光学测径仪

近日，精测电子(300567)子公司上海精测半导体再度举行新产品交付发货仪式，向国内最大晶圆制造厂之一的华东大客户交付光学形貌量测TG™ 系列中的TG 300IF设备。TG 300IF凭借其自身性能优势，成功跨入硅片形貌测量领域，填补了国内半导体制造领域中此类设备的空白，增强了国产设备在此领域的自主性。据介绍，TG 300IF由上海精测半导体光学事业部形貌量测团队历时三年开发，该团队拥有深厚的光学系统技术及软硬件开发能力，克服了众多技术挑战，相继树立多个重要里程碑，如期将设备交付于客户手中。随着半导体器件尺寸不断缩小，晶圆翘曲、平整度及表面形貌的差异对集成电路制造工艺——特别是对光刻工艺的影响尤为显著，因此晶圆表面量测需求大幅升级。在28nm节点，先进光刻光学系统的焦深将缩小到~100nm尺度，更小的焦深对晶圆的平整度及纳米形貌变化的容差要求极为苛刻，晶圆平整度的细微差异会消耗高达50%的光刻焦深(DOF)预算，故而必须更严格地控制晶圆平整度与形貌参数。顺应于市场需求的爆发，同时也为响应国家在半导体领域国产替代的号召，TG 300IF顺势而出，该设备具备纳米级平整度测量精度，可以非接触、非破坏性的方式，一次性测量整个晶圆上数千万个点，快速精确地获得晶圆翘曲、平整度及纳米形貌分布信息，为先进制程的芯片检验提供高标准的量测工具，以助力于芯片制造商直击焦深挑战。此外，TG 300IF还搭载了上海精测半导体自主开发的硅片形貌及平整度数据分析及管理系统WaveLink™ ，可通过图形化界面动态展示二维/三维下的硅片形貌及平整度信息；且提供对测量数据的分类编辑管理功能；支持在离线模式下定义新的recipe完成对硅片形貌的批处理再分析；兼具配置Stress模块获得硅片的应力分布；实现灵活配置测试结果的输出类目及输出类型。同时，基于与整机共享的数据库系统，WaveLink™ 也可实时更新完成量测的硅片结果，及时输送量测数据。此外，WaveLink™ 还提供了MSA(Measure System Analysis)功能，帮助客户对数据进行量化分析，优化生产过程。本次出机的TG 300IF设备在上海精测半导体研发总部的新装备制造基地完成总装、调试。上海精测半导体新落成的研发总部占地50多亩，由四幢甲级写字楼和一个高洁净度制造基地组成，预计年底全部投入使用，将满足上海精测半导体业务的新一阶段的发展需求。上海精测有关负责人表示，加速追赶、持续推出优质产品，是上海精测半导体不变的初衷，同时公司也将坚守核心技术自主可控的发展战略，持续深耕半导体前道量测设备领域，竭力满足客户需求，并协同上下游产业资源，合力推动国产半导体设备产业进步。

作者朱金龙*、刘佳敏、徐田来、袁帅、张泽旭、江浩、谷洪刚、周仁杰、刘世元*单位华中科技大学哈尔滨工业大学香港中文大学原文链接：10 nm 及以下技术节点晶圆缺陷光学检测 - IOPscience文章导读伴随智能终端、无线通信与网络基础设施、智能驾驶、云计算、智慧医疗等产业的蓬勃发展，先进集成电路的关键尺寸进一步微缩至亚10nm尺度，图形化晶圆上制造缺陷（包括随机缺陷与系统缺陷）的识别、定位和分类变得越来越具有挑战性。传统明场检测方法虽然是当前晶圆缺陷检测的主流技术，但该方法受制于光学成像分辨率极限和弱散射信号捕获能力极限而变得难以为继，因此亟需探索具有更高成像分辨率和更强缺陷散射信号捕获性能的缺陷检测新方法。近年来，越来越多的研究工作尝试将传统光学缺陷检测技术与纳米光子学、光学涡旋、计算成像、定量相位成像和深度学习等新兴技术相结合，以实现更高的缺陷检测灵敏度，这已为该领域提供了新的可能性。近期，华中科技大学机械科学与工程学院、数字制造装备与技术国家重点实验室的刘世元教授、朱金龙研究员、刘佳敏博士后、江浩教授、谷洪刚讲师，哈尔滨工业大学张泽旭教授、徐田来副教授、袁帅副教授，和香港中文大学周仁杰助理教授在SCIE期刊《极端制造》（International Journal of Extreme Manufacturing, IJEM）上共同发表了《10nm及以下技术节点晶圆缺陷光学检测》的综述，对过去十年中与光学晶圆缺陷检测技术有关的新兴研究内容进行了全面回顾，并重点评述了三个关键方面：（1）缺陷可检测性评估，（2）多样化的光学检测系统，以及（3）后处理算法。图1展示了该综述研究所总结的代表性晶圆缺陷检测新方法，包括明/暗场成像、暗场成像与椭偏协同检测、离焦扫描成像、外延衍射相位显微成像、X射线叠层衍射成像、太赫兹波成像缺陷检测、轨道角动量光学显微成像。通过对上述研究工作进行透彻评述，从而阐明晶圆缺陷检测技术的可能发展趋势，并为该领域的新进入者和寻求在跨学科研究中使用该技术的研究者提供有益参考。光学缺陷检测方法；显微成像；纳米光子学；集成电路；深度学习亮点：● 透彻梳理了有望实现10nm及以下节点晶圆缺陷检测的各类光学新方法。● 建立了晶圆缺陷可检测性的评价方法，总结了缺陷可检测性的影响因素。● 简要评述了传统后处理算法、基于深度学习的后处理算法及其对缺陷检测性能的积极影响。▲图1能够应对图形化晶圆缺陷检测挑战的各类光学检测系统示意图。（a）明/暗场成像；（b）暗场成像与椭偏协同检测；（c）离焦扫描成像；（d）外延衍射相位显微成像；（e）包含逻辑芯片与存储芯片的图形化晶圆；（f）X射线叠层衍射成像；（g）太赫兹成像；（h）轨道角动量光学显微成像。研究背景伴随智能手机、平板电脑、数字电视、无线通信基础设施、网络硬件、计算机、电子医疗设备、物联网、智慧城市等行业的蓬勃发展，不断刺激全球对半导体芯片的需求。这些迫切需求，以及对降低每片晶圆成本与能耗的不懈追求，构成了持续微缩集成电路关键尺寸和增加集成电路复杂性的驱动力。目前，IC制造工艺技术已突破5nm，正朝向3nm节点发展，这将对工艺监控尤其是晶圆缺陷检测造成更严峻的考验：上述晶圆图案特征尺寸的微缩，将极大地限制当前晶圆缺陷检测方案在平衡灵敏度、适应性、效率、捕获率等方面的能力。随着双重图案化、三重图案化以及四重图案化紫外光刻技术的广泛使用，检测步骤的数量随着图案化步骤的增加而显著增加，这可能会降低产率并增加器件故障的风险，因为缺陷漏检事故的影响会被传递至最终的芯片制造流程中。更糟糕的是，当前业界采用极其复杂的鳍式场效应晶体管 (FinFET) 和环栅 (GAA) 纳米线 (NW) 器件来降低漏电流和提高器件的稳定性，这将使得三维 (3D) 架构中的关键缺陷通常是亚表面（尤其是空隙）缺陷、深埋缺陷或高纵横比结构中的残留物。总体上而言，伴随工业界开始大规模的10 纳米及以下节点工艺芯片规模化制造，制造缺陷对芯片产量和成本的影响变得越来越显著，晶圆缺陷检测所带来的挑战无疑会制约半导体制造产业的发展。鉴于此，IC芯片制造厂商对晶圆缺陷检测技术与设备的重视程度日渐加深。在本文中，朱金龙研究员等人对图形化晶圆缺陷光学检测方法的最新进展进行了详细介绍。最新进展晶圆缺陷光学检测方法面的最新进展包含三个方面：缺陷可检测性评估、光学缺陷检测方法、后处理算法。缺陷可检测性评估包含两个方面：材料对缺陷可检测性的影响、晶圆缺陷拓扑形貌对缺陷可检测性的影响。图2展示了集成电路器件与芯片中所广泛采纳的典型体材料的复折射率N、法向反射率R和趋肤深度δ。针对被尺寸远小于光波长的背景图案所包围的晶圆缺陷，缺陷与背景图案在图像对比度差异主要是由材料光学特性的差异所主导的，也就是复折射率与法向反射率。具体而言，图2(c)所示的缺陷材料与图案材料的法向反射率曲线差异是优化缺陷检测光束光谱的基础之一。因此，寻找图像对比度和灵敏度足够高的最佳光束光谱范围比纯粹提高光学分辨率更重要一些，并且此规律在先进工艺节点下的晶圆缺陷检测应用中更具指导意义。▲图2集成电路中典型体材料的光学特性。（a）折射率n；（b）消光系数k；（c）法向反射率R；（d）趋肤深度δ。晶圆缺陷拓扑形貌对缺陷可检测性的影响也尤为重要。在图形化晶圆缺陷检测中，缺陷散射信号信噪比和图像对比度主要是受缺陷尺寸与缺陷类型影响的。图3展示了存储器件中常规周期线/空间纳米结构中的典型缺陷，依次为断线、边缘水平桥接和通孔、凹陷、之字形桥接、中心水平桥接、颗粒、突起、竖直桥接等缺陷。目前，拓扑形貌对缺陷可检测性的影响已被广泛研究，这通常与缺陷检测条件配置优化高度相关。例如，水平桥接与竖直桥接均对照明光束的偏振态相当敏感；在相同的缺陷检测条件配置下，桥接、断线、颗粒物等不同类型的缺陷会展现出不同的缺陷可检测性；同时，缺陷与背景图案的尺寸亦直接影响缺陷的可检测性，尺寸越小的缺陷越难以被检测。▲图3图形化晶圆上周期线/空间纳米结构中的典型缺陷（a）断线；（b）边缘水平桥接和通孔；（c）凹陷；（d）之字形桥接缺陷；（e）中心水平桥接；（f）颗粒物；（g）突起；（h）竖直桥接。丰富多彩的新兴光学检测方法。光是人眼或人造探测器所能感知的电磁波谱范围内的电磁辐射。任意光电场可采用四个基本物理量进行完整描述，即频率、振幅、相位和偏振态。晶圆缺陷光学检测通常是在线性光学系统中实施的，从而仅有频率不会伴随光与物质相互作用发生改变，振幅、相位、偏振态均会发生改变。那么，晶圆缺陷光学检测系统可根据实际使用的光学检测量进行分类，具体可划分为明/暗场成像、暗场成像与椭偏协同检测、离焦扫描成像、外延衍射相位显微成像、X射线叠层衍射成像、太赫兹波成像缺陷检测、轨道角动量光学显微成像。图4展示了基于相位重构的光学缺陷检测系统，具体包括外延相位衍射显微成像系统、光学伪电动力学显微成像系统。在这两种显微镜成像系统中，缺陷引起的扰动波前信号展现了良好的信噪比，并且能够被精准地捕获。后处理算法。从最简单的图像差分算子到复杂的图像合成算法，后处理算法因其能显著改善缺陷散射信号的信噪比和缺陷-背景图案图像对比度而在光学缺陷检测系统中发挥关键作用。伴随着深度学习算法成为普遍使用的常规策略，后处理算法在缺陷检测图像分析场景中的价值更加明显。典型后处理算法如Die-to-Die检测方法是通过将无缺陷芯片的图像与有缺陷芯片的图像进行比较以识别逻辑芯片中的缺陷，其也被称为随机检测。Cell-to-Cell检测方法是通过比较将同一芯片中无缺陷单元的图像与有缺陷单元的图像进行比较以识别存储芯片中的缺陷，其也被称为阵列检测。至于Die-to-Database检测方法，其本质是通过将芯片的图像与基于芯片设计布局的模型图像进行比较以识别芯片的系统缺陷。而根据原始检测图像来识别和定位各类缺陷，关键在于确保后处理图像（例如差分图像）中含缺陷区域的信号强度应明显大于预定义的阈值。基于深度学习的缺陷检测方法的实施流程非常简单：首先，捕获足够的电子束检测图像或晶圆光学检测图像（模拟图像或实验图像均可）；其次，训练特定的神经网络模型，从而实现从检测图像中提取有用特征信息的功能；最后，用小样本集测试训练后的神经网络模型，并根据表征神经网络置信水平的预定义成本函数决定是否应该重复训练。然而，深度学习算法在实际IC生产线中没有被广泛地接收，尤其是在光学缺陷检测方面。其原因不仅包括“黑箱性质”和缺乏可解释性，还包括未经实证的根据纯光学图像来定位和分类深亚波长缺陷的能力。而要在IC制造产线上光学缺陷检测场景中推广深度学习技术的应用，还需开展更多研究工作，尤其是深度学习在光学缺陷检测场景中的灰色区域研究、深度学习与光学物理之间边界的探索等。▲图4代表性新兴晶圆缺陷光学检测系统。（a）外延相位衍射显微成像系统；（b）光学伪电动力学显微成像系统。（a）经许可转载。版权所有（2013）美国化学会。（b）经许可转载。版权所有（2019）美国化学会。未来展望伴随集成电路(IC)制造工艺继续向10nm及以下节点延拓，针对IC制造过程中的关键工序开展晶圆缺陷检测，从而实现IC制造的工艺质量监控与良率管理，这已成为半导体领域普遍达成的共识。尽管图形化晶圆缺陷光学检测一直是一个长期伴随IC制造发展的工程问题，但通过与纳米光子学、结构光照明、计算成像、定量相位成像和深度学习等新兴技术的融合，其再次焕发活力。其前景主要包含以下方面：为了提高缺陷检测灵敏度，需要从检测系统硬件与软件方面协同创新；为了拓展缺陷检测适应性，需要更严谨地研究缺陷与探测光束散射机理；为了改善缺陷检测效率，需要更高效地求解缺陷散射成像问题。除了IC制造之外，上述光学检测方法对光子传感、生物感知、混沌光子等领域都有广阔的应用前景。

