、虚拟现实、印刷打印、光固化3D打印、PCB电路板曝光、芯片光刻等领域起着重要的作用。孙雷解释，“比如手机里面所有的芯片、所有的电路板都是靠光场来形成线条。包括屏幕的显示，指纹的识别，摄像头的应用，事实上都是图案化的晶体管和图案化的光场。手机的上千个零部件里，可能只有电池和机壳不需要光场。” /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) " img class=" large" data-loadfunc=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/6df5694e-34e6-462c-b2fc-25e8357d17eb.jpg" data-loaded=" 0" style=" border: 0px width: 600px display: block " title=" 4.jpeg" alt=" 4.jpeg" / /div p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 刚刚完成的4800万像素硅基液晶数字光场芯片，可对4800万个像素进行独立控制。将原硅基液晶芯片单芯片分辨率世界纪录由983万像素提高了4.8倍，达到4800万像素。同时也是我国首款工业数字光场芯片，在研发过程中各研发机构协同创新，实现了自主设计、自主流片、自主测试、自主封装、自主集成并掌握了100%的知识产权。 /span /p p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 数字光芯片技术升级的意义在哪儿呢？孙雷说，数字光芯片的进步或将带来新的“数字革命”，实现电子和芯片领域的完全数字化制造。“在民用显示领域，可以为大家提供更高分辨率的电影投影画面、虚拟现实效果。现在的虚拟现实技术在应用时，经常会出现模糊、卡顿、‘纱窗’现象、‘马赛克’现象等，而当我们有了更高的分辨率，这些问题都会得到改善。”而该芯片量产后，还将广泛应用于工业数字曝光领域，如光固化3D打印、PCB数字曝光、数字光刻等领域。 /span /p p style=" padding: 0px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em margin-top: 5px line-height: 1.5em margin-bottom: 5px " span class=" bjh-p" 孙雷谈到，我国每年进口数字光场芯片总额超过100亿人民币。目前我国数字光场芯片在民用市场和工业领域都主要来自进口，“工业数字光场芯片将成为我国智能制造行业核心技术攻关的核心战场之一。” /span /p

近日，华中科技大学光学与电子信息学院教授和团队， 通过获取光场相位信息，实现了 256 万亿帧/秒的拍照帧率，借此造出目前世界上最快的光场摄像机之一。图 | 李政言（来源“”）在评审相关论文时，一位激光脉冲时空测量领域的专家表示，该课题组制作的超快光场摄像机是领域内多年来极度渴望的仪器和技术。在应用前景上，表示：“我们期待超快光场摄像机在两方面取得应用，一方面是服务大型激光装置，另一方面是服务工业应用。”就大型激光装置来说，面向高能量密度物理、强场物理等前沿科学和能源、以及国防安全等战略应用的需求，中国、欧洲、和美国都已建设了一批超大能量脉冲激光装置。然而，这类装置重复频率极低。并且，巨大的光束口径导致激光脉冲光场存在复杂的时空耦合。因此，需要先进的光场时空诊断设备，引导激光装置进行优化，并为物理实验的理论分析和数值仿真，提供初始输入激光信息。就工业应用来说，激光精密加工有两个趋势，一是超快化甚至飞秒化，即使用飞秒激光作为光源，借此实现冷加工并提高精度；二是智能化，即以在线方式观测材料的特性，并对激光参数做出调整。所以，通过安装超快光场摄像机模块，有望让激光精密加工设备长出一只“眼睛”，也即通过实时采集探针光信号、以及观测材料超快时间尺度相应，来对加工工艺做出动态优化。（来源：Light: Science & Applications）以较低成本实现极高的时间分辨率尽管成果很新，但是背景很“旧”，这要从 144 年前说起。1878 年，美国摄影师埃德沃德迈布里奇（Eadweard Muybridge）使用安置在赛道上的 12 台照相机，来拍摄奔跑的赛马。借此证明马在奔跑时会四个蹄子同时离地，解决了几个世纪以来画家和艺术家的困惑，并给电影发明带来了灵感。时隔一百多年，2018 年诺贝尔物理学奖部分授予杰哈莫罗（）和唐娜斯特里克兰（）这两位科学家，以对他们发明的高功率超快激光的啁啾脉冲放大技术（Chirped Pulse Amplification, CPA）做出表彰。在激光精密加工、近视的激光视力矫正、惯性约束核聚变等高功率超快激光的应用中，每一个超快激光脉冲仿佛一匹光速奔跑的“赛马”，在各类物质的“赛道”上穿行时。对于激光脉冲和物质特性在极短时间内的演化现象，人们同样充满好奇，希望像迈布里奇那样为激光与物质相互作用的过程“拍摄电影”。（来源：Light: Science & Applications）基于此，制作了这台超快光场摄像机 。在超快光学领域中，它能为激光脉冲和激光照射的物质“拍摄电影”，并同时具有空间分辨和时间分辨的单发测量能力。几十年来，尽管在超快光学领域出现了大量时间分辨测量技术，但多数方法主要测量不同时刻下某个物理量的演化，普遍缺少空间分辨能力；要么得让激光脉冲的“赛马”多次跑过物质“赛道”进行重复测量。而超快光场摄像机只需激光脉冲一次性地作用于物质，它记录的是光速飞行的激光脉冲通过某个特定位置时，位于这一位置光场的二维空间分布。这样，人们就能一次性得到激光脉冲三维时空分布的“电影”。而实现单发光场摄像的难点在于，如何使用常规照相机的等二维阵列式探测器，来一次性地记录三维数据。研究中，该团队借鉴了压缩感知概念，在前人光学压缩成像技术的基础上，将待测光场的三维信息“压缩”到二维探测器上并进行一次性采集，从而实现了摄像机的功能。此外，不同于一般摄像机或探测器记录的是光强度信息，超快光场摄像机的记录包括振幅和相位信息在内的“光场”信息。对于表征超快激光脉冲来说，获取光场信息是非常重要的，它既决定着激光脉冲中各个颜色成分的时间先后关系，还决定着影响聚焦和成像质量的空间波前分布。另外，在对激光照射物质的探测过程中，获取探针光束的完整振幅和相位信息，可以帮助人们完整了解物质不同位置的光学性质，同时获取折射率、吸收率等重要参数的空间分布。该成果的另一亮点在于，超快光场摄像机以较低的成本，实现了极高的时间分辨率或“电影”帧率。日常生活中，我们观看的电影帧率一般为 24 帧/秒，最高可以达到 120 帧/秒，仅能满足人眼视觉暂留效应的要求。而团队的超快光场摄像机，记录的是光速飞行的超快激光脉冲的“赛马”过程，即在各类物质“赛道”上奔跑的过程，需要观测飞秒（10 -15 秒）时间尺度内发生的事件，所需的帧率在万亿帧/秒量级。近日，相关论文以《单次压缩光场形貌》（）为题发表在 Light: Science & Applications 上，唐浩程和门庭为共同第一作者，担任通讯作者 [1]。图 | 相关论文（来源：Light: Science & Applications）为超快时间尺度内发生的任意事件拍摄电影据介绍，课题组的目标是为超快时间尺度内发生的任意事件“拍摄电影”。这项工作最早要追溯到十四年前读博期间。他说：“2008年 8 月开始我到美国德克萨斯大学奥斯丁分校读博士，第一次见到导师 教授他就给我指派了博士论文课题：为超高强度超短激光脉冲在等离子体中激发的光速传播的尾波‘拍摄电影’，这样就可以对基于等离子体尾波的新一代桌面型电子加速器提供实时诊断。”这是一个挑战性极高的课题，经过六年的努力，只能部分地解决这一问题。例如，在测量技术方面，他和当时的所在团队发展了一种基于多束探针光和断层成像技术（tomography）的方法，可以为光速飞行的折射率结构拍摄“电影”[2]，并被 Nat. Phot. 以 News & Views 文章的形式再次进行报道。后来，他还观测到了等离子体尾波纵向结构的演化规律 [3]。然而，为激光驱动的等离子体尾波“拍摄电影”的梦想一直没能实现，主要难点在于无法在单发条件下，用二维探测器记录三维数据信息。2014 年，的合作者 （现为加拿大魁北克大学应用计算成像实验室教授），发表了基于压缩感知概念的超快照相技术的论文 [4]，对前者解决等离子体尾波电影拍摄中遇到的维度问题，带来了极大启发。然而，超快压缩照相技术获得的是光场的强度时空分布信息。另一方面，等离子体尾波主要调制探测激光的相位。那么，如何使用超快压缩照相技术来同时测量包含振幅和相位的光场信息，就成为亟待解决的问题。同时，这也是研究基于压缩感知的超快光场摄像机的问题来源。2017 年，回国入职华中科技大学，经过前期实验室建设和武汉疫情，他和团队终于在 2020 年秋季，开始了针对超快光场摄像机的研究。（来源：Light: Science & Applications）“研究早期充满了挣扎，一方面我们需要反复试错以完成实验系统光学设计和成像质量的不断优化，另一方面激光光场高光谱图像的压缩感知重构技术以及相关算法，对我们来说是新事物，需要不断积累经验。”他说。在这过程中，非常感谢负责具体实验和数据处理工作的研究生唐浩程和门庭，以及 教授和他的学生 Xianglei Liu。他继续说道：“唐浩程和门庭当时是刚刚入学的一年级研究生，面对陡峭的学习曲线虽然也曾抱怨这个课题‘就像要去五金店里翻找一些零件组装成一部汽车’，但凭借扎实的理论实验基础和顽强的毅力，以及合作者在压缩照相重构算法方面的有力支持，终于克服了种种困难。”到 2021 年秋，他们终于能以较好的可靠性，实现飞秒激光脉冲的超快光场摄像机，并利用它对光速飞行的激光等离子体电离前沿进行表征测量。（来源：Light: Science & Applications）然而，对于超快光场摄像机的探索并未结束。因为，为等离子体尾波“拍摄电影”的梦想并未实现。“也许我们已经找到更好的途径，离目标更近了一些，但仍需要朝着既定方向努力工作。进入 2022 年，我们继续进行超快光场摄像机相关的研究，并取得了一些进展，主要体现在进一步提高系统稳定性和可靠性、获取更全面的矢量光场信息、探索更多的超快光场摄像机应用等。”表示。如今，2022 年即将迎来尾声。对于更久之后的规划，他表示：其一，将进一步完善超快光场摄像机技术。目前的方法基于标量光场的假设，只测量了待测光场的振幅和相位信息。但是，实际的光场具有矢量形态的电 磁波，这时面对待测光场的偏振态以及矢量特征，就得做出完整的测量。其二，他计划完成一些基于超快光场摄像机的典型泵浦-探测实验。泵浦-探测实验，是探索物质超快时间尺度属性的有力工具。因此，他希望使用超快光场摄像机，来为探针光拍摄光场“电影”。其三，他也打算实现一些基于超快光场摄像机的应用。基于此，希望与领域内专家展开更多合作。尤其是在大型激光科学装置上，他期待能研发出一种实用的、小型化的超快激光光场时空表征仪器。而在工业应用方面，他将继续耕耘于为未来的超快激光加工设备配备一双“眼睛”，从而实现基于材料特性实时观测的智能加工。参考资料：1.Tang, H., Men, T., Liu, X. et al. Single-shot compressed optical field topography. Light Sci Appl 11, 244 (2022). https://doi.org/10.1038/s41377-022-00935-02.Z. Li, et al., Nat. Commun. (2014) 5, 30853.Z. Li et al., Phys. Rev. Lett.(2014) 113, 0850014.L. Gao, J. Liang et al., Nature (2014) 516, 74–77

近日，为了提高医院医疗水平，进一步规划和凝练医疗方向，深州市人民医院对小鼠细胞的观察效果提出了更高的要求。明美专业工程师经过详细的沟通了解，针对博士的特殊需求，为其推荐了明美生物倒置显微镜mi52搭配研究级1250万高像素显微数码相机msx2的组合方案，并免费提供专业的样机演示服务，展现了明美在显微成像领域的专业素养。此次项目中，博士需要观察的是小鼠细胞中的贴壁细胞，这种细胞在培养过程中，必须有可以贴附的支持物表面，其依靠自身分泌或培养基中的贴附因子才能在该表面生长增殖，因此，对观察使用的显微成像产品要求极高。通过明美专业工程师的多次沟通，以及产品推荐使用，最终选定使用明美生物倒置显微镜mi52搭配研究级显微数码相机msx2来进行观察研究。msx2是明美最新研发的1250万高像素科研级数字相机，采用1英寸大靶面高性能的成像芯片，设计usb3.0数据传输接口，具有高分辨率、颜色还原准确和高灵敏度的特点，其优秀的色彩表现，是液基细胞分析、免疫组化、骨髓细胞分析等对颜色要求高的病理诊断的理想工具。此外在明暗场、相衬、偏光、dic、荧光成像等领域同样表现出色。下图为使用明美生物倒置显微镜mi52与研究级显微数码相机msx2、ms60进行观察： 下图为明美生物倒置显微镜mi52与研究级显微数码相机ms60镜头下的小鼠细胞图片： 下图为明美生物倒置显微镜mi52与研究级显微数码相机msx2镜头下的小鼠细胞图片： 使用机型：明美生物倒置显微镜mi52 研究级显微数码相机msx2。