仪器信息网讯 2011年10月12-15日，第十四届北京分析测试学术报告会及展览会(BCEIA 2011)在北京展览馆隆重举行。为让广大网友及仪器用户深入了解BCEIA 2011仪器新品动态，仪器信息网特别开展了以“盘点行业新品 聚焦最新技术”为主题大型视频采访活动，力争将科学仪器行业最新创新产品、最新技术进展及最具有代表性应用解决方案直观地呈现给业内人士。以下是仪器信息网编辑采访海洋光学技术中心经理李宇先生的视频。 　　在采访中，李宇先生介绍了适用于不同领域的光纤光谱仪的特点，以及海洋光学近红外光谱、过程控制实验室的应用，以及微型光纤光谱仪的市场发展前景等内容。 　　李宇先生表示：“微型光纤光谱仪是一个非常朝阳的产品，它从发明到现在已经20多年了，但是真正应用推广是在近几年来。微型光纤光谱仪相对于传统的分光光度计，它的主要特点是一是微型，二是可以根据用户需求定制，三是它可以覆盖不同的检测范围，比如紫外可见、近红外波段等。再者用户可以将微型光纤光谱仪集成到不同的应用生产当中，如可以用拉曼模块去监测生产过程，在中药制药行业，用微型光纤光谱仪模块可以监控药物有效成分是否已经达到期望的浓度等，对于微型光纤光谱仪模块用于生产过程的监控我是非常有信心的。” 　　具体产品展示、技术特点介绍、应用领域分析，请点击查看采访视频。　 　　关于海洋光学 　　海洋光学是全球领先的光传感解决方案提供商，提供光与物质相互作用过程中测量和机理分析的基础方法；提供的方案适合各类应用，涵盖生物医学研究、环境检测、生命科学、科学教育以及娱乐照明和显示等诸多方面；所涉及到的技术和产品线包括光谱仪、化学传感器、度量仪器、光纤、薄膜及光学元件。作为微型光纤光谱设备的发明者，自1989年来我们在全球共售出了超过150,000套光谱仪。海洋光学是英国豪迈(Halma)集团的分公司，豪迈集团主要经营用于探测潜伏危险和保护人们生命安全的产品，是专业性电子、安全和环境技术领域的领军企业。

2013年4月20日上午八时零二分，四川省雅安市芦山县地区发生7.0级地震，地震造成重大人员伤亡和财产损失。地震发生后，科技部紧急研究部署四川雅安地震抗震救灾科技工作，并在科技部门户网站发布抗震救灾实用技术手册，供地震灾区选用。在抗震救灾实用技术手册中，发布了地震灾区石棉粉尘检测技术。具体信息如下： 　　灾后各灾区的损坏建筑的清理、拆除、重建工作非常繁重，在这个过程中，粉尘的污染是个十分重要的问题，特别是很多建筑使用了或多或少的石棉材料，由此产生的石棉粉尘会对人体健康造成危害。本手册内容为针对石棉粉尘的分析监测技术和使用了石棉材料的建筑物的拆解及石棉废弃物的安全处理处置操作技术，以备地震灾区在工作中参照采用。 　　地震灾区使用了石棉材料的建筑物的安全拆解及石棉废弃物的处理处置应遵循专人按章操作，严密防护，安全、妥善贮存运送，指定地点集中处置，在整个过程中均设立明显示警标志，确保在拆解、处理处置过程及处置后的环境安全的原则。在工作过程中，要针对工作现场及周边进行石棉纤维污染的监测，防止造成污染，确保人体健康。 　　石棉纤维的检测方法有多种，主要有光学显微镜法、电镜法、X-射线衍射法等。其中光学显微镜法原理简单、所使用光学显微镜较为常见。而电镜法则准确度比较高，可以检测出较为细小的石棉纤维颗粒。 　　一.固体样品的检测 　　可参照HJ/T 206-2005《环境标志产品技术要求 无石棉建筑制品》的分析方法。主要方法如下： 　　1.样品的采集 　　固体材料中石棉检测工作的样品采集方法如下。 　　在材料的不同部位取下样品若干块，取样量约50-200克左右。 　　2.样品的预处理 　　1)被测样品中有机物质的去除。采用高温烘烤方法，在马弗炉中在400-500℃的温度下加热2小时左右，除去被测样品中的有机物质。 　　2)块状样品的粉碎。采用机械手段进行破碎和研墨至粉末状。(若使用破碎机，粉碎时间不要太长。不然会造成石棉纤维成为细小颗粒，无法辨别) 　　3)纤维束状和絮状样品。用剪子剪碎后，可用研钵稍做研磨，以使缠绕成团的纤维和过粗的纤维束可以分离舒展。或用镊子等工具从边缘剥离少许。 　　4)将粉碎或研磨好的样品进行充分的混匀待用。 　　3.样品的分析 　　采用光学显微镜法分析参照HJ/T 206-2005《环境标志产品技术要求 无石棉建筑制品》。 　　采用扫描电镜检测参照ISO 14966-2002《环境空气—无机纤维颗粒计数浓度的测定—扫描电子显微镜法》。 　　二.空气样品中石棉纤维的检测 　　1.光学显微镜法 　　样品采集就是将含石棉尘的空气抽取通过采样滤膜，石棉尘于滤膜上透明固定后，在相衬显微镜下计数，根据所采气体体积计算出每立方厘米气体中的石棉尘的根数。 　　采样及测定方法参照HJ/T41-1999《固定污染源排气中石棉尘的测定-镜检法》。 　　2.扫描电镜法 　　样品采集及测定可参照ISO 14966-2002《环境空气—无机纤维颗粒计数浓度的测定—扫描电子显微镜法》。 　　样品采集时可使用适用于扫描电镜观测的0.2微米或者0.4微米孔径的核孔膜。采样流量5-10L/min.。采样时间根据粉尘污染情况确定，以不造成颗粒物重叠为宜。 　　参照ISO 14966-2002 标准，在2000倍下进行观察和计数，计数规则参照上述标准。 　　技术来源 　　单位名称： 国家环境分析测试中心 　　联系地址： 北京朝阳区育慧南路1号 邮编：100029 　　联系人： 董树屏 　　联系电话：13601358418 　　e-mail: yrhuang@cneac.com 　　石棉的定义及可能含有石棉材料的建筑材料 　　石棉定义：石棉主要有两类，一类指属于蛇纹岩类的纤维状矿物硅酸盐，即温石棉(白石棉) 另一类是指闪石类纤维状矿物硅酸盐，即阳起石、铁石棉(棕石棉、镁铁闪石-铁闪石)、直闪石、青石棉(蓝石棉)、和透闪石。 　　石棉粉尘是指环境中悬浮在空中的石棉微粒。直径小于3微米，长度与直径之比大于3，纤维测量长度大于5微米的石棉纤维对人体的危害最大。 　　我国建筑材料中使用的主要是温石棉。可能含有石棉材料的建筑材料包括：石棉水泥瓦，钢丝网石棉水泥波瓦，石棉水泥平板，TR建筑平板，石棉硅酸钙板，石棉水泥管，石棉纱、线，石棉绳，石棉布，石棉带，热绝缘石棉纸，衬垫石棉纸、板，保温石棉板，泡沫石棉，石棉衣著，石棉被等。在这些材料中水泥制品比较坚固稳定，而保温石棉板、绝缘材料、泡沫石棉的材料较为松散易碎，更易于进入空气中造成污染。

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。

作者：荆淮侨 来源：中国科学报受SCIE期刊《极端制造》极端制造编辑部邀请，华中科技大学教授刘世元团队近日在该刊上发表了《10nm及以下技术节点晶圆缺陷光学检测》的综述文章，对过去十年中与光学晶圆缺陷检测技术有关的新兴研究内容进行了全面回顾。随着智能终端、无线通信与网络基础设施、智能驾驶、云计算、智慧医疗等产业的蓬勃发展，先进集成电路的关键尺寸进一步微缩至亚10nm尺度，图形化晶圆上制造缺陷的识别、定位和分类变得越来越具有挑战性。传统明场检测方法虽然是当前晶圆缺陷检测的主流技术，但该方法受制于光学成像分辨率极限和弱散射信号捕获能力极限而变得难以为继，因此亟需探索具有更高成像分辨率和更强缺陷散射信号捕获性能的缺陷检测新方法。据了解，晶圆缺陷光学检测方法的最新进展包含了缺陷可检测性评估、光学缺陷检测方法、后处理算法等三个方面。其中，缺陷可检测性评估，包含了材料对缺陷可检测性的影响、晶圆缺陷拓扑形貌对缺陷可检测性的影响两个方面。在多样化的光学缺陷检测方法上，目前，晶圆缺陷光学检测系统可根据实际使用的光学检测量进行分类。在后处理算法方面，根据原始检测图像来识别和定位各类缺陷，关键在于确保后处理图像中含缺陷区域的信号强度应明显大于预定义的阈值。在该综述研究中，也总结了代表性晶圆缺陷检测新方法。具体可划分为明/暗场成像、暗场成像与椭偏协同检测、离焦扫描成像、外延衍射相位显微成像、X射线叠层衍射成像、太赫兹波成像缺陷检测、轨道角动量光学显微成像。研究人员认为，基于深度学习的缺陷检测方法的实施流程非常简单。首先，捕获足够的电子束检测图像或晶圆光学检测图像。其次，训练特定的神经网络模型，从而实现从检测图像中提取有用特征信息的功能。最后，用小样本集测试训练后的神经网络模型，并根据表征神经网络置信水平的预定义成本函数决定是否应该重复训练。据介绍，尽管图形化晶圆缺陷光学检测一直是一个长期伴随IC制造发展的工程问题，但通过与纳米光子学、结构光照明、计算成像、定量相位成像和深度学习等新兴技术的融合，其再次焕发活力。该团队介绍，这一研究领域的前景主要包含以下方面：首先，为了提高缺陷检测灵敏度，需要从检测系统硬件与软件方面协同创新。同时，为了拓展缺陷检测适应性，需要更严谨地研究缺陷与探测光束散射机理。此外，为了改善缺陷检测效率，需要更高效地求解缺陷散射成像问题。除了IC制造之外，上述光学检测方法对光子传感、生物感知、混沌光子等领域都有广阔的应用前景。相关研究人员表示，通过对上述研究工作进行评述，从而阐明晶圆缺陷检测技术的可能发展趋势，将为该领域的新进入者和寻求在跨学科研究中使用该技术的研究者提供有益参考。华中科大机械学院研究员朱金龙、博士后刘佳敏为该文共同第一作者，华中科大教授刘世元以及朱金龙为共同通讯作者。相关论文信息：https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac64d7

近年来，随着5g时代的到来，整个光学产业链步入发展快车道，相关各种新产品新技术在各个应用场景中不断跟新迭代。如手机市场领域，接连上演“镜头大战”，大底面、高像素、多镜头手机层出不穷。而在光学产品技术极大丰富的背后，如何保证好光学元件的光学性能至关重要。在诸多测试方法中，紫外分光光度计能够测定相关光学元件的透过率和反射率并确定实际效果，这对评价其光学传输特性和进行质量控制有着重要意义。以下，仪器信息网邀请日立高新（上海）国际贸易有限公司北京分公司技术工程师曹亚南，为大家分享紫外分光光度法在光学元件测试中的应用案例、检测器选择、以及测试配件的选择。1. 概要在我们日常生活中，眼镜、建筑物和车辆的窗玻璃、手机显示面板、液晶面板表面、涂膜、遥控接收器类似的玻璃、薄膜等光学元件随处可见（如图1），而紫外分光光度计能够测定这些光学元件的透过率和反射率并确定实际效果，这对评价其光学传输特性和进行质量控制至关重要。图1 常见光学元件在光学元件的评价中，为了确保获得精确的测定结果，一方面要考虑分光光度计本身的性能参数，另一方面还要选用合适的配件，根据样品尺寸大小和测量目的，使用正确的附件。下文以日立紫外可见近红外分光光度计UH4150为例（如图2），介绍如何选择合适的配件来测量不同的光学元件。图2 多种测量配件2. 配件的选择2.1 检测器的选择紫外可见分光光度计通常有两类检测器，直射光检测器（如图3）和积分球检测器（如图4）。直射光检测器一般用于液体样品或非扩散性平板样品的测量，而对长棒形样品、透镜和扩散性样品，其透射光束的形状受折射和散射的影响。若使用直射光检测器，样品测定时的光束形状会与基线测定的不同，从而无法获得准确结果。这种情况下，我们需要选用积分球检测器，让入射光在积分球内部进行漫反射，然后将其导入到检测器中消除检测器的局域性。图3 直射光检测系统示意图图4 积分球检测器积分球检测器通常分为两类，直径60 mm和直径150 mm的积分球。Φ60 mm积分球因其多功能性和卓越的基线平坦度和噪音水平而应用广泛。对于不同的测量目的，Φ60 mm积分球的开口数和开口倾角的选择也不同。对于常规透过率的测量，几乎可使用所有类型的积分球。但是若测试透镜和厚样品时，透射光会发散，如果使用四口积分球（如图5），入射光将从副白板溢出，积分球内表面材料和副白板材料之间反射特性的差异可能引起测量误差，此时应选用没有此类测量误差的两口全积分球（如图6）。图5 四口积分球的基线校正和透镜测定图6 两口积分球的基线校正和透镜测定若测定全反射率，需要将样品放在积分球后。使用后端开口倾角是8°或10°的积分球，可测定包括镜面反射在内的全反射率，如图7。而测定漫反射率要使用后端开口倾角是0°的积分球，样品的镜面反射光通过入射口射出，积分球只测定样品的漫反射率，如图8。图7 全反射率测定图8 漫反射率测定2.2测量附件的选择紫外可见分光光度计附件选择很多（如表1、表2），应根据具体样品特征和测量目的，选取相应的附件，部分附件如下表所示。表1 部分常用附件表2 自动附件以上是列举的在紫外分光光度计检测中的部分测量附件，若测定样品为玻璃、薄膜等，需要先判定入射角是否是0度测定，再判定样品是否对光有扩散性，一般有扩散性的样品透射，需要选择紧密附着的透射支架和积分球。3. 光学元件测量案例3.1智能手机相关测定成像质量是人们选购手机时的关注点之一，而镜片是手机镜头中的光学元件，尺寸微小，一般直径为3 mm，为确保其透过率的准确测定，需要选用微小样品测定附件。图9为使用微小样品测定附件测量两种手机镜头的透过率。微小样品透过率附件中设置有聚光镜和掩膜，能够缩小仪器光斑，使入射光束完全照射在微小样品内。图9 两种手机镜头的透过率图10为使用微小棱镜测定附件测量潜望镜式手机镜头中的直角棱镜的反射率。图10 微小棱镜的反射率图11为使用角度可变透射附件测量防窥膜的透过率。图11 手机防窥膜不同角度的透过率图12为使用微小5˚镜面反射附件测量手机中红外截止滤光片的反射率。图12 红外截止滤光片的反射光谱3.2 汽车相关测定随着汽车传感器、显示器分辨率的不断提升，内外装饰材料也在追求高附加值化，因此光学特性的评价需求也越来越多。只有正确选择合适的附件评价汽车零部件的光学特性，才能最有效地保障每一次安全出行。图13为使用直射光检测器和滤光片支架测定紫外-可见-近红外区域的双带通滤光片。图13 LIDAR中双带通滤光片的透过光谱图14为使用微小自动角度可变附件测定微小平面镜不同角度下的反射率。图14 LIDAR中微小平面镜不同入射角的反射率图15为使用标准Φ60 mm积分球和选配程序包测量车身涂料的太阳光反射率。图15 隔热涂料的全反射光谱从以上智能手机和汽车的相关测量案例中可以看出，无论是不同入射光角度的样品测量还是微小样品测定，通过正确使用变角度、自动化附件等，都可以高效率获取低噪声的光谱数据。4. 总结光学元件性能的准确评价离不开附件的正确选择，日立紫外可见近红外分光光度计UH4150是光学元件测量的领先者，具有优质平行光束性能技术和大型样品仓，可以安装多种附件。日立凭借优异的光栅技术和丰富经验，具有多种紫外可见分光光度计产品，不仅如此，日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，未来，日立将丰富完善产品线，不断实现技术创新。图片来源：日立高新（上海）国际贸易有限公司北京分公司*部分图片来源于网络https://pixabay.com/zh/images/search/ 如您想和工程师进一步交流，欢迎致电日立：400 630 5821

一、正确安装的问题使用显微镜前，首先要把显微镜的目镜和物镜安装上去。目镜的安装极为简单，主要的问题在于物镜的安装，由于物镜镜头较贵重，万一学生安装时螺纹没合好，易摔到地上，造成镜头损坏，所以为了保险起见，强调学生安装物镜时用左手食指合中指托住物镜，然后用右手将物镜装上去，这样即使没安装好，也不会摔到地上。二、正确对光的问题对光是使用显微镜时很重要的一步，有些学生在对光时，随便转一个物镜对着通光孔，而不是按要求一定用低倍镜对光。转动反光镜时喜欢用一只手，往往将反光镜扳了下来。所以教师在指导学生时，一定要强调用低倍镜对光，当光线较强时用小光圈，平面镜，而光线较弱时则用大光圈，凹面镜，反光镜要用双手转动，当看到均匀光亮的圆形视野为止。光对好后不要随便的移动显微镜，以免光线不能准确的通过反光镜进入通光孔。三、正确使用准焦螺旋的问题使用准焦螺旋调节焦距，找到物象可以说是显微镜使用中最重要的一步，也是学生感觉最为困难的一步。学生在操作中极易出现以下错误：一是在高倍镜下直接调焦 二是不管镜筒上升或下降，眼睛始终在目镜中看视野；三是不了解物距的临界值，物距调到2～3厘米时还在往上调，而且转动准焦螺旋的速度很快。前两种错误结果往往造成物镜镜头抵触到装片，损伤装片或镜头，而第三种错误则是学生使用显微镜时最常见的一种现象。针对以上错误，教师一定要向学生强调，调节焦距一定要在低倍镜下调，先转动粗准焦螺旋，使镜筒慢慢下降，物镜靠近载玻片，但注意不要让物镜碰到载玻片，在这个过程中眼睛要从侧面看物镜，然后用左眼朝目镜内注视，并慢慢反向调节粗准焦螺旋，使镜筒缓缓上升，直到看到物像为止，同时向学生说明一般显微镜的物距在1厘米左右，所以如果物距已远远超过1厘米，但仍未看到物象，那可能是标本未在视野内或转动粗准焦螺旋过快，此时应调整装片位置，然后再重复上述步骤，当视野中出现模糊的物象时，就要换用细准焦螺旋调节，只有这样，才能缩小寻找范围，提高找到物象的速度。四、物镜转换的问题使用低倍镜后换用高倍镜，学生往往喜欢用手指直接推转物镜，认为这样比较省力，但这样容易使物镜的光轴发生偏斜，原因是转换器的材料质地较软，精度较高，螺纹受力不均匀很容易松脱。一旦螺纹破坏，整个转换器就会报废。教师应指导学生手握转换器的下层转动扳转换物镜。五、光学玻璃清洗的问题光学玻璃用于仪器的镜头、棱镜、镜片等。在制造和使用中容易沾上油污、水湿性污物、指纹等，影响成像及透光率。清洗光学玻璃，应根据污垢的特点、不同结构，选用不同的清洗剂，使用不同的清洗工具，选用不同的清洗方法。清洗镀有增透膜的镜头，如照相机、幻灯机、显微镜的镜头，可用20%左右的酒精和80%左右的一种有机物，结构式为C2H5OC2H5的配置清洗剂进行清洗。清洗时应用软毛刷或棉球沾有少量清洗剂，从镜头中心向外做圆运动。切忌把这类镜头浸泡在清洗剂中清洗，清洗镜头时不要用力擦拭，否则会损伤增透膜，损坏镜头。清洗棱镜、平面镜的方法，可依照清洗镜头的方法进行。

p 　 strong 　仪器 /strong strong 信息网讯 /strong span style=" font-family: times new roman " 2016年5月10日，由中国光学工程学会、中国高科技产业化研究会、国际光学工程学会(SPIE)、美国光学学会(OSA)主办的2016年国际光电技术与应用系列创新研讨会(OTA 2016)在京开幕。此次研讨会除了大会报告之外，还设有13个分会场，分别为1.国际高功率激光技术与高能激光应用研讨会2.国际激光制造与激光检测技术研讨会、3.国际3D打印技术及其应用研讨会(2.3.合并)、4.国际先进光学系统设计与制造及应用研讨会、5.国际光学检测技术及仪器研讨会、6.国际机器人先进感知与智能控制技术研讨会、7.国际天文望远镜与仪器研讨会、8.国际大数据光存储技术研讨会、9.国际高光谱遥感应用研讨会、10.国际硅基光电子与集成研讨会、11.国际红外技术与应用研讨会、12.国际环境监测与安全检测技术及应用研讨会、13. 纪念光纤发明50周年大会等。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_20160511_080631_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/0242fdc0-4ff5-4fd0-a565-8a281012ced0.jpg" / /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　5月10日下午至5月11日是大会的分会场研讨时间。分会之一国际光学检测技术及仪器研讨会作为国际光电技术与应用系列创新研讨会的重要组成，每年都吸引来国内外光学检测技术研发专家们到会参加讨论。据主办方中国光学工程学会介绍，往届的光学检测技术及仪器研讨会更注重技术的研发探讨，今年的会议是首次明确将光学检测技术和仪器的产业化作为研讨的主题，这也是响应国家支持科研成果转化的号召。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0179_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/9abb0d7b-0511-43d3-8897-864a65628744.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 strong 会议现场 /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　本届国际光学检测技术及仪器研讨会共包括来自国内外工程化院校、研究所以及商业化仪器企业的25个报告，吸引了百余位相关研究实验室和企业的参会者。以下是部分报告介绍： /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　哈工业大学精密仪器工程研究院谭久彬教授报告的题目是《高端超精密仪器产业化探索》。据介绍，我国工业化进入中后期，高端装备发展走到了必须发展的道路。超精密仪器技术已经是大国必争的战略高地，而目前我国面临发达国家和新兴国家的双重挑战。我国超精密仪器产业化发展存在很多问题，如理念陈旧、企业自主创新能力较低等。充分发挥大学研究所自主创新能力强的优势，让工科大学研发平台与企业的产业化平台一体化对高端精密仪器产业化将产生巨大的推动作用。谭久彬教授还介绍了团队根据产业化需求研制的用于微纳结构表征的共聚焦扫描测量仪、面向生物医学的立体层析共聚焦显微镜、快速超精密双频激光干涉仪等精密仪器测量设备。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0155_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/ec2a365f-9cf0-4d63-9b60-9abcb0547974.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 /span span style=" font-family: times new roman " strong 谭久彬 /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　中国工程物理研究院激光核聚变研究中心袁晓东报告的题目是《Research on the Precision Assembly System for SG-III Laser Facility 》。据介绍激光诱导惯性约束核聚变是实验室最常用的实现核聚变的方法。大型高能激光装置对于方法的实现非常重要，目前在美国、法国和中国(SG-III)共有三个大型高能激光装置。袁晓东在报告中介绍了SG-III的设计和一体化装配过程，LRU模型的离线精密装配与在线准确重置能够满足大型激光装置的安装与调试。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0190_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/e4fb6b6d-5a3c-43f7-b245-395995ff5fba.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 /span span style=" font-family: times new roman " strong 袁晓东 /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　北京交通大学冯其波教授报告的题目是《System for simultaneously measuring 6DOF geometric motion errors using fiber-coupled laser》。据介绍，提高受控机床的精度，可以从改善硬件设施或是误差补偿的方法入手。冯其波教授表示：做精密仪器“方向决定成败、细节决定高低。”还介绍了团队研制的单轴6自由度误差测量系统。光纤的使用使系统热稳定性得到了提高，可稳定的通过补偿降低误差。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0217_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/9a23d7ae-7e5f-4052-b201-ff4466fde9c6.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 strong 冯其波 /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　 /span span style=" font-family: times new roman " 中国科学院光电研究院周维虎教授报告的题目是《飞秒激光频率梳精密测量技术研究》。飞秒光梳是频率和相位完全受控的飞秒锁模脉冲激光。主要用于绝对距离测量、频率测量等测量和低噪声微波源和任意光脉冲合成。周继虎教授介绍了飞秒光梳的实用化研制，基于该原理该团队还研发了飞秒激光跟踪仪可用于台阶测量、自由曲面测量、时频测量等方面。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0259_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/ab834326-5079-4588-a625-7c6693835b4b.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 strong 周维虎 /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　中国科学院上海光学精密机械研究所邵建达报告的题目是《Large optics metrology for SG-series laser facility》。组成大型SG激光系统的大口径光学元件种类多、数量大，他们的特性参数与激光装置的性能相关，对大口径光学元件检测的装置要求很高。该团队建立的检测技术满足高精度光学元件的检测需求，部分光学元件已经优于之前NIF光学元件水平。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0303_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/1f3cb9e7-c856-4776-a2ce-cc18d4e969ff.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 strong 邵建达 /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　来自华中科技大学的刘世元教授报告的题目为《Mueller Matrix Ellipsometry for Nanostructured Surface Metrology》。 /span span style=" font-family: times new roman " 据介绍，Mueller矩阵椭偏计(MME)非常适合无损纳米结构测量，对光的偏振、散射和其它特性的深入研究对于表面测量非常重要。为了将MME商品化，团队还创建了武汉颐光科技有限公司，目前已经具备椭偏仪批量生产能力实现了MME的产品销售。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0338_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/8409671a-de3d-4d73-8387-a6e2b2ca791a.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 strong 刘世元 /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　哈尔滨工业大学 Yi Zhou报告的题目是《Experiments on Terahertz 3D Scanning Microscopic & nbsp Imaging》。Yi & nbsp Zhou介绍了团队研制的2.52太赫兹双轴反射共聚焦显微镜，其纵向和横线分辨率分别超过了0.314mm和0.353mm。该仪器在2D和3D成像方面非常稳定，可被用于生物学、制药等领域。 /span /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_0241_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/dcd0cda8-7b59-43b2-b263-3b2335882257.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 strong Yi Zhou /strong /span /p p span style=" font-family: times new roman " 　　哈尔滨工业大学ChangKun Fan报告的题目是《Controlling Software Development of CW Terahertz Target Scattering Properties Measurements Based on LabVIEW(IPTA05-066)》。据介绍，该团队开发了太赫兹目标散射特性测量的控制软件。该软件可手动或自动移动坐标平台，可设置间断频率、测量时间等参数实现自动测量。目前该软件已经申请得到国家专利。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " img title=" IMG_0383_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201605/insimg/a2dd8a4f-6640-4796-a821-95f65295dbbc.jpg" / /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family: times new roman " 　　 strong ChangKun Fan /strong /span /p