教科书上的化学反应均以单分子形式进行概念描述，但实验中得到的却是大量分子的平均结果。一瓶380毫升的水，约含有10的25次方个水分子，投入金属钠会产生激烈的反应。不妨试想，宏观可见的化学现象，具体到单个分子是怎样的表现?　　单分子实验是从本质出发解决许多基础科学问题的重要途径之一。近年来，虽已有单分子荧光显微镜技术，冷冻单分子电镜技术等诺贝尔奖级别的成果问世，观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应仍是科学家面对的长期挑战。　　8月11日，浙江大学化学系冯建东研究员团队在国际顶级期刊《自然》发表封面文章。浙大团队以电致化学发光反应为研究对象，发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并实现了超高时空分辨成像。该技术可实现更清晰的微观结构和细胞图像，在化学成像和生物成像领域具有重要应用价值。　　捕获分子发光信号 1秒内连拍上千张图片　　电致化学发光，是指具有发光活性的物质在电极表面通过化学反应实现发光的形式，可令分子产生光信号，在体外免疫诊断、成像分析等领域已有应用。　　“在溶液体系还难以开展单分子化学反应的直接光学捕捉。”冯建东介绍，单分子化学反应伴随的光、电、磁信号变化非常微弱，而且化学反应过程和位置具有随机性，很难控制和追踪。　　如何实现微弱乃至单分子水平电致化学发光信号的测量和成像?如何在电致化学发光成像领域实现突破光学衍射极限的超高时空分辨率成像，即超分辨电致化学发光成像?3年来，冯建东团队致力于这两大难题的研究，通过联用自制的具有皮安水平电流检出能力的电化学测量系统以及宽场超分辨光学显微镜，搭建了一套高效的电致化学发光控制、测量和成像系统。　　“团队通过搭建灵敏的探测系统，将电压施加、电流测量、光学成像同步起来，通过时空孤立捕获到了单分子反应后产生的发光信号。” 论文第一作者、浙大化学系博士生董金润介绍。　　从空间上，研究团队通过不断稀释，控制溶液中的分子浓度实现单分子空间隔离。时间上，通过快速照片采集，最快在1秒内拍摄1300张，消除邻近分子间的相互干扰。　　利用这套光电控制和测量平台，团队首次实现单分子电致化学发光信号的空间成像，其成像特点在于无需借助外界光源，可在暗室操作。　　多重曝光合成叠加 实现纳米级超高分辨率　　现如今，传统光学显微镜在数百纳米以上的尺度工作，而高分辨电镜和扫描探针显微镜则可以揭示原子尺度。“但能够用于原位、动态和溶液体系观测几个纳米到上百纳米这一尺度范围的技术非常有限。”冯建东提到，主要在于受到光的衍射极限限制，光学成像分辨力不足，即相邻很近的两个点难以分辨。　　为此，冯建东团队在获取单分子信号图像基础上，着手研究电致化学发光的超分辨成像。受到超分辨荧光显微镜技术的启发，研究团队利用通过空间分子反应定位的光学重构方法进行成像。　　“好比人们夜晚抬头看星星，可以通过星星的‘闪烁’将离得很近的两颗星星区分开一样。”冯建东介绍，技术原理即通过空间上的发光位置定位，再把每一帧孤立分子反应位置信息叠加起来，就能构建出化学反应位点的“星座”。　　为验证这一成像方法的可行性以及定位算法的准确性，研究团队通过精密加工的方法，在电极表面制造了一个条纹图案作为已知成像模板，并进行对比成像，条纹间隔为几百个纳米。　　记者看到，该微纳结构的单分子电致化学发光成像与电镜成像结果高度吻合。而且，单分子电致化学发光成像将传统上数百纳米的电致化学发光显微成像空间分辨率提升到了前所未有的24纳米。　　研究团队进而将该成像技术应用于生物细胞显微成像，以细胞的基质黏附为对象，对其进行单分子电致化学发光成像，观察其随时间的动态变化，成像结果与荧光超分辨成像可关联对比，其分辨率也可与荧光超分辨成像相媲美。　　“相比于荧光成像技术，电致化学发光成像不需要对细胞结构做标记，意味着不易影响细胞状态，对细胞可能是潜在友好的。”冯建东表示，未来，这项显微镜技术将作为一项研究工具，在单分子水平揭示更多化学奥秘，也有助于揭示更为清晰的生物结构和看清生命基本单位细胞如何工作。

日本东京大学科学家利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。氮化硼是一种含有氮和硼原子的薄晶体材料。氮化硼晶格中人工产生的自旋缺陷适合作为传感器。研究团队在制作出一层薄的六角形氮化硼薄膜后，将其附着在目标金丝上，然后用高速氦离子束轰击薄膜，这样就弹出了硼原子，形成了100平方纳米的硼空位。每个光点包含许多原子大小的空位，它们的行为就像微小的磁针。光斑距离越近，传感器的空间分辨率就越好。当电流流经导线时，研究人员测量每个点的磁场，发现磁场的测量值与模拟值非常接近，这证明了高分辨率量子传感器的有效性。即使在室温下，研究人员也可检测到传感器在磁场存在的情况下自旋状态的变化，从而检测到局部磁场和电流。此外，氮化硼纳米薄膜只通过范德华力附着在物体上，这意味着量子传感器很容易附着在不同的材料上。高分辨率量子传感器在量子材料和电子设备研究中具有潜在用途。例如，传感器可帮助开发使用纳米磁性材料作为存储元件的硬盘。原子大小的量子传感器有助于科学家对人脑进行成像、精确定位、绘制地下环境图、检测构造变化和火山喷发。此次的纳米级量子传感器也将成为半导体、磁性材料和超导体应用的“潜力股”。(a)六方氮化硼中的硼空位缺陷。空位可充当用于磁场测量的原子大小的量子传感器，对磁场敏感，就像一个纳米“磁针”。(b)量子传感器纳米阵列的光致发光可反应磁场的变化。图片来源：东京大学研究团队

近日，记者从中科院化学所获悉，该所胶体、界面与化学热力学重点实验室李峻柏课题组利用其开发的“超高分辨率荧光显微镜”，观测到生物矿化过程中参与结晶的蛋白质分布信息。论文在《德国应用化学》上刊发。　　“超高分辨率荧光显微镜”可以超越远场光学显微镜的分辨率极限，直接检测到几十纳米的精细结构。而与能达到相同或更高分辨率的X光显微镜、各类电子显微镜及原子力显微镜相比，超高分辨荧光成像能在常温常压和基本不损伤生物样本活性的条件下，获得其纳米尺度的图像信息。　　研究人员介绍，“超高分辨率荧光显微镜”又称为随机光学重建显微镜(STORM)，可达到或好于50纳米分辨率。在前期研究中，李峻柏课题组在超高分辨图像采集和数据分析方面发展了实时单分子定位的程序包SNSMIL，该程序包可广泛应用于高背景成像的数据分析。　　他们利用STORM观测到方解石中生物矿化过程中参与结晶的蛋白质分布信息，为研究蛋白质诱导生物矿化的机理提供了数据。

1GHZ——超高分辨率光谱仪的新突破 --- 基于ZOOM超高分辨率光谱仪 摘要：近日，Resolution Spectra System 公司推出一款超高分辨率光谱仪：1GHZ-ZOOM Spectrometer. 这款光谱仪可以说是目前市场上绝无仅有的一款超高分辨率光谱仪（1GHZ），它具有其他光谱仪无法匹配的优良特性：高分辨率（1GHZ）、 SWIFTS Technology 、30KHZ测量速率、体积小、终生仅需一次校准。 ZOOM Spectrometer 不同于现在市场上的光谱仪，它是第一个也将是仅有的一个采用SWIFTS Technology技术的高性能光谱仪供应商（上海昊量光电设备有限公司-中国代理商），它的核心技术是SWIFTS Technology,即采用目前世界上先进的光波导技术（如图1）来替代传统的光栅元件。这样，光谱仪内部不再包含可移动的元器，也确保了波长的绝对精确性（终生仅需校准一次，可充当波长计来使用）。 图1 SWIFTS 芯片（光波导技术） 此前Resolution Spectra System公司已经相继推出多款高分辨率光谱仪： （1） WIDE Spectrometer（6GHZ） 宽带高分辨率光谱仪 （7-20pm）（2） MICRO Spectrometer（6GHZ） 高性价比超高分辨率光谱仪 （7-20pm)（3） ZOOM Spectrometer (6GHZ、3GHZ) 高速率、高分辨率光谱仪 （5-15pm） 近年来，我们的高分辨率光谱仪得到了众多科研工程师们的青睐，为了满足诸多工程师们对激光器超窄线宽的测量、单纵模激光器的检测、VCSEL激光器测量（图２）、高深度相干断层扫描（图３）等需求. Resolution Spectra System 研制了分辨率高达1GHZ的超高分辨率光谱仪——ZOOM Spectrometer。 图２　ＶＣＳＥＬ激光器测量 图３　　　高深度相干断层扫描图 对于ZOOM Spectrometer –超高分辨率光谱仪，如果您想要更深入的进行了解，可直接联系我们。 您可以通过我们的官方网站了解更多的超高分辨率光谱仪产品信息，或直接来电咨询021-34241962。 激光器 大功率连续半导体/固体激光器（CW）碱蒸汽激光泵浦源（SEOP） 光学部件 体布拉格光栅(VBG，VHG)空间滤波器(spatial filters)频谱合束光栅用于角度选择与放大的透射体布拉格光栅啁啾布拉格光栅多波长激光合束器激光选模/波长锁定用体布拉格光栅光学滤波片/陷波滤波片BPF低波数带通滤光片BNF低波数陷波滤波片 光学/激光测量设备 频谱分析仪630~1100nm频谱分析仪 光谱仪 光纤光谱仪宽带超高分辨率光谱测量仪高性价比超高分辨率光谱仪(7~20pm)高速、超高分辨率光谱仪（0.005nm）

微球透镜（SMAL）成像技术，突破传统光学显微镜光学衍射分辨率极限（200nm），将用户带入全新的显微镜时代。　　 微球成像专利技术提高了光的功率，横向分辨率可达50nm，SMAL物镜可放大到400x。　　 通过SMAL成像技术，用户能够得到超高分辨率图像并保留光学显微镜所有优势——快速、简单、无损、完整、真实颜色。我们致力于为所有人能获得超高分辨率图像，无需昂贵的设备和严格的使用环境也无需大量的样品，只需光源、透镜和相机。　　 定制软件算法将高分辨率的微球图像拼接在一起，机械台会将样品移动到镜头下方。使用户能够快速的得到全彩色和超高分辨率的大区域样品图像。创新点：微球透镜（SMAL）成像技术，突破传统光学显微镜光学衍射分辨率极限（200nm），将用户带入全新的显微镜时代。 　　微球成像专利技术提高了光的功率，横向分辨率可达50nm，SMAL物镜可放大到400x。 　　通过SMAL成像技术，用户能够得到超高分辨率图像并保留光学显微镜所有优势——快速、简单、无损、完整、真实颜色。我们致力于为所有人能获得超高分辨率图像，无需昂贵的设备和严格的使用环境也无需大量的样品，只需光源、透镜和相机。 　　定制软件算法将高分辨率的微球图像拼接在一起，机械台会将样品移动到镜头下方。使用户能够快速的得到全彩色和超高分辨率的大区域样品图像。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所副研究员许振宇团队在激光外差光谱技术研究中获进展。相关研究成果发表在《光学通信》（Optics Letters）上。激光外差光谱仪因具有高光谱分辨率、体积小、易集成等优点，已经逐渐发展成为与地基傅里叶变换光谱仪互补的温室气体柱浓度与廓线测量工具。激光外差光谱技术因受限于光学天线理论，无法通过增加光学接收口径的方法提高外差信号信噪比，这导致高分辨率激光外差探测中气体廓线测量精度受限。对此，研究人员提出基于半导体光放大技术的微弱太阳光放大方法，解决了高分辨率激光外差探测中光学天线理论限制的外差信号信噪比提高问题。研究结果表明，相比于传统的高分辨率激光外差光谱仪，所研发的基于半导体光放大的高分辨率激光外差光谱仪的弱光信号探测和气体浓度测量精度得到大幅提升。该研究有助于提高高分辨率激光外差光谱仪的性能，在大气温室气体传感等方面具有巨大应用潜力。相关研究工作获得国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。基于半导体光放大技术的激光外差光谱仪实验装置示意图信号对比测量结果