仪器信息网讯 秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于 2018 年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新 100”项目，通过筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，在企业发展的关键时期“帮一把”。五年以来，天时地利人和至，中国电镜产业迎来发展窗口期，国内电镜产业链企业们也纷纷抓住历史机遇，实现生机蓬勃的发展之势。2023 年迎来国产电镜的“全新时代”。此背景下，“创新 100”项目组在2023年底走进13家中国电镜产业链代表性企业，邀请电镜专家联合走访，探寻中国电镜产业发展进展，为发展新阶段赋能，也为 2024 年即将在苏州举办的“第三届中国电镜产业化发展论坛”的内容筹备作前期调研。走访第10站，由浙江大学农生环测试中心副主任洪健研究员 ，仪器信息网材料物性组执行主编杨厉哲、“创新 100”项目负责人韦东裕、营销服务中心经理韩永风、牛群山等组成的走访项目组走进屹东光学技术(苏州)有限公司（以下简称“屹东光学”），屹东光学总经理尉东光、产品市场部总监刘宁等接待了走访一行人员。——企业发展进展屹东光学成立于2022年，由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所（以下简称“苏州医工所”）孵化，专注带电粒子光学技术设备研发和制造。 2019年，一群心怀梦想的电镜专家陆续加入苏州医工所电镜项目组，开启了场发射扫描电镜的研发之旅；2021年底，团队实现场发射扫描电镜样机出图，随后获天使基金支持，成立屹东光学技术(苏州)有限公司，开展电子显微镜的研发、生产与市场推广；2023年，屹东光学发布第一代场发射扫描电镜YF-1801，荣获“2023年度美国工业设计师学会国际优秀设计奖（International Design Excellence Award）”，并于10月25日在仪器信息网召开线上发布会,迅速引发市场关注；同年获批科技部2023年国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项之“场发射扫描电子显微镜”项目，获中央财政支持1500万元。当前，屹东光学正在开展超高分辨场发射扫描电镜以及其它带电粒子显微技术设备的研发工作。——产品技术与布局屹东光学YF1801扫描电子显微镜采用热场发射电子枪技术，电子光学镜筒中融入了先进的全镜筒加速技术，确保了低加速电压下电子束优异的成像性能，适用于各类材料（特别是不导电、不耐电子辐照样品）的高分辨成像。YF1801配备有镜筒内和样品室内两款二次电子探测器、背散射电子探测器、扫描透射电子探测器等，能高效收集从样品中激发出的多种电子信号进行成像，可最大程度揭示样品的微观形貌和结构信息。场发射扫描电子显微镜YF-1801屹东光学自主开发的带电粒子光学系统设计软件可实现：三阶像差计算分析、极限分辨率计算、容差计算分析、束流计算分析、光阑位置与尺寸优化等能力，与国际通用的商用软件相比，在同一套电子光学系统上的计算结果，误差低于1.5%。走访项目组参观了屹东光学的研发实验室，屹东人员现场演示了场发射扫描电镜，射频等离子清洗机、卷带表面亲水化处理仪、多功能样品清洗机等产品的工作流程。实验室参观——国产电镜发展任重道远国产电镜的发展起步并不算晚，但一直难以成气候。尉东光表示，像电子显微镜这种大型复杂的技术装备需要长时间的稳定积累，才能有所突破；而国内企业往往更注重短期收益，急于求成，缺乏对技术创新的长期投入和积累。目前，国产电镜技术水平与国外先进技术有代差，追赶之路任重道远。我国电镜行业存在着十分严重的人才短缺和供应链短板，面对强大的国外仪器巨头，国内同行唯有打破门户壁垒、抱团取暖、共同进步，才有可能在可预见的未来，在市场上获得成功。合影留念

光学显微镜是科学研究必不可少且应用广泛的科学仪器，相关技术曾多次获得诺贝尔奖，光学显微技术的不断进步也推动着生命科学、材料、工业等多个领域的发展。过去几十年，我国光学显微镜制造企业偏重于生产低端教育用显微镜，而绝大部分实验室和科研用显微镜依赖于进口。近几年，国产高端光学显微镜在生命科学、材料学等领域都取得了长足进步，出现了高端光学显微镜国产替代速度加快的趋势。2021年，国产光学显微镜头部企业宁波永新光学股份有限公司（以下简称“永新光学”）完成共聚焦显微镜首单销售，正式进军“百万级”高端光学显微镜领域。近日，仪器信息网专访了宁波永新光学股份有限公司总经理毛磊，深入交流了国家发展高端光学显微镜的意义、国产高端光学显微镜的行业现状以及永新光学在高端光学显微镜业务的布局考量。宁波永新光学股份有限公司总经理毛磊我国光学显微镜发展现状：存在产业分层当前，我国光学显微镜制造厂家有数十家，产品结构有清晰的分层：绝大部分厂家主要生产学前儿童和普通教学类显微镜，属于成本领先型；国内头部光学企业永新光学、舜宇光学和麦克奥迪则进入高端显微镜制造领域并已形成规模，属于成本和技术双领先型。这三家企业既有经济实力支撑，也有产业基础，且均为上市企业。而在早期，欧洲和日本的光学显微镜发展同样经历了产业分层的过程。20世纪初，欧洲有几十家显微镜工厂，而目前主流传统企业仅有两家，分别是徕卡和蔡司。日本在上世纪五六十年代也有数十家显微镜企业，现在规模较大的主要是尼康和奥林巴斯。毛磊认为，目前中国存在几十家显微镜企业也算正常，但最后做高端显微镜的厂家不会特别的多，产业总归会相对集中。近几年，国内涌现出一些高端光学显微镜科研成果转化型创业公司，率先在超分辨显微镜、共聚焦显微镜、光片显微镜等高端技术领域推出产品，而包括永新光学在内的头部光学企业虽然已经具备成熟的研发制造能力，在该领域却相对滞后一些针对当前这一现象，毛磊解释道，从“十二五”规划起，科技部支持了众多重大仪器专项，其中由高校和科研院所承担的一些项目成果转化而派生出一些创业公司。这些公司全面生产高端显微镜会有一些限制，因其专门研究仪器中的关键技术，生产某一类或少数几类产品，本身制造能力有限，零部件及主机系统等都需要购买，因此实现产业化还有很多问题要去解决。两大成果 开启高端光学显微镜元年永新光学成立于1997年，其前身是江南光学仪器厂和宁波光学仪器厂，其中江南光仪厂的历史可以追溯到1943年。经过几十年的发展，目前永新光学已成为我国光学显微镜制造业中的领军企业。2018年，永新光学在上海证券交易所主板上市，成为中国以显微镜为主营业务的第一家上市公司；2020年，永新光学经工信部复评升级为光学显微镜产品领域国家级制造业单项冠军示范企业。永新光学有两大核心业务板块，分别是科学仪器和光学元件组件。据介绍，2021年前三季度公司的光学显微镜业务增长超过20%，其中高端光学显微镜业务的增速远高于整体显微镜业务。毛磊表示，在疫情尚未结束的情况下，取得这样的成绩并不容易。关键是，公司光学显微镜的产品结构发生了变化，高端光学显微镜比重增加。在“十三五”国家科技重大专项和重点研发计划项目中，永新光学主导承担了“高分辨率荧光显微成像仪研究及产业化”项目，历时5年顺利完成，其中最具代表性的成果是共聚焦显微镜。2021年，永新光学研制的共聚焦显微镜实现首台/套的销售。毛磊称，对于中国来说，这算是一个标志性事件，因为国产制造企业对价值上百万的高端光学显微镜进行批量市场供应还是第一次。同时也意味着，我们与尼康、徕卡、蔡司、奥林巴斯这些企业，在高端光学显微镜领域开始有竞争了。对于永新光学，2021年还有一项重要成果，即公司承制的太空显微实验仪与天和核心舱一起升空。10月，永新光学接到中国宇航员中心的信息，称这台显微镜图像质量、视频、荧光效果都非常好。“这也是‘0到1’的突破，这款仪器是随着我国太空科技的发展应运而生的。”承担“十四五”重大仪器项目 研制SIM超分辨显微镜继两项重要成果后，近期，永新光学再一次从7家申报单位中脱颖而出，成功获得“十四五”国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备开发”重点专项的“超高分辨活细胞显微成像显微镜”项目。国家十分重视国产化率和自产自制能力，永新光学之所以能在激烈的竞争中得到该项目，很大程度归功于其出众的自产自制能力。“国家的目的是让整个高端光学显微镜系统能够国产化，关键的部件和技术也很重要，所以本次超高分辨率显微镜项目联合了西安光机所、浙江大学、北京大学等8家单位，由我们企业牵头进行整个系统的集成以及软件开发。”毛磊讲到，“成功研制共聚焦显微镜，说明我们已经达到国外高端显微镜的中低水平，待超分辨显微镜研制成功，就可达到国外高端显微镜的中档水平，将又上一个台阶，正一步一步往上发展。”永新光学战略规划：要实现显微科学仪器高端化据了解，目前国内高端光学显微镜的市场规模约为30亿元人民币，全球约50亿美元，增长空间很大。毛磊表示，永新光学开始布局高端显微镜领域，一方面是出于情怀，另一方面是通过转变发展方向来提升盈利能力。量大面广的显微镜属于成本领先型，厂家需要控制成本，但现在人力资源成本、能源成本、场地成本等越来越刚性化，一味控制成本将导致盈利空间有限。现阶段，需要通过技术能力的提升，来获取更大的盈利能力。2021年，永新光学新修定的五年战略发展规划（2021年-2025年）中明确以“赋能型精准突破式发展战略”为总体发展战略，计划通过5年时间，实现5倍产值规模和5倍效率。毛磊指出，这里5倍的产值规模的实现，仪器部分将主要来自于高端产品的增长。永新光学的战略规划把高端显微科学仪器的发展列入了其中，要实现显微科学仪器高端化。“我们没有强调‘国产替代’，而是‘高端替代’，因为科学仪器无国界，只要我们的科学仪器达到了高端水平，那么德国、美国乃至全世界都会接受，有朝一日一定会像日本的尼康和奥林巴斯的显微镜一样卖到全世界。另外，科学仪器不像电视机等大众消费品，对大众消费品来说仅中国的市场就足够大了。而科学仪器很小众，它的销售不能只着眼于国内，而是一定要形成规模卖到全世界。”国家意志：切切实实提升我国核心装备和重大科学仪器的研制能力王大珩院士曾经讲过，如果经济是一条龙，仪器仪表就是龙的一双眼睛，如果没有眼睛，做事情就没有方向。毛磊讲到：“仪器仪表行业呈现散、小、分离的特点，是一个做起来比较辛苦的行业，但这恰恰也是我国最需要解决的问题，未来是一个方向性的行业和产业，只有仪器仪表产业真正强大了，才能够真正说明国家‘有实力了’。”曾经有相当长一段时期，巴黎统筹协议委员会专门对社会主义阵营实行禁运和贸易限制，仪器销售同样受限。“当时我国科研水平很低。假如今天美日德等发达国家对我们的科学仪器进行封锁，我国的科研水平将受到影响。因此，国家意志很清楚，就是要切切实实地提升我国核心装备和重大科学仪器的研制能力。”当前，发达国家经济构成中很大比例源于高端科技领域。毛磊认为，新的一百年，中国要做高质量的产品，发展高端技术，这样才能发展成为一个强国。当前国家和地方对国产科学仪器的发展政策十分利好，多地发布了相关政策鼓励医疗部门购买国产显微镜，因为一部分国产显微镜已经完全能够满足用户需求；与此同时，对高校科研设备采购的国产化比例也有了要求，而过去并没有限制。随着政策调整和制造业转型升级，国家就业环境也逐渐发生改变，传统行业和新兴技术之间的融合加大对交叉学科人才的需求，这驱使更多的年轻人才开始流到制造业，毛磊认为，人才流向也是国家支持政策的一大利好表现。国产仪器提升还需用户使用和反馈我国科研实验室使用进口仪器已经有几十年的历史，现在仍是如此。近期在清华大学做演讲时，毛磊发现，高校和科研院所领导的仪器国产化意识很强，但实验室里的实际使用者对于进口仪器存在惯性依赖。“这和大家用惯了苹果而不愿更换是一个道理。现在要想销售高端显微镜，往往需要先提供一台产品去试用，用户认为可以替代国外产品时才会购买。因此，我们就要生产很多样机，这样的销售方式实际上非常痛苦。让大家习惯使用国产仪器需要一个漫长的过程，但总要有个开始。我也相信，用户总会有认识到国产仪器并不差、并且会有用习惯的一天。”“如果说还需要政策或者社会一些支持，我认为最重要的是全社会共同呼吁使用国产仪器，因为如果没有用户使用和反馈，国产仪器就无法得到提升。同时，还需要我们整个行业共同努力做好国产化高端仪器的推进工作，真真正正解决‘卡脖子’问题。”毛磊最后讲到。后记：政策方面，毛磊还补充了近期广受业内关注的一个消息：2021年12月4日，国家主席习近平签署第103号主席令，对新修订的《中华⼈⺠共和国科学技术进步法》予以发布，其中第九⼗⼀条明确规定：对境内自然人、法人和非法人组织的科技创新产品、服务，在功能、质量等指标能够满足政府采购需求的条件下，政府采购应当购买；首次投放市场的，政府采购应当率先购买，不得以商业业绩为由予以限制。其中多处提及⿎励国产科学仪器研发和采购，这对高端仪器国产化替代无疑是重大利好。