显微镜一直是生物学研究中的重要工具，随着技术的发展显微镜的分辨率在不断提高。最新的超高分辨率显微镜已经达到了超越衍射极限的分辨率。现在MIT的研究团队通过另一种巧妙的方式达到了同样的目的。 　　研究人员并没有在显微镜上下功夫，而是从组织样本下手，利用一种吸水膨胀的聚合物将组织样本整体放大。这种方法非常简单成本也很低，能用普通共聚焦显微镜达到超越200nm的分辨率。这项发表在Science上的成果，能使更多科学家接触到超高分辨率成像。 　　&ldquo 你在常规显微镜下就可以实现超高分辨率成像，不需要购买新设备，&rdquo 文章的资深作者，MIT的副教授Ed Boyden说，Fei Chen和Paul Tillberg是这篇文章的第一作者。 　　物理放大 　　衍射极限曾经是光学显微镜的最大障碍之一，使其分辨率无法突破200nm，然而这个尺度恰恰是生物学家最感兴趣的。为了克服这个问题，科学家们开发了超高分辨率显微技术，该技术获得了去年的诺贝尔化学奖。 　　然而，超高分辨率显微镜最适合用于薄样本，成像大样本的时间比较长。&ldquo 如果想要分析大脑，或者理解肿瘤转移中的癌细胞，或者研究攻击自身的免疫细胞，你需要在高分辨率水平上观察大块的组织，&rdquo Boyden说。 　　为了使组织样本更容易成像，研究人员使用了聚丙烯酸盐制成的凝胶，这是一种高度吸水的材料，通常用于尿不湿中。 　　研究人员首先用抗体标记想要研究的细胞组分或蛋白，这种抗体不仅连有荧光染料，还能够将染料连到聚丙烯酸盐上。研究人员向样本添加聚丙烯酸盐并使其形成凝胶，然后消化掉起连接作用的蛋白，允许样本均匀膨胀。样本遇到无盐的水之后膨胀了100倍，但荧光标记在整个组织中的定位并没有改变。 　　人们一般用普通共聚焦显微镜进行荧光成像，不过它的分辨率只能达到几百纳米。研究人员通过放大样本，用共聚焦显微镜达到了70nm的分辨率。&ldquo 这种膨胀显微技术能够很好的整合到实验室已有的显微系统中，&rdquo Chen补充道。 　　大样本 　　MIT的研究团队用这种膨胀显微技术，在常规共聚焦显微镜下成像了500× 200× 100微米的大脑组织切片。而其他超高分辨率技术难以成像这么大的样本。 　　&ldquo 其他技术目前可以达到更高的分辨率，但使用起来比较难也比较慢，&rdquo Tillberg说。&ldquo 我们这个方法的优势在于，使用简单而且支持大样本。&rdquo 　　研究人员认为，这一技术对于研究大脑的神经连接非常有用。Boyden的团队将注意力放在大脑研究上，不过这一技术同样适用于肿瘤转移、肿瘤血管生成、自身免疫疾病等研究。

12月30日，2011年国防科技工业工作会议在京召开，中央军委委员、总装备部部长常万全，工业和信息化部党组书记、部长苗圩出席会议并作讲话。工业和信息化部副部长、国防科工局局长陈求发作工作报告。会议表彰了2010年在国防科学技术中做出突出贡献的先进单位和个人。中科院西安光学精密机械研究所“高分辨率CCD遥感相机”项目荣获国防科学技术一等奖。 　　高分辨率遥感相机是遥感卫星的主载荷，主要用于获取目标的高分辨率、高清晰图像，为资源勘察、环境监测、城市规划、防震减灾和空间科学试验服务。西安光机所科研人员坚持自主创新，潜心攻关、奋勇拼搏，突破了长焦距非球面光学系统及相机对空间环境的适应性、CCD高分辨率推扫成像和高速、实时、低噪声视频信号处理等关键技术，终于研制成功星载长焦距高分辨率CCD遥感相机，填补了国内空白。相关获得的图像清晰、层次丰富、像质优良。它是我国卫星遥感有效载荷研发的重大突破，对增强我国的经济实力、科技实力和综合国力具有重大意义。

大雪时节北方有“千里冰封，万里雪飘”的自然景观随着各地降温降雪的开始制暖用电负荷将明显增多并且降温、降雪可能还引起电力设施出现凝露、受潮现象为了保障电力设备的安全运行无论环境多么恶劣电力工人们也要对输变配电设备巡检维护那么该如何让巡检工作更安全便捷一些呢？红外检测：预防性维护有效手段红外热像仪是一种非接触式无损检测工具，因此其成为巡检计划中必备的检测维修工具。众所周知，设备发生故障之前会逐渐变热，这意味着对配电线路进行定期红外热像检测，将有助于全面了解潜在的问题。红外热像仪是电力设备预防性维护的一种有效手段，但如何让检测结果更准确、检测过程更流畅，就需要选对热像仪！今天，小菲就来给大家推荐一款超高分辨率的高级红外热像仪——FLIR T1040，电力公司巡检的得力助手！FLIR T1040：“高、精、尖”电力设备的巡检，除了大型设备的整体扫描，还有细小部件的针对性检查，为了电力工人们避免爬上爬下的风险，超高分辨率的FLIR T1040可以满足电力巡检过程中的多种需求。FLIR T1040配有1024x768像素的非制冷红外探测器，其灵敏度是非制冷传感器行业标准的2倍，所生成的图像质量非常出众。搭配尖端技术——UltraMax高清图像增强技术和FLIR MSX® 多波段动态成像专利技术(专利号：201380073584.9），能生成最高达310万像素的明亮清晰的热图像。因此，FLIR T1040可以帮助电力公司精准定位故障点，看清电力设备的各个细节。无惧寒冷环境，用户操作友好FLIR T1040的存储温度范围为–40至+70°C，这样即使在寒冷恶劣的环境中，也无需担心拍摄图像的丢失。此外，T1040配备的FLIR OSX红外镜头系统还具有连续自动对焦功能，即使从较远距离处也能获得良好的测量值，因此任何时候都能让您的检测更轻松、随心、便捷。FLIR T1040拥有专家为用户量身定制的创新功能与用户界面，外观精致， 用户界面反应灵敏， 一键即时报告生成，可快速分享图像和测量结果，有效简化了工作流程， 令电力巡检工作事半功倍。 进入冬季后，气候环境逐步降温全国很多地方没有集中供暖因此电暖气、空调、电热毯等设备的使用将导致用电量的急剧增加电力巡检的过程中FLIR T1040高级红外热像仪能帮你在安全距离内看清细节精准定位故障点

5月16日，由中科院西安光学精密机械研究所与该所投资企业西安中科麦特电子技术设备有限公司共同承担完成的“高分辨率X射线像增强器视觉系统”通过了成果鉴定。 高分辨率X射线像增强器视觉系统是一项具有自主知识产权、设计先进、操作简便、使用安全的工业X射线检测系统，它可广泛应用于电子工业生产装配中出现的短路、开路、冷焊和焊点空洞等质量问题，适用于BGA、CSP、Flip Chip 集成电路内部以及多层电路板的质量检测，亦可用于其他领域的X射线检测。 高分辨率X射线像增强器视觉系统采用密封型微焦斑X光管，无需抽真空，可以轻易穿透带散热片的芯片，并且实现了大视场浏览和局部细节观测两种检测需求的快速切换，提升了检测效率。同时采用自主研发的高分辨率X射线增强器图像及专用的图像处理软件使得图像更加清晰。该系统所有操作可通过计算机独立完成，高稳定性的运动平台可在X、Y、Z方向大行程运动，倾斜检测模式可使用户更为准确地实施产品质量的检测。 专家认为，高分辨率X射线像增强器视觉系统设计先进、综合技术处于国内领先水平，具有广阔的应用前景和较好的经济效益，并建议进一步加强对系统的产业化开发，以拓展产品在更多领域的应用。