近日，中国科学院理化技术研究所研究员林哲帅、副研究员姜兴兴等提出实现晶体热膨胀的超各向异性，为光学晶体反常热膨胀性质的调控提供了全新的方法，对于光学晶体中轴向反常热膨胀性质的功能化具有重要意义。 　　在外界温度变化时，常规光学晶体因“热胀冷缩”效应，无法保持光信号传输的稳定性(如光程稳定性等)，限制了其在复杂/极端环境中精密光学仪器的应用。探索晶体的反常热膨胀性质如零热膨胀，“对冲”外界温场对晶体结构的影响是解决这一问题的有效途径。 　　然而，通过晶格在温度场作用下的精巧平衡来实现零热膨胀颇为困难，一方面，热膨胀率严格等于零的晶体在自然界中不存在；另一方面，目前化学组分调控晶体热膨胀性质的方法，例如多相复合、元素掺杂、客体分子引入和缺陷生成等，影响晶体的透光性能，不利于光学应用。如何在严格化学配比的晶体材料中，利用其本征的热膨胀性能来实现大温度涨落下的光学稳定性，具有重要的科技意义。 　　该研究团队提出实现晶体热膨胀的超各向异性，即沿晶体结构的三个主轴方向分别具有零、正、负热膨胀性，来调控光学晶体反常热膨胀性质的新方法。研究通过数学推导严格证明了当沿着三个主轴方向分别具有零、正、负热膨胀时，晶体具有最大的热膨胀可调性，可实现热膨胀效应和热光效应的精巧“对冲”，获得完全不随温度变化的光程超级稳定性。 　　研究在具有高光学透过的硼酸盐材料中探索，系统分析了晶格动力学特征。在此基础上，研究在AEB2O4 (AE=Ca或Sr)中发现了首个沿着三个主轴方向零、正、负热膨胀共存的特性。原位变温X射线衍射实验证明AEB2O4晶体具有宽的零、正、负热膨胀共存的温区(13 K ~ 280 K)。 　　在相同温度区间内，光程的变化量比常规光学晶体(石英、金刚石、蓝宝石、氟化钙)低三个数量级以上。第一性原理结合变温拉曼光学揭示了AEB2O4这种新奇的热膨胀性质源自离子(AEO8)基团拉伸振动和共价(BO3)基团扭转振动之间热激发的“共振”效应。相关研究成果发表在Materials Horizons上。 　　近年来，该团队致力于光电功能晶体反常热学和反常力学性能的研究，发现了系列具有负热膨胀、零热膨胀、负压缩以及零压缩性能的光电功能晶体，有望为复杂/极端环境下光学器件的稳定性和灵敏度问题提供解决方案。

3月12日从西藏自治区科技厅获悉，“高海拔地区科研及科普双重功能一米级光学天文望远镜建设”项目日前正式启动，这意味着世界上口径最大的折射式光学望远镜将落地拉萨。　　中国科学院国家天文台研究员、西藏自治区科技厅副厅长王俊杰向记者介绍说，该一米级光学天文望远镜由中国科学家自主研发建造，含多项科研技术攻关和突破，建成后将充分发挥西藏地区高海拔、观测条件好的特点，具备变星、双星等天体的较差测光，近地小行星及空间目标监测等多项科研观测功能。　　在服务于天文和空间科学观测任务之外，该项目也将服务于民众的科普需求。据王俊杰介绍，米级天文望远镜系统配套有太阳科普望远镜观测系统、在线直播系统、米级望远镜和太阳望远镜的远程演示教学及摄影系统等，届时可开展白天和夜晚的天文科普活动。　　据了解，该一米级光学望远镜研制完成后将建在西藏天文馆上。西藏天文馆有望于今年内开工建设，建成后将成为世界上海拔最高的天文馆。

欧盟新颁布的《饮用水中微塑料检测指令》（EU）2024/1441，确立了一套饮用水中微塑料浓度检测的标准流程。该指令规定，检测应采用至少4倍放大率的光学显微成像设备，以及能够分析20μm或更小尺寸微塑料的红外或拉曼光谱技术。岛津提供的高清体视显微镜和系列红外光谱产品，以其卓越的光谱分析能力，为微塑料的精准检测提供了有力工具。本文将详细介绍岛津光学显微镜和红外显微镜产品如何有效助力微塑料的检测工作，确保饮用水安全，促进环境保护和人类健康。广义的微塑料的定义▷ 微塑料颗粒：尺寸 ≤ 5 mm且长宽比 ≤ 3的微塑料； ▷ 微塑料纤维：长度 ≤ 15 mm且长宽比 ＞3的微塑料。1岛津高清体视显微镜，助力微塑料形貌分析岛津体视显微镜凭借其宽广的视野和高达50倍的放大能力，可轻松对微塑料进行定位和拍照，便于观察微塑料目标物的形貌特征（形状/颜色）；同时配备了专用图像分析软件，可以对微塑料进行尺寸测量。此外，通过将所获取的高清光学图像与Image J软件结合，可对微塑料的数量进行统计计算，确定微塑料的丰度。2红外光谱仪产品，助力大尺寸微塑料的定性鉴别宏观尺度大尺寸微塑料的快速鉴别红外光谱仪✔ 不同于适合较小尺寸微塑料检测的红外显微镜，红外光谱仪适合测定宏观尺度大样品（＞300 μm）。✔ 红外主机结合ATR附件，只需将微塑料压在ATR晶体上，即可轻松执行塑料成分分析。3高灵敏度的AIMsight红外显微镜，提升小尺寸微塑料分析体验10 μm聚苯乙烯微球的透射测量显微红外✔ 优异的信噪比以及专门为极小微区的测量进行了优化，显著改善微小样品分析体验。✔ 只需次数很少的扫描，即可得到微小样品的低噪声、高质量光谱图。滤膜上微塑料的分析显微红外✔ 通过显微光谱mapping成像，可对整张滤膜或滤膜的指定区域进行可视化的定性和半定量表征。✔ 塑料老化红外谱库提升了微塑料分析（光热老化塑料定性分析）的定性准确度。✔ 可以通过标配的大视野相机或15倍红外/可见物镜获取的图像来测量样品中目标物体的长度。4集成新一代分析智能技术，助力精准高效的微塑料鉴别内置方法参数的向导式IR Pilot软件✔ 包含用于塑料分析的一般性红外方法参数，分析人员能够轻松对目标样品进行快速测量、分析及打印报告。即使不熟悉FTIR分析也能够立刻上手。向导式IR Pilot软件智能光谱顾问，助力获取更高质量的数据✔ 通过将实测光谱与光谱示例进行比较，轻松判断所获取光谱的质量。✔ 提供有关扫描参数、适合附件和数据后处理的相关改进建议。5特色塑料老化红外谱库，助力老化塑料定性分析分析塑料时会利用红外谱库中的标准谱图对材质进行定性。然而，在自然环境中，塑料因紫外线照射、受热和生物作用等因素的影响，会经历分子裂解和交联，导致材料老化和降解。这一过程中，塑料的官能团可能发生改变，使得其红外光谱可能与标准品光谱的形状有所不同，因此难以顺利进行高准确度的定性鉴别。岛津特色塑料老化红外谱库由两部分组成：塑料紫外光照老化谱库和塑料热解老化谱库。该谱库收录了常见塑料在紫外光照和热氧化条件下的降解（老化）光谱数据，可显著提高微塑料分析（光/热老化塑料定性分析）的定性准确度，也便于快速表征和检测塑料老化降解程度。塑料光老化降解的切面剖析显微红外✔ 微塑料在紫外光照下会发生降解，难以使用红外谱库中的标准谱图进行定性分析。✔ 岛津特色塑料老化红外谱库，涵盖了十几种常见塑料在不同紫外光照时间或不同温度、时间后的红外光谱图，能直接识别塑料的热解/光解产物。自1875年成立以来，岛津秉承“以科学技术向社会做贡献”的理念，致力于实现“为了人类和地球的健康”的愿景。我们期待与您携手利用先进的分析技术共同守护水质安全，共创绿色未来！本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

美国海洋光学将于2011年10月12日至15日亮相第十四届北京分析测试学术报告会及展览会，展示其运用最前沿的光谱技术在分析测试领域的领先优势。欢迎新老客户、各位观众莅临参观。届时还有精美礼品以抽取的形式发放，敬请关注。 展会时间：2011年10月12日&mdash 15日 展会地址：北京展览馆（西直门外大街135号） 展位号： 2号馆2135-2136 展示方案：近红外与拉曼快速检测方案、化学反应过程监控系统、等离子体光谱测量方案、膜厚测试解决方案、珠宝鉴定方案等。 更多详情，请登录www.oceanopticschina.cn 北京分析测试学术报告会及展览会每两年举办一次，今年已是第十四届，在国内外享有较高的声誉。本届展会将展出当今世界各著名分析仪器厂商近年来研制，生产的新型分析仪器、生命科学仪器、环保分析仪器、实验室设备、食品分析仪器、化学试剂等，同时将举办分析仪器应用技术报告会、技术讲座和贸易洽谈活动。 关于海洋光学(Ocean Optics): 总部位于美国佛罗里达州达尼丁市的海洋光学(www.OceanOpticsChina.cn)是世界领先的光传感和光谱技术解决方案提供商，为您提供测量和研究光与物质相互作用的先进技术。海洋光学在亚洲与欧洲设有分部，自1992年以来，在全球范围内共售出了超过150,000套光谱仪。海洋光学拥有庞大的产品线，包括光谱仪、化学传感器、计量仪器、光纤、薄膜和光学元件等等。海洋光学的产品在医学和生物研究、环境监测、科学教育、娱乐照明及显示等领域应用广泛。

据美国航空航天局(NASA)官网报道，NASA喷气推进实验室(JPL)与加州理工学院研究人员合作开发了一种超薄光学透镜，通过“元表面”(metasurface)技术实现对光路的控制，可应用于先进显微镜、显示器材、传感器、摄像机等多种仪器，使光学系统集成度大大提高，并使透镜制造方式产生革命性变化。　　这种透镜的“元表面”由硅晶阵列组成，单个硅晶的横截面为椭圆形。通过改变硅晶的半径与轴向，可以改变通过光线的相位与偏振性，从而使光路弯曲，实现聚焦。传统的光学系统由多组玻璃镜片组成，每个镜片都要求非常精密的制造工艺 而这一新技术可以采用标准的半导体制造工艺，将厚度仅为微米级的“元表面”相互叠加，即可获得所需的光学系统，可以像半导体芯片一样实现大规模批量化自动制造。　　该研究团队正与企业伙伴进行合作，使这一技术进一步商业化。这一项目还获得了美国能源部与国防部高等研究计划局(DARPA)的资助。

电子光学是研究带电粒子束的基础学科，它是扫描电子显微镜、透射电子显微镜、质谱仪等现代大型科学仪器的关键组成部分，对于科学研究和国民经济发展起到重要的作用。 　　中国电子显微镜学会电子光学与仪器专业委员会主办的“2009年全国电子光学仪器与应用学术交流研讨会”于2009年4月24日-25日在北京航空航天大学的如心会议中心召开，姚骏恩院士担任大会主席，朱静院士担任会议学术委员会主任，王琛研究员、韩立研究员、王荣明教授担任学术委员会副主任，组织委员会主任由电子光学与仪器专业委员会主任张永明研究员担任。本次会议是我国电子光学仪器与应用研究领域同行的一次聚会，50多名国内外知名学者集聚一堂。 会场 　　开幕式由会议组织委员会主任张永明研究员主持。 电子光学与仪器专业委员会主任张永明研究员 　　大会主席北京航空航天大学姚骏恩院士首先致辞，介绍了电子光学仪器与应用学术交流会议的的发展历程。 北京航空航天大学 姚骏恩院士 　　北京航空航天大学教务处处长陈强教授用一系列数字介绍了北航近年来的发展状况，并且希望与有实力的企事业单位、大专院校进行广泛的合作。 北京航空航天大学教务处处长 陈强教授 　　北京航空航天大学物理学院党委书记乐小云教授发言并祝愿此次会议顺利召开。 北京航空航天大学物理学院党委书记 乐小云教授 　　开幕式后，首先由HMI公司总裁陈仲玮博士、上海交通大学材料科学与工程学院王永瑞教授、中国地质科学院矿产资源所周剑雄教授做大会特邀报告。 HMI公司总裁 陈仲玮博士：低能电子光学成像及在CD-SEM的应用 　　陈仲伟博士报告中将SEM市场细分为四个部分：Lab SEM、Fab.Wafer Inspection SEM、Fab.Defect Review SEM、Fab.CD SEM，分别分析了其年生产量、市场总额、领先仪器厂商、仪器、技术等情况。 上海交通大学材料科学与工程学院 王永瑞教授：电子显微镜固体样品制备设备研发及推广应用 　　王永瑞教授的报告主要介绍了其研发组近年来在电子显微镜固体样品制备设备研发、小批量生产、推广应用等方面所做的工作，尤其重点介绍了超声波圆片切割器、金刚石套钻圆片切割器的成功研制及其优良的性能。 中国地质科学院矿产资源所 周剑雄教授：微束分析及其技术交流平台 　　周剑雄教授报告中介绍了微束分析方法、标准、成套标样、应用实例等内容，并且向大家推介了“中华微束分析技术平台”的网站。 　　其后多位国内知名学者就电子光学和离子光学设计、制造方面的研究成果与技术改进，仪器和配套设备、功能部件技术的最新进展，微束仪器远程共享，电子显微镜等仪器在重要领域和产业的应用等问题分别做大会报告。 清华大学 北京电子显微镜中心 程志英高级工程师：落户清华大学的球差校正透射电子显微镜 天津大学分析测试中心 姚琲教授：热场发射电子枪电源I2C总线的控制技术 中国科学院电工研究所 韩立研究员：电子加工技术 北京航空航天大学物理学院 王荣明教授：聚焦离子束微纳加工系统 北京大学电子学系 高旻副教授：单个纳米结构和器件的一体化表征技术 中科院大连化物所 傅强研究员：光发射电子显微镜及其在多相催化中的应用 中科院物理研究所 罗强工程师：FIB/SEM双束系统在纳米物理和器件研究中的应用 工业与信息化部电子第五研究所 施明哲高级工程师：继电器触点接触电阻偏大的失效机理研究 北京大学物理学院 徐军高级工程师：扩展的肖特基发射体的电子光学 中国计量科学研究院 熊行创博士：微束分析类仪器远程共享公共服务系统的建设 新艺机械厂冶金处 朱明高级工程师：扫描电子显微镜在失效分析中的应用 北京中科科仪公司 孙占峰高级工程师：200KV热场发射点子枪的理论设计 天美公司 罗琴工程师：日立电子减薄的介绍与应用 北京艾博智业公司 李英东工程师：能实现远程控制的离子设备 吉林大学 姚立博士：电子探针谱线背景的精细测量方法研究 北京大学电子显微镜实验室 单旭东博士：高分辨STEM在金属化合物中的应用 中国电子科技集团公司第四十六研究所 周智慧高级工程师：钨带断口微观分析 厦门大学 李思维博士后：CVD B-C 陶瓷涂层在惰性气氛高温退火后的微观结构演变 　　各位专家在会议上交流了在电子显微镜仪器、配套部件等方面的研究及应用中所取得的科技成果、经验，共同献计献策为我国的科学仪器事业做出贡献。会议同期召开了“电子光学与仪器专业委员会会议”。 　　会后，组织了参会者到清华大学北京电子显微镜中心、中科科仪公司、中科院电工所参观。

近日，3D工业视觉传感器供应商立仪科技获得浩澜资本独家投资的数千万人民币的A轮融资，据悉，本轮融资将主要用于市场拓展、新品研发及补充流动资金。立仪科技成立于2014年，是一家专注于精密光学检测的公司，旗下有光谱共焦传感器等产品。公司的点共焦传感器已经量产，且服务多家头部客户；线共焦产品原型机已打样，正研发商业量产版本。主流的3D工业视觉的技术路线包括线激光、光谱共焦、条纹结构光、TOF、双目等技术路线。光谱共焦传感器是目前市场精度最高且能应用于各种特性的表面和复杂形状测量场景的新型传感器，其市场主要被国外厂商占据，但国产率较低。光谱共焦传感器的原理是通过使用特殊的透镜及光学系统，拉开不同颜色光的焦点分布范围，形成特殊放大色差，使其根据不同的被测物体到透镜的距离，会对应一个精确波长的光聚焦到被测物体上。通过测量反射波的波长，就可以得到被测物体到透镜的精确距离。光谱共焦目前正处于技术迭代周期。激光技术的研发目前已逐渐见顶，而市场对测量传感器的需求越来越广，市场需求正从人工监测向自动化监测产品发展。与传统的激光相比，光谱共焦技术精度较高，且材料适应性更广，稳定性更高。立仪科技创始人兼CEO刘杰波告诉36氪：“我们之前曾做过三维激光扫描研究，过程中意识到激光扫描很难完成一些对高精度扫描有需求的测试任务，便开始向光谱共焦转向。”目前，立仪科技有点共焦位移和线共焦位移两类传感器产品，产品型号超百种。点共焦传感器上，立仪科技在拿到天使轮融资后，于2019年完成点共焦原型产品的量产。至今，公司的点共焦已经迭代到第三代，进入华为、三星、苹果供应链。除在产品设计上有着多项创新外，公司还开发了为国外禁止出口的激光干涉光谱共焦校准仪等专用仪器工装，且工艺经过量产验证，能帮助产品更好生产。在性能上，其传感器可以做到光强提高200%，线性度提高200%，反射干扰降低50%。价格上，产品售价比国外产品低。产品示意图公司2020年开始研发线共焦产品，目前已有原型机，是已能完成三维形状物体的扫描，具有精度高材料适应性好、无盲区、效率高等优点，可广泛应用于半导体、新能源、3C等领域。可应用领域据刘杰波介绍，线共焦传感器进口产品占 99%以上市场，售价昂贵，立仪科技可以做到同时解决漫反射和曲面镜面材质检测的技术，具备性能优势。本轮融资完成后，立仪科技也将集中精力，研发商业化量产版本线共焦产品。未来，公司还将继续研发高光谱+AI传感器和光纤传感器。公司的光谱共焦产品有着7、8年的积累，服务了半导体、新能源与3C、先进制造设备、精密仪器、科研院校等领域，面向京东方、天马等客户都有着数百套的出货量。经过长期打磨，立仪科技对市场需求和行业认知理解深刻。据刘杰波介绍，目前公司在国产品牌中市场占有率排名第一。在营收上，公司2022年预计完成数千万营收，较2021年有两、三倍的增长。在创始团队上，公司创始人兼CEO刘杰波有着十几年的精密光学测量研发经验，曾任数家世界500强公司高管，在光机电软件上融会贯通。公司首席科学家张巍博士曾就职于中科院物理研究院，有着丰富的光谱、激光等研究经验。目前，公司共有60多名员工，在深圳、苏州、成都、长沙都设有办事处，研发占比50%以上。

2020年12月8-10日，第十八届中国国际科学仪器及实验室装备展览会（CISILE 2020）在京召开，宁波永新光学股份有限公司（以下简称：永新光学）携NIB900倒置生物显微镜、 NCM细胞培养成像仪两款产品亮相。展会期间，仪器信息网有幸采访了永新光学总经理助理/市场营销总监陈建军，请其就永新光学近期的发展概况以及展出的两款产品等进行了介绍。详细内容请查看视频：NIB900倒置生物显微镜（点击进入产品详情页）NCM细胞培养成像仪（点击进入产品详情页）

近日，凤凰光学披露的2024年半年度。报告显示，公司实现营业收入7.88亿元，较去年同期下降5.78%；归母净利润-1190.53万元，较去年同期减亏797.92万元。其中，单第二季度，公司实现净利润1051.6万元，扭亏为盈。报告期内，面对经济环境不确定性增加、市场竞争日益激烈等严峻考验，公司管理层积极应对挑战，坚持以业绩为导向，以业务为抓手，持续推动创新驱动发展战略，紧盯客户需求，不断提升研发能力和产品技术，加强品牌建设和市场开拓，着力打造核心竞争力并优化业务结构布局，公司经营保持持续向好态势。强大的核心技术支撑是凤凰光学经营持续向好的动力源泉。凤凰光学在光学领域，具备垂直一体化整合能力，即自主生产从光学镜片、镜头模组、到镜头结构件的全制程工艺能力，并在多个领域达到国内领先工艺水平。公司在光学业务领域具有较强的核心技术能力，拥有近60年的光学设计、光学冷加工、机械加工及表面处理的经验及成熟工艺，玻璃非球面模压、镀膜、模具、检测等基础技术能力进一步提升，自主研发完成了非球面精密车削技术，在面型精度、面偏心、表面光洁度等核心技术指标方面达到国内一流水平。具备DLC&HD&AR&IR膜、塑胶镜片低反射率耐高温膜、亲水膜的镀膜能力。自主研发的玻璃非球面模压工艺加工良率稳定在90%以上，达到国内行业领先水平。公司在控制器业务领域持续加强直流无刷电机、大功率永磁同步电机驱动及控制、智能物联控制等关键算法和技术研发，具有直流变频驱动控制、单片机应用、智能风量和智能加水等智能化厨房电器控制、物联网等技术的领先优势，并已经广泛应用于智能家居、工业、新能源等领域。

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.

未来的显微镜、望远镜甚至相机镜头，或许不再需要复杂、笨重的镜头组，仅通过纳米级厚度的平面薄膜，便可完成光的聚焦、偏转等控制。 记者日前从中科院光电技术研究所（以下简称光电所）获悉，在国家973项目“波的衍射极限关键科学问题”课题支持下，该所微细加工光学技术国家重点 实验室在国际上首次研究证实：利用光子自旋—轨道角动量相互作用的物理原理，“悬链线”可以对光产生稳定、可控的“扳手”作用。就是说用“悬链线”结构制 造的光学器件，可不借助任何凹凸透镜，仅在“二维”平面上便可实现光的折射、反射，甚至让光旋转成任意姿态。 悬链线与抛物线、月牙线或者半圆线不同，是一条两端固定的链条在重力作用下弯曲形成的曲线。它在生活中随处可见，桥梁悬索、架空电缆、街道护栏铁链等都是悬链线结构。 科学家们发现，在诸多形式的悬链线中有一种“等强度悬链线”可以保持结构在不同位置受力一致。那么，它施加到光上的“力”是否也一致呢？在这种奇特 的力学特性启发下，光电所团队用粒子束在厚度仅百纳米的平面金属薄膜表面，刻下纳米尺寸的“亚波长悬链线”连续结构，并证实了刻有这种悬链线“花瓣”的金 属膜，在光束照射后，可产生稳定可控的折射、反射等光学现象。 该团队负责人杨磊磊介绍说，传统意义上光的折射、反射等相位变化，是由于透镜不同厚度产生，而厚度均匀的平面透镜不会产生光的相位变化。此次科学新发现，意味着利用“悬链线”构成的超薄纳米结构，能够在二维平面内实现对光的连续调控。 “如果把光比喻成行进的列车，过去的凹凸透镜如同依靠弯曲的轨道调整列车运行，而现在仅需扳动悬链线这个铁道岔口的‘扳手’，便可改变列车的前进方 向。”杨磊磊介绍说，为进一步确认悬链线的“光学扳手”作用，研究团队还在平面金属薄膜上尝试刻制出不同形状的悬链线“版画”，并通过一种“花瓣状”的圆 形排列阵列，产生了携带完美轨道角动量，呈螺旋式前进的“光漩涡”。而此前研究中，科学家们还曾将月牙形、抛物线形结构刻制在平面上观察光的折射、反射， 结果证实仅有“等强度悬链线结构”具有稳定的光学相位变化。 “传统光学元件其厚度远大于波长，这就是为何天文望远镜、相机镜头需要不同大小的镜头组。但悬链线光学器件，可通过操作纳米级超薄结构的平移、缩 放、旋转等，实现光的相位变化，其厚度远小于波长。”杨磊磊介绍说，未来基于悬链线构建的新型光学元器件，具有轻薄的特点，可广泛应用于飞行器、卫星等空 间探测领域，手机、相机镜头等成像领域。 而这个受自然现象启迪的美妙光学发现，在电磁学、光通讯领域也让人充满遐想。杨磊磊说，按照光子自旋—轨道角动量相互作用的原理，悬链线还可拓展到 包括微波、太赫兹、红外、可见光在内的大部分频谱范围，广泛用于各种电磁器件；而采用悬链线结构的光通信器件，可在同一波长上传输多路信号，提高光通信的 频谱利用率，大大增加光通信的信息传输量。 上述研究成果在美国科学促进会创办的最新期刊《科学进步》上发表后，受到了国际光学界的广泛关注。《中国科学》对其点评认为，这一发现的证实，“证明了纳米悬链线可用于构建超薄、轻量化的光学器件，有望成为下一代集成光子学的核心”。

晶状体如同人眼中的一个精密光学元件，可以让进入眼睛的光线投影并聚焦到视网膜上，形成清晰的影像，因此我们可以看到外部精彩的世界。晶状体的主要成份是蛋白质和水份，它会因为老化而出现雾化或混浊的情况，而雾化的晶体则会阻碍光线和影像投射到视网膜上。老年人常见眼疾白内障就是由于老化引起的，患者晶状体会变得浑浊，如同透过一层白色障碍物在看东西，极大影响到视力。而相关的药物治疗至今未取得突破性进展，人工晶体植入术是治疗白内障最有效的手段，即把已变得不透明的晶状体拿掉，换上人工晶状体，术后相当于给人眼重新更换了一个光学镜头，且手术安全有效。人工晶状体（Intraocular Lens）通常是由一个圆形光学部和周边的支撑袢组成，光学部的直径一般在 5.5～6 mm 左右，支撑袢的作用是固定人工晶体，可以是两个 C 型或 J 型的线状支撑袢，通常有硬质人工晶体、折叠人工晶体，单焦点/多焦点、黄色人工晶体等。 人工晶状体作为第三类医疗器械，透光率是必测指标。《YY 0290.2-2009眼光科学 人工晶状体 第2部分：光学性能及试验方法》规定了对于人工晶状体透光性能的要求，详见下表描述。标准要求每一型号的人工晶状体都应该给出在波长300nm-1100nm范围内对于光焦度为20D的人工晶状体的光谱透过率记录（例如记录在使用说明书或包装上）。 岛津基于标准《YY 0290.2-2009眼光科学 人工晶状体 第2部分：光学性能及试验方法》开发了透光孔径为φ3mm的人工晶状体测试附件，并针对多数人工晶状体特殊的支撑袢结构，设计了斜凹圆槽，人工晶状体装入后被准确固定在定位孔中。为了模拟晶状体在人眼中的实际状态，支架中可充入盐溶液代替房水，一般可采用0.9%NaCl的盐溶液。以下为对某品牌人工晶状体进行测试的结果。仪器配置如上图所示，即在岛津的紫外可见分光光度计UV-2600i上使用积分球附件，人工晶状体放置在样品侧的人工晶状体支架中，并预先充入盐溶液，同时在参比侧的支架中也注入盐溶液。为了考察测试重复性，对样品进行5次测量，每次测试需要拆开支架重新装样，以验证该人工晶状体支架对于样品定位的准确性。经过5次测试，可看到该支架具有优异的测试重复性。YY 0290.2-2009 标准要求“光谱透射比记录应表明人工晶状体在紫外线（UV） 部分的光谱被滤除，对于光焦度为20D的人工晶状体或同等物，以光谱透射比10%对应的波长作为UV截止波长时，该波长应不小于360nm”。当截止波长小于360nm，则说明人工晶状体不能有效阻挡紫外光。UV截止波长还可反映有害蓝光的透过情况，当小于360nm时，有害蓝光的透过率会变大，而过多的有害蓝光进入人眼视网膜中有可能会导致黄斑眼疾的发生。从上图测试结果得到此人工晶状体的UV截止波长为398nm，可满足行标的要求。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