显微镜技术经过长期发展，加之近年来物理学界接二连三出现的重大科研进展，终于，在2008年，显微镜发展史上的新成果&mdash &mdash 超高分辨率荧光显微镜为科学家所研制出。人们预言，它定会成为生物学家的好帮手。 　　Stefan Hell打破了物理学界的传统看法 　　自从1873年Ernst Abbe第一次发现光学成像具有衍射限制现象以来，物理学界就公认，显微镜的分辨率具有极限，该极限与光源的波长有关。直到一个多世纪之后，罗马尼亚物理学家Stefan Hell推翻了这一观点。他是首位不仅从理论上论证了，而且用实验证明了使用光学显微镜能达到纳米级分辨率的科学家。 　　罗马尼亚物理学家Stefan Hell，现任德国马克斯· 普朗克生物物理化学研究院(Max Planck Institute of Biophysical Chemistry)主任。 　　早在上世纪80年代中期，当时师从德国海德堡大学(University of Heidelberg)一位低温固态物理学家的Stefan Hell就已经发现，如果不是像常规那样使用一个透镜聚焦，而是将两个大孔径的透镜组合在一起聚焦，就可以提高光学显微镜的分辨率。Stefan Hell是首位发现这一现象的研究人员。 　　Hell于1990年顺利完成了他的博士学业，但同时，这也意味着他将无法再凭借奖学金的资助进行研究了。Hell最终决定独自一人继续在家研究以上的发现，并最终成功发明了4Pi显微镜。 4Pi显微镜，超高分辨率成像中的一个步骤 　　时任美国马萨诸塞州坎布里奇市哈佛大学(Harvard University)化学系教授的Sunney Xie遇到了Hell，当他了解了Hell发明的4Pi高分辨率显微镜时，Xie对Hell勇敢地对传统物理学观点提出挑战的精神表示赞许。 　　随后，Hell带着他的发明来到了位于德国海德堡的欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory, EMBL)，并获得了德国科学基金会提供的奖学金。1991年，Hell在该实验室开始他的博士后研究工作。 　　起初，许多科学家，包括那些声名显赫的物理学家都认为Hell的工作对于提高光学显微镜的分辨率没有太大的意义。他们认为，Hell仅用他那少得可怜的科研经费来从事这项研究简直就是在冒险。但Hell却始终坚信他能够打破衍射极限。 　　Hell的努力没有白费，他的冒险终于获得了回报。1992年，Hell第一次用他的4Pi高分辨率显微镜证明了他的确能将传统光学显微镜的分辨率提高3~7倍。然而，尽管Hell提高了Z方向的分辨率，他还是没能突破衍射极限的限制。 　　此后不久，Hell又在芬兰土尔库大学(University of Turku)得到了他的第二个博士后职位。一个星期六的早晨，Hell正躺在研究生公寓的床上看一本有关光学量子理论的书，突然，灵光一闪，Hell脑海里浮现了一个想法：如果使用一种合适的激光，仅激发一个点的荧光基团使其发光，然后再用一个面包圈样的光源抑制那个点周围的荧光强度，这样就只有一个点发光并被观察到了。Hell给他的这项发明取名STED，即受激发射损耗显微镜(stimulated emission depletion)。有了这个想法后，Hell立即行动，冲进实验室进行相关实验。每当回想起当时的心情，Hell都会觉得那是他科研生涯中最激动的时刻。 　　曾在EMBL与Hell共事，并共同研发4Pi显微镜的Pekka Hanninen指出，Hell在土尔库大学进行研究工作时非常刻苦。那时，他经常被许多问题困扰。尽管如此，研究过程中还是有许多快乐萦绕着他们。Hell不仅是一名严谨的科学研究者，还是一名音乐爱好者，每当工作至深夜时，实验室走廊总会回响起Hell吹奏萨克斯风的动听乐声。 由共聚焦显微镜(左图)和STED(右图)成像的一个神经元。 　　1994年，Hell在《光学快报》(Optics Letters)上发表了他关于STED的理论文章。不过直到多年以后，这项理论才得以在实践中被证实。在那段时间里，Hell一面继续研究工作，一面四处奔走筹集科研经费，还卖掉了他4Pi 显微镜的专利。 　　但是那个时候Abbe的衍射极限理论仍然在学界占统治地位，许多物理学家对Hell的理论都持怀疑甚至批评态度，因此他们也都将研究重点放在其它的成像技术上。尽管如此，Hell还是在1997年与马普生物物理化学研究所签订了一份长达5年的合同，以继续他的STED研究。 　　1999年，Hell将他的研究成果分别投给了《自然》(Nature)杂志和《科学》(Science)杂志，不过都被退稿。当时两位杂志的主编都没有意识到他的研究成果将会改变整个显微镜领域。 　　直到2000年，事情才终于有了转机&mdash &mdash 《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表了Hell的科研成果。采用 Hell的STED技术，人们第一次得到了纳米级的荧光图像。Hell的工作由此获得了广泛的肯定，2002年，他获得了马普研究所的终身职位。从此，Hell一直在马普研究所从事成像技术的研究工作。 　　紧随STED这项开创性工作之后，世界各地实验室等研究机构内陆续出现了一批高分辨率的显微镜技术。例如，由珍妮莉娅法姆研究学院(Janelia Farm Research Campus)的物理学家兼工程师Mats Gustafsson领导的研究团队开发出了结构光学显微镜(structured-illumination microscopy, SIM)。 果蝇卵母细胞内的肌动蛋白的3D SIM成像，该照片拍摄于完整的卵泡内。 　　SIM技术的原理是通过一系列光成像的图案对低分辨率莫尔条纹形式的精细结构进行成像，此类图像是采用其它技术所无法观察到的。然后再由计算机处理、分析这些条纹中包含的信息，最终就可以获得高分辨率的图像。 　　同年，Gustafsson小组得到了HeLa细胞中肌动蛋白细胞骨架的图像，他的图像相比传统显微镜的图像来说，在测向上的分辨率提高了2倍。随后，Gustafsson小组又使用非线性技术将整体分辨率提高了4倍。 　　科研竞赛 　　2006年，超高分辨率显微镜研究行业翻开了新的篇章。Eric Betzig、Harald Hess以及Lippincott-Schwartz小组、Samuel Hess小组以及庄晓威(音译)科研小组几乎同时报道了他们提高显微镜分辨率的科研成果，下面分别介绍这三个小组的研究情况。 　　Eric Betzig、Harald Hess以及Jennifer Lippincott-Schwartz小组 　　2005年夏天，细胞生物学家Jennifer Lippincott-Schwartz卸下了她在美国马里兰州贝塞斯达美国国立卫生研究院(HIV)暗室里的红色灯泡。Lippincott-Schwartz正在为赋闲在家的两位物理学家Eric Betzig和Harald Hess腾出空间，筹备实验室。