本报北京2月28日电 2月19日的《自然》杂志，以《中国藏匿的晶体》为题，用3页篇幅对中科院理化技术研究所陈创天院士率领的团队，发现并生长出一种最新的光学晶体———氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体进行了详细报道，并称“中国实验室成为这种具有重大科学价值的晶体的唯一来源，它表明中国在材料科学领域实力日益增强”。 　　KBBF晶体是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体，是在非线性光学晶体研究领域中，继硼酸钡、三硼酸锂晶体后的第三个“中国产”非线性光学晶体。《自然》杂志称：“其他国家在晶体生长方面的研究，目前看来还无法缩小与中国的差距。” 　　陈创天团队经过18年研究，采用“局域自发成核生长技术”，突破大尺寸KBBF晶体生长的技术瓶颈，生长出迄今为止尺寸最大的透明块状KBBF单晶，并结合他们发明的非线性光学晶体的棱镜耦合专利技术，成功制作出KBBF晶体厚度为2.3毫米的光接触棱镜耦合器件，保证了产生深紫外激光的实用性和精密化性能。这项技术为193纳米光刻技术系统中所需要的全固态光源奠定了基础。目前，该技术已获中国、美国和日本发明专利授权。 　　KBBF晶体能够缩短激光的波长，装备该晶体的各种激光器能发出具有极窄频宽的紫外光波，可测量固体电子能级的分辨率达到360微电子伏特 并可用于建造超高分辨率光电子能谱仪、超导测量、光刻技术等前沿科学研究，对未来的微纳米加工、生物医学、激光电视等将产生深远影响。

近日，睿励科学仪器公司宣布完成一轮增资，直接融入现金超过1.6亿元，该轮增资由部分原有股东全部认购。本轮所融资金将主要用于光学膜厚量测设备和缺陷检测设备的产品迭代研发及新产品研发和生产投入。2019年以来，睿励重回快速发展轨道。公司膜厚测量、缺陷检测及光学关键尺寸测量等设备已为国内近20家前道半导体晶圆制造客户所采用，在不同的生产工艺产线上通过了大规模量产验证（累计数以亿计的晶圆跑片数），无论是设备稳定性还是快速响应解决问题的能力都得到了客户认可，在帮助产线提高生产效率，提升良率，降低设备拥有成本等方面成果显著。近两年推出的12吋膜厚量测设备TFX4000系列和应用于明暗场的12吋高精度光学缺陷检测设备WSD系列在相继交付国内重要客户后，快速通过验证并接连获得客户好评，已取得多台重复销售订单。在完成本轮融资后，睿励将继续深耕集成电路芯片生产工艺检测设备市场，进一步丰富光学量测和光学缺陷检测产品系列，在加速光学膜厚量测设备、OCD量测设备、光学缺陷检测设备等产品迭代更新的同时，将逐步开启其他光学类检测设备的开发和应用拓展，力争尽早达到国际厂商同类设备应用能力全覆盖，为早日实现集成电路前道工艺检测设备国产化全面替代的目标而努力奋斗。

近年来，由于全球制造业迎来“工业4.0“时代，经济快速发展以及环境监测、医疗和生命科学、半导体等领域的现代化进程加快，用户对光谱仪的需求量增多（据报告显示，2020 - 2026年医疗行业对微型光谱仪的需求复合年增长率预计超过11%），同时对光谱仪的性能、体积等提出了更高的要求。此外，随着对工业生产环境的要求日益严苛，检测设备的准确度、适用性、智能化和集成性就显得尤为重要了。作为微型光纤光谱仪的发明者，海洋光学致力于帮助客户解决棘手的困难与挑战，投入了大量的资源用于新一代光纤光谱仪的研发。近日，海洋光学推出新一代微型光纤光谱仪Ocean ST。Ocean ST——业界超小尺寸的微型光纤光谱仪，以超紧凑的机身设计和强大的性能，为客户提供超高性价比的体验，为行业赋能。超小的体积，出色的性能Ocean ST体积仅有45cm³，是海洋光学USB系列的约1/4；重量仅有70.4g，是USB系列的约1/3；整体设计紧凑、小巧，价格便宜，但在性能上却可与市场上大尺寸、更昂贵的光谱仪相媲美，提供优质的全光谱分析数据，高速光谱采集、高信噪比以及高分辨率。此外，Ocean ST在紫外波段响应实现了重大突破。相比于海洋光学上一代超小体积的微型光谱仪，Ocean ST在紫外波段灵敏度提高了233倍，检测限更低，可以监测到更弱的紫外信号。名副其实的“掌中宝”应用灵活，便于集成Ocean ST微型光谱仪有紫外、可见光和近红外波段三个配置，并与海洋光学的光源、光纤、采样附件和OceanView软件兼容，用户可根据不同的应用和场景优化配置。可选配狭缝的设计使用户能够更加灵活地调整光学分辨率和光通量。当光信号较强，且光谱仪分辨率较为重要时，选择宽度较小的狭缝。反之，则选择更宽的狭缝。同时， Ocean ST坚固耐用的结构，超小的体积，出色的热稳定性以及较小的台间差， 使其成为一个集成开发的理想选择，可轻松集成到生产线上进行在线检测，或对成品进行质量监测。为深陷“性能”与“尺寸”两难的工业客户提供了便于操作且性价比高的理想替代方案。配备软件二次开发包每台Ocean ST微型光谱仪都配有OceanDirect，这是一个强大的跨平台软件二次开发包（SDK），具有应用程序编程接口 （API）。OceanDirect的例程库为用户提供了调整光谱仪参数和访问关键数据并进行分析的能力。用户可通过OceanDirect连接光谱仪，设置积分时间等采集参数并采集光谱；同时，将OceanDirect集成至用户自身的软件应用程序中，即可全面控制光谱仪和设备。应用范围广Ocean ST是通用型的微型光谱仪，在多种应用场景中表现出色，是以下应用的不二之选：荧光测量紫外波段的吸光度和辐照度等离子体监测近红外反射测量塑料和其他固体表面反射率DNA/RNA样品吸光度与浓度检测颜色测量Ocean ST是海洋光学研发推出的超小体积微型光谱仪，未来将会有更多海洋光学新一代光谱仪问世，敬请期待！