正是这两位物理学家研制出了光敏定位显微镜(photoactivated localization microscopy, PALM)，他们的这种新产品能将荧光显微镜的分辨率提升至纳米级水平。 　　接下来的整个冬天，Eric Betzig、Harald Hess以及Lippincott-Schwartz等人都一直在那间狭小的没有取暖设备的实验室里工作。现在就职于美国弗吉尼亚州阿士伯恩霍华德休斯医学研究所珍妮莉娅法姆研究学院(Howard Hughes Medical Institute&rsquo s Janelia Farm Research Campus in Ashburn, Virginia)的Hess承认，自己与Betzig对生物学的认识都不深。不过近15年来，他们一直都在努力，希望能运用生物学知识获取高分辨率的显微图像，但是没有取得明显进展。然而，当Hess和Betzig了解到Lippincott-Schwartz和George Patterson在2002年发明的光敏绿色荧光蛋白(photoactivatable green fluorescent protein)后，他们知道他们已经找到了解决问题的关键所在。 　　回想起当时的情形，Lippincott-Schwartz指出：&ldquo 他们当时非常激动。我还记得当我们得到第一张显微图像时，你根本无法看出那是什么东西。直到我看到他们将荧光图像和电镜图像叠加之后的结果才相信，我们成功了。我当时觉得这一切真是太神奇了。&rdquo 　　2006年，Eric Betzig、Harald Hess以及Lippincott-Schwartz小组在《科学》(science)杂志上发表了他们的PALM研究成果。使用PALM可以清楚得看到细胞黏着斑和特定细胞器内的蛋白质。 　　Samuel Hess小组 　　Samuel Hess小组是上述三个小组之一。Hess是美国缅因州立大学(University of Maine)物理系的助理教授。2005年夏天，Hess一直在和他们学校的化学工程师和生物学工程师，就如何提高观察活体细胞脂筏结构的分辨率等问题进行交流。 　　2005年的一个夏夜，Hess被邻居家举办舞会的声音吵醒。半睡半醒的Hess走下楼来，随手画了一副设计图，他的这种设计是需要借助荧光标记的蛋白质来显示细胞形态的。第二天早上，当Hess重新翻看这幅非清醒状态绘制的潦草的设计图时，不由得大笑起来。不过令人吃惊的是，他的这幅设计图竟然没有一点问题。于是他把这幅图拿给物理系的同事检查，但同事也没有发现任何问题。 　　接下来，Hess就按照他的设计图开始制作显微镜了。此时，他的科研经费所剩不多，而结题时间转眼就到。因此，Hess等人以最快的速度组装好显微镜，并进行了试验。同时，在不到两天的时间里，缅因州立大学表面科学技术实验室的同事就为Hess制备好供检验显微镜效果的蓝宝石晶体样品。 　　对于同事们的帮助，Hess总是不胜感激。 　　2006年，《生物物理学期刊》(Biophysical Journal)刊登了Hess小组的科研成果。他们将这项研究成果命名为荧光光敏定位显微镜(fluorescence photoactivation localization microscopy, FPALM)。2007年，Hess小组证明了FPALM可以分辨细胞膜脂筏上的蛋白质簇。 　　庄晓威科研小组 　　与此同时，另一个研究小组&mdash &mdash 哈佛大学霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Investigator at Harvard University)的研究员庄晓威科研小组也在研究高分辨率成像技术。 　　通过3D STORM观察到的一个哺乳动物细胞内线粒体网状系统。传统荧光成像(左图) 3D STORM成像(中图)，其中，采用不同颜色标记出z的位置 3D STORM成像中xy维图像(右图)。 　　其实，这三个小组都有一个共同的也是非常简单的理念，那就是先获得单分子荧光图像，再将成千上万个单分子图像叠加在一起，获得最终的高分辨率的图像。 　　早在2004年初，庄等人就已经意外发现了有一些花青染料可以用作光敏开关。这也就意味着这些染料既可以被激活发出荧光，也可以被关闭不发光，人们可以使用不同颜色的光束来随意控制这些花青染料的开和关。 　　从那以后，庄等人就一直在研究如何用光敏开关探针来实现单分子发光技术。他们希望能用光敏开关将原本重叠在一起的几个分子图像暂时分开，这样就能获得单分子图像，从而提高分辨率。Eric Betzig小组和Samuel Hess小组也都采用了同样的策略，只不过他们使用的不是光敏开关而是一种可以先被荧光激活继而被漂白失活的探针。 　　2006年，庄的科研成果在《自然-方法》(Nature Methods)杂志上发表，他们将这项成果命名为随机光学重建显微镜(stochastic optical reconstruction microscopy, STORM)。使用STORM可以以20nm的分辨率看到DNA分子和DNA-蛋白质复合体分子。 　　此后几年，超高分辨率荧光显微镜又得到了进一步的发展。现在，生物学家已经能够使用超高分辨率荧光显微镜在纳米水平上观察细胞内部发生的生化变化了。以往那些大小在200nm至750nm之间的模糊泡状图像再也无法对他们造成困扰了。尽管早在上世纪80年代，科研机构里就已经出现了超高分辨率显微镜的构思，但只是最近几年里这项技术才伴随着它的商业化进程获得了快速发展。现在，已经有几十家实验室安装了这种最新型的显微镜并投入了使用。正像Lippincott-Schwartz所说的，超高分辨率显微镜正在以飞快的速度被科研界接受，在生物学界更是如此。 　　超高分辨率显微镜的成绩 　　已经开始使用这些显微镜的生物学家对这项技术都表示出了极高的热情。Jan Liphardt这位在美国劳伦斯伯克力国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)工作的生物学家，还清楚地记得他2006年第一次在《科学》(science)杂志读到Betzig的那篇有关PALM技术的论文时的激动心情。当他看到那幅线粒体蛋白的图像时立刻想到了该技术可以用于他自己的微生物研究领域。 　　Liphard说道：&ldquo 通常，我们得到的大肠杆菌荧光图像都只有20像素，甚至更低，现在突然有一幅几千像素的图片摆在你面前，你可以想象那是一种什么感觉。&rdquo 　　Liphard现在正与Betzig以及其他一些研究人员一起研究大肠杆菌的趋化现象(chemotaxis)。Liphard还提到：&ldquo 我从没想到这项技术达到的分辨率有这么高，可以如此清楚地看到细胞内单个蛋白质分子的定位，甚至还能定量。而对我来说，每天的工作实际上就是在弄清楚这些蛋白质在什么位置，什么时候存在。而之前我们的研究主要采用间接方法。但超高分辨率显微镜这项新技术是我从事科研工作这么长时间以来，感触最深，获益最大的一项科技成果。&rdquo 　　美国丹佛市科罗拉多州立大学医学院(Medicine at the University of Colorado Denver)的助理教授Nicholas Barry也正在和Betzig合作，他们使用了一台蔡司的全内反射荧光成像系统(total internal reflection fluorescence imaging, TIRF)来研究肾细胞顶端胞膜上的蛋白质簇。 　　Barry指出，只需要一台蔡司显微镜和普通电脑，差不多就足够了。此外，他们还花费3万美元添置了两台激光发射器。现在，Barry等人可以在8分钟内得到一幅图像，这幅图像由10000帧图像合成，每一帧图像上显示10个分子。最后的图像文件大小大约是0.3GB。Barry等人还使用Perl语言自己开发了一套免费程序。Barry表示：&ldquo 这里面包含了每帧图像的资料信息，客户可以根据这些信息进行相关计算。&rdquo Barry充满信心地提到，很快就会有人为NIH的那套免费图像分析软件ImageJ开发出一套运算程序作为插件使用。 　　美国斯坦福大学(Stanford University)化学及应用物理系教授W.E. Moerner曾于1989年第一个在试验中使用光学显微镜得到了单分子图像。W.E. Moerner教授表示，这几年来，超高分辨率显微镜研究领域已经取得了巨大的进展，终于达到了纳米级单分子分辨率。他兴奋地说：&ldquo 经过了近20年对单分子成像课题的研究，我们终于取得了完美的成果。&rdquo 　　展望 　　自从2006年STORM技术和PALM技术问世以来，科技工作者就一直在不断努力，对它们进行改进、完善和提升。2008年，Lippincott-Schwartz的研究团队将PALM技术和单颗粒示踪技术(single-particle tracking)结合，成功地观测到活体细胞胞膜蛋白的运动情况。同年，庄小威研究组在《科学》(science)杂志上也发表了他们的3D STORM成像成果，该技术的空间分辨率比以往所有光学3D成像技术的分辨率都要高出10倍。论文中，他们展示了用3D STORM成像技术拍摄的肾细胞内微管结构图和其它的分子结构图。随后，他们又进一步将该技术发展成了多色3D成像技术(multicolor 3D imaging)。Gustafsson，还有其他一些科研工作者使用3D SIM技术(该技术使用3束干涉光，而不是常见的2束)观察到了共聚焦显微镜(confocal microscopes)无法观测到的哺乳动物细胞核内结构。位于德国的世界知名光学仪器制造公司蔡司公司进一步发展了SIM和PALM技术，不过他们将PALM称为PAL-M。蔡司公司预计将于2009年末推出全新的成像产品。 　　2008年，Hell小组使用STED技术通过抗体标记目标蛋白，观察到了活体神经元细胞中突触小泡(synaptic vesicles)的运动过程。同年稍晚些时候，他们又使用4Pi显微镜和STED技术得到了固定细胞内线粒体的3D图像，分辨率达到了40至50nm。最近，他们又使用超高分辨率显微镜成像技术对脑切片组织中的形态学变化进行了研究，并得到了活体神经元细胞树突棘(dendritic spines)的3D图像。 PALM在哺乳动物细胞内拍摄到的粘附复合物。 　　由于最近几年这些新技术的不断涌现，现在可以对活体细胞进行三维观察了。Gustafsson指出，随着PALM技术和STORM等新技术的出现，以前很多看起来不可能的事情现在都变得可能了。 　　尽管已有许多科学家从这项技术进展中获益，但是仍然可以进一步提高，以使更多的研究人员能够在自己的工作中使用它。到目前为止，那些成功应用此项技术的实验室都采取了正确的技术组合：研究人员可以很好地将物理学与生物学相结合&mdash &mdash 他们将显微镜装配并做适当的调节，然后用它对生物学样品进行检测。Moerner指出，软件的编写也不容小觑：对检测到的光子进行定位和报告需要进行准确计算，从而得到合适的分辨率。 　　仅仅是显微镜的价格就已经限制了它的普及性，Leica&rsquo s TCS STED显微镜高达100万美元。因此，如何获得相应的资金来购置显微镜仍然是摆在研究人员面前的一个难题，位于丹佛市的科罗拉多大学(University of Colorado)光学显微镜组主任Bill Betz这样说道。 　　Betz曾申请用于显微镜购置的资金，但遭到了拒绝。但他表示，他们已经计划再次申请相关资金。而Stefan Hell曾指出，激光领域的技术进展已经可以使得研究人员自己在实验室内构建一个STED平台，花费只需不到10万美元。 　　除了要将这一技术方法普及，使生物学家能够加以利用之外，该项技术的研发人员还表示，他们已经开始致力于研究更宽范围及更多样的荧光探针了。更好的探针当然能够为我们带来更高的分辨率及更快速的图像处理。美国纽约阿尔伯特&bull 爱因斯坦医学院(Albert Einstein College of Medicine)解剖学及结构生物学副教授Vladislav Verkhusha说到：&ldquo 为了对活体哺乳动物细胞进行研究，你就需要有一整套的荧光标记蛋白和可通过光控开关控制的蛋白质。&rdquo 他本人在荧光蛋白领域的研究工作就受益于PALM的出现。 　　庄晓威的众多项目之一便是与Alice Ting及其在麻省理工学院(MIT)的实验室合作，对蛋白标记技术进行研究，希望能够找到一种方法可以将小和明亮的光控开关可控的探针标记于细胞的特异蛋白上，从而可以对活细胞进行成像。她提到：&ldquo 将遗传标记方法与小而明亮且可被光控开关控制的探针结合在一起，将是今后发展分子级别超高分辨率成像的十分理想的一种方法。&rdquo 　　尽管研发人员还将继续努力，以进行相应技术的提高，但是超高分辨率荧光显微镜更加广泛的应用还是毫无疑问地成为新的一年的标志。Harald Hess说：&ldquo 这一技术的确会为生物学家的工作带来很大的帮助。同时，我们也在不断询问，&lsquo 你们想要用它做什么精彩的实验?&rsquo 事实上，我们也得到了许多精彩的答案。&rdquo