这里是TESCAN电镜学堂第四期，将继续为大家连载《扫描电子显微镜及微区分析技术》(本书简介请至文末查看)，帮助广大电镜工作者深入了解电镜相关技术的原理、结构以及最新发展状况，将电镜在材料研究中发挥出更加优秀的性能！扫描电子显微镜主要由电子光学系统、信号收集处理系统、真空系统、图像处理显示和记录系统、样品室样品台、电源系统和计算机控制系统等组成。第一节 电子光学系统电子光学系统主要是给扫描电镜提供一定能量可控的并且有足够强度的，束斑大小可调节的，扫描范围可根据需要选择的，形状完美对称的，并且稳定的电子束。电子光学系统主要由电子枪、电磁聚光镜、光阑、扫描系统、消像散器、物镜和各类对中线圈组成，如图3-1。图3-1 SEM的电子光学系统§1. 电子枪（Electron Gun）电子枪是产生具有确定能量电子束的部件，是由阴极（灯丝）、栅极和阳极组成。灯丝主要有钨灯丝、LaB6和场发射三类。① 钨灯丝电子枪：如图3-2，灯丝是钨丝，在加热到2100K左右，电子能克服大约平均4.5eV的逸出功而逃离，钨灯丝是利用热效应来发射电子。不过钨灯丝发射电子效率比较低，要达到实用的电流密度，需要较大的钨丝发射面积，一般钨丝电子源直径为几十微米。这样大的电子源直径很难进一步提高分辨率。还有，钨灯丝亮度差、电流密度低、单色性也不好，所以钨灯丝目前最高只能达到3nm的分辨率，实际使用的放大倍数均在十万倍以下。不过由于钨灯丝价格便宜，所以钨灯丝电镜得到了广泛的应用。图3-2 钨灯丝电子枪② LaB6电子枪：要提高扫描电镜的分辨率，就要提高电子枪的亮度。而一些金属氧化物或者硼化物在加热到高温之后（1500～2000K），也能克服平均逸出功2.4eV而发射热电子，比如LaB6，曲率半径为几微米。LaB6灯丝亮度能比钨灯丝提高数倍。因此LaB6灯丝电镜有比钨灯丝更好的分辨率。除了LaB6外，类似的还有CeB6等材料。不过目前在扫描电镜领域，LaB6灯丝价格并不便宜，性能相对钨灯丝提升有限，另外就是场发射的流行，使得LaB6灯丝的使用并不多见。图3-3 LaB6电子枪② 场发射电子枪：1972年，拥有更高亮度、更小电子束直径的场发射扫描电镜（FE-SEM）实现商品化，将扫描电镜的分辨率推向了新的高度。场发射电子枪的发射体是钨单晶，并有一个极细的尖端，其曲率半径为几十纳米到100nm左右，在钨单晶的尖端加上强电场，利用量子隧道效应就能使其发射电子。图3-4为场发射电子枪的结构示意图。钨单晶为负电位，第一阳极也称取出电极，比阴极正几千伏，以吸引电子，第二阳极为零电位，以加速电子并形成10nm左右的电子源直径。图3-5为场发射电子枪的钨单晶灯丝结构，只有钨灯丝支撑的非常小的尖端为单晶。图3-4 场发射电子枪结构示意图图3-5 场发射电子枪W单晶尖端场发射电子枪又分为冷场发射和热场发射。热场发射的钨阴极需要加热到1800K左右，尖端发射面为或取向，单晶表面有一层氧化锆（如图3-6），以降低电子发射的功函数（约为2.7eV）。图3-6 热场发射电子枪钨单晶尖端冷场发射不需加热，室温下就能进行工作，其钨单晶为取向，逸出功最小，利用量子隧道效应发射电子。冷场电子束直径，发射电流密度、能量扩展（单色性）都优于热场发射，所以冷场电镜在分辨率上比热场更有优势。不过冷场电镜的束流较小（一般为2nA），稳定性较差，每个几小时需要加热（Flash）一次，对需要长时间工作和大束流分析有不良影响。不过目前Hitachi最新的冷场SEM，束流已经能达到20nA，稳定性也比以往提高了很多，能够满足一些短时间EBSD采集的需要，不过对于WDS、阴极荧光等分析还不够。热场发射虽然电子束直径、能量扩展不及冷场，但是随着技术的发展，其分辨率也越来越接近冷场的水平，有的甚至还超越了冷场。特别是热场电镜束流大，稳定性好，有着非常广阔的应用范围。从各个电镜厂商对待冷场和热场的态度来看，欧美系厂商钟情于热场电镜，而日系厂商则倾向于冷场电镜。不过目前日系中的日本电子也越来越多的推出热场电镜，日立也逐步推出热场电镜，不过其性能与自家的冷场电镜相比还有较大差距。① 各种类型电子源对比：各类电子源的对比如表3-1。表3-1 不同电子源的主要参数SEM的分辨率与入射到试样上的电子束直径密切相关，电子束直径越小，分辨率越高。最小的电子束直径D的表达式为：其中D为交叉点电子束在理想情况下的最后的束斑直径，CS为球差系数、CC为色差系数、ΔV/V0为能量扩展、I为电子束流、B为电子源亮度，a为电子束张角。由此可以看出，不同类型的电子源，其亮度、单色性、原始发射直径具有较大的差异，最终导致聚焦后的电子束斑有明显的不同，从而使得不同电子源的电镜的分辨率也有如此大的差异。通常扫描电镜也根据其电子源的类型，分为钨灯丝SEM和冷场发射SEM、热场发射SEM。§2. 电磁透镜电磁透镜主要是对电子束起汇聚作用，类似光学中的凸透镜。电磁透镜主要有静电透镜和磁透镜两种。① 静电透镜一些特定形状的并成旋转对称的等电位曲面簇可以使得电子束在库仑力的作用下进行聚焦，形成这些等电位曲面簇的装置就是静电透镜，如图3-7。图3-7 静电透镜静电透镜在扫描电镜中使用相对较少。不过电子枪外的栅极和阳极之间，自然就形成了一个静电透镜。另外一些特殊型号的电镜在某些地方采用了所谓的静电透镜设计。② 磁透镜电子束在旋转对称的磁场中会受到洛伦兹力的作用，进而产生聚焦作用。能使产生这种旋转对称非均匀磁场并使得电子束聚焦成像的线圈装置，就是磁透镜，如图3-8。图3-8 磁透镜磁透镜主要有两部分组成，如图3-9。第一部分是软磁材料（如纯铁）制成的中心穿孔的柱体对称芯子，被称为极靴。第二部分是环形极靴的铜线圈，当电流通过线圈的时，极靴被磁化，并在心腔内建立磁场，对电子束产生聚焦作用。图3-9 磁透镜结构磁透镜主要包括聚光镜和物镜，靠近电子枪的透镜是聚光镜，靠近试样的是物镜，如图3-10。一般聚光镜是强励磁透镜，而物镜是弱励磁透镜。图3-10 聚光镜和物镜聚光镜的主要功能是控制电子束直径和束流大小。聚光镜电流改变时，聚光镜对电子束的聚焦能力不一样，从而造成电子束发散角不同，电子束电流密度也随之不同。然后配合光阑，可以改变电子束直径和束流的大小，如图3-11。当然，有的电镜不止一级聚光镜，也有的电镜通过改变物理光阑的大小来改变束流和束斑大小。图3-11 聚光镜改变电流密度、束斑和束流物镜的主要功能是对电子束做最终聚焦，将电子束再次缩小并聚焦到凸凹不平的试样表面上。虽然电磁透镜和凸透镜非常像似，不过电子束轨迹和光学中的光线还是有较大差别的。几何光学中的光线在过凸透镜的时候是折线；而电子束在过磁透镜的时候，由于洛伦兹力的作用，其轨迹是既旋转又折射，两种运动同时进行，如图3-12。图3-12 电子束在过磁透镜时的轨迹§3. 光阑一般聚光镜和物镜之间都有光阑，其作用是挡掉大散射角的杂散电子，避免轴外电子对焦形成不良的电子束斑，使得通过的电子都满足旁轴条件，从而提高电子束的质量，使入射到试样上的电子束直径尽可能小。电镜中的光阑和很多光学器件里面的孔径光阑或者狭缝非常类似。光阑一般大小在几十微米左右，并根据不同的需要选择不同大小的光阑。有的型号的SEM是通过改变光阑的孔径来改变束流和束斑大小。一般物镜光阑都是卡在一个物理支架上，如图3-13。图3-13 物理光阑的支架在电镜的维护中光阑的状况十分重要。如果光阑合轴不佳，那将会产生巨大的像散，引入额外的像差，导致分辨率的降低。更有甚者，图像都无法完全消除像散。另外光阑偏离也会导致电子束不能通过光阑或者部分通过光阑，从而使得电子束完全没有信号，或者信号大幅度降低，有时候通过的束斑也不能保持对称的圆形，如图3-14，从而使得电镜图像质量迅速下降。还有，物镜光阑使用时间长了还会吸附其它物质从而受到污染，光阑孔不再完美对称，从而也会引起额外的像差，信号的衰弱和图像质量的降低。图3-14 光阑偏离后遮挡电子束因此，光阑的清洁和良好的合轴，对扫描电镜的图像质量来说至关重要。光阑的对中调节目前有手动旋拧和电动马达调节两种方式。TESCAN在电镜的设计上比较有前瞻性，所有型号的电镜都采用了中间镜技术，利用电磁线圈代替了传统的物镜光阑。中间镜是电磁线圈，可以受到软件的自动控制，并且连续可调，所以TESCAN的中间镜相当于是一个孔径可以连续可变的无极孔径光阑，而且能实现很多自动功能。 §4. 扫描系统① 扫描系统扫描系统是扫描电镜中必不可少的部件，作用是使电子束偏转，使其在试样表面进行有规律的扫描，如图3-15。图3-15 扫描线圈改变电子束方向扫描系统由扫描发生器和扫描线圈组成。扫描发生器对扫描线圈发出周期性的脉冲信号，如图3-16，扫描线圈通过产生相应的电场力使得电子束进行偏转。通过对X方向和Y方向的脉冲周期不同，从而控制电子束在样品表面进行矩形的扫描运动。此外，扫描电镜的像素分辨率可由X、Y方向的周期比例进行控制；扫描的速度由脉冲频率控制；扫描范围大小由脉冲振幅进行控制；另外改变X、Y方向脉冲周期比例以及脉冲的相位关系，还可以控制电子束的扫描方向，即进行图像的旋转。图3-16 扫描发生器的脉冲信号另外，从扫描发生器对扫描线圈的脉冲信号控制就可以看出，电子束在样品表面并不是完全连续的扫描，而是像素化的逐点扫描。即在一个点驻留一个处理时间后，跳到下一个像素点。值得注意的是扫描电镜的放大率由扫描系统决定，扫描范围越大，相应的放大率越小；反之，扫描的区域越小，放大率越大。显示器观察到的图像和电子束扫描的区域相对应，SEM的放大倍数也是由电子束在试样上的扫描范围确定。① 放大率的问题有关放大率，目前不同的电镜上有不同的形式，即所谓的照片放大率和屏幕放大率，不同的厂家或行业有各自使用上的习惯，故而所用的放大率没有明确说明而显得不一样。这只是放大率的选择定义不一样而已，并不存在放大率不同的问题。首先是照片放大率。照片放大率使用较早，在数字化还不发达的年代，扫描电镜照片均是用照片冲洗出来。业内普遍用宝丽来的5英寸照片进行冲洗。所用冲洗出来的照片的实际长度除以照片对应样品区域的实际大小之间的比值，即为照片放大率。不过随着数字化的到来，扫描电镜用冲洗出来的方式进行观察已经被淘汰，扫描电镜几乎完全是采用显示器直接观察。所以此时用显示器上的长度除以样品对应区域的实际大小，即为屏幕放大率。同样的扫描区域，照片放大率和屏幕放大率会显示为不同的数值。不过不管采用何种放大倍数，在通常的图片浏览方式下，其放大率通常都不准确。对于照片放大率来说，只有将电镜图像冲印成5英寸宝丽来照片时观察，其实际放大倍数才和照片放大率一致，否则其它情况都会存在偏差；对屏幕放大率来说，只有将电镜照片在控制电镜的电脑上，按照1：1的比例进行观察时，实际放大倍数才和屏幕放大率一致。否则照片在电脑上观察时放大、缩小、或者自适应屏幕，或者照片被打印成文档、或者被投影出来、或者不同的显示器之间会有不同的像素点距，都会造成实际放大率和照片上标出的放大率不同。不过不管如何偏差，照片上的标尺始终一致。所以在针对放大率倍数发生争执时，首先要弄清楚照片上标的放大倍数为何种类型，尽量回避放大率的定义，改用视野宽度或者标尺来进行比对。 §5. 物镜扫描电镜的物镜也是一组电磁透镜，励磁相对较弱，主要用于电子束的最后对焦，其焦距范围可以从一两毫米到几厘米范围内做连续微小的变化。① 物镜的类型：物镜技术是相对来说比较复杂，不同型号的电镜可能其它部件设计相似，但是在物镜技术上可能有较大的差异。目前场发射的物镜通常认为有三种物镜模式，即所谓的全浸没式、半磁浸没式和无磁场式，如图3-17。或者各厂家有自己特定的名称，但是业界没有统一的说法，不过其本质是一样的。图3-17 全浸没式（左）、无磁场式（中）、半磁浸没式（右）透镜A．全浸没式：也被称为In-LensOBJ Lens，其特点是整个试样浸没在物镜极靴以及磁场中，顾名思义叫全浸没模式。但是其试样必须做的非常小，插入到镜筒里面，和TEM比较类似。这种电镜在市场里面非常少，没有引起人们的足够重视。B．无磁场式：也叫Out-lensOBJ Lens，这也是电镜最早发展起来的，大部分钨灯丝电镜都是这种类型的物镜。此类电镜的特点是物镜磁场开口在极靴里面，所以物镜产生的磁场基本在极靴里面，样品附近没有磁场。但是绝对不漏磁是不可能的，只要极靴留有让电子束穿下来的空隙，就必然会有少量磁场的泄露。这对任何一家电镜厂商来说都是一样，大家只能减少漏磁，而不可能彻底杜绝漏磁，因为磁力线总是闭合的。采用这种物镜模式的电镜漏磁很少，做磁性样品是没有问题的。特别是TESCAN的极靴都采用了高导磁材料，进一步减少了漏磁。TESCAN的VEGA、MIRA、LYRA系列均是采用此种物镜。C． 半磁浸没式：为了进一步提高分辨率，厂商对物镜做了一些改进。比较典型的就是半浸没式物镜，也叫semi-in-lens OBJ Lens。因为全浸没式物镜极少，基本别人忽视，所以有时候也把半浸没式物镜称为浸没式物镜。半浸没式物镜的特点是极靴的磁场开口是在极靴外面，故意将样品浸没在磁场中，以减少物镜的球差，同时产生的电子信号会在磁场的作用下飞到极靴里面去，探测器在极靴里面进行探测。这种物镜最大的优点是提高了分辨率，但是缺点是对磁性样品的观察能力相对较弱。为了弥补无磁场物镜分辨率的不足和半浸没物镜不能做磁性样品的缺点，半磁浸没物镜的电镜一般将无磁场式物镜和半磁浸没式物镜相结合，形成了多工作模式。从而兼顾无磁场和半浸没式的优点，做特别高的分辨率时，使用浸没式物镜（如TESCAN MAIA3和GAIA3的Resolution模式），做磁性样品的时候，关闭浸没式物镜使用一般的物镜（如TESCAN的Field模式）。从另一个角度来说，在使用无磁场模式物镜时，对应的虚拟透镜位置在镜筒内，距离样品位置较远；使用半浸没式物镜时，对应的透镜位置在极靴下，距离样品很近。根据光学成像的阿贝理论也可以看出，半浸没式物镜的分辨率相对更高，如图3-18。图3-18 无磁场式（左）和半磁浸没式（右）透镜对应的位置① 物镜的像差电磁透镜在理想情况下和光学透镜类似，必须满足高斯成像公式，但是光学不可避免的存在色差和像差以及衍射效应，在电子光学中一样存在。再加上制造精度达不到理论水平，磁透镜可能存在一定的缺陷，比如磁场不严格轴对称分布等，再加上灯丝色差的存在，从而使得束斑扩大而降低分辨率。所以减少物镜像差也一直是电镜在不断发展的核心技术。A．衍射的影响：由于高能电子束的波长远小于扫描电镜分辨率，所以衍射因子对分辨率的影响较小。图3-19 球差、色差、衍射的对束斑的影响B．色差的影响：色差是指电子束中的不同电子能量并不完全相同，能量范围有一定的展宽，在经过电磁透镜后焦点也不相同，导致束斑扩大。不同的电子源色差像差很大，也造成了分辨率的巨大差异。C．像差的影响：像差相对来说比较复杂，在传统光学理论中，由于成像公式都是基于旁轴理论，所以在数学计算上做了一定的近似。不过如果更严格的考虑光学成像，就会发现在光学成像中存在五种像差。a. 球差：电子在经过透镜时，近光轴的电子和远光轴电子受到的折射程度不同，从而引起束斑的扩大。而电镜中的电子束不可能细成完美的一条线，总会有一定的截面积，故而球差总是存在。不过球差对扫描电镜的影响相对较小，对透射电镜的影响较大。b. 畸变：原来横平竖直的直线在经过透镜成像后，直线变成曲线，根据直线弯折的情况分为枕形畸变和桶形畸变，如图3-20。不过在扫描电镜中因为倍数较大，所以畸变不宜察觉，但是在最低倍率下能观察到物镜的畸变。特别是扫描电镜的视场往往有限，有的型号的电镜具有了“鱼眼模式”，虽然增加了视场但却增加了畸变。TESCAN的电镜很有特点，利用了独特的技术，既保证了大视野，又将畸变减小到了最低甚至忽略不计，如图3-21。图3-20 透镜的畸变图3-21鱼眼模式和TESCAN的视野模式c. 像散：像散是由透镜磁场非旋转对称引起的一种像差，使得本应呈圆形的电子束交叉点变成椭圆。这样一个的束斑不再是完美对称的圆形，会严重影响电镜的图像质量。以前很多地方都说极靴加工精度、极靴材料不均匀、透镜内线圈不对称或者镜头和光阑受到污染，都会产生像散。但是，像散更是光学中的一种固有像差，即使极靴加工完美，镜头、光阑没有污染，也同样会有像散。当然由于加工及污染的问题，会进一步加大像散的影响。在光学理论中，不在光轴上的物点经过透镜后，用屏去截得到的光斑一般不再是圆形。其中有三个特殊位置如图3-23，一个叫做明晰圆位置，这里的光斑依然是圆形；而另外两个特殊的位置称为子午与弧矢，这里截到的是两条正交的直线；其它任意位置截到的是一个会随位置而变化的椭圆。图3-22 电镜中的消像散图3-23 光学理论中的像散 对于电子束来说也一样，原来圆形的束斑在经过电磁透镜后，会因为像散的存在变得不再是完美的圆形，引起图像质量的降低。要消除像散需要有消像散线圈，它可以产生一个与引入像散方向相反、大小相等的磁场来抵消像散，为了能更好的抵消各个方向的像散，消散线圈一般都是两组共八级线圈，构成一个米字形，如图3-24。如果电镜的像散没有消除，那么图像质量会受到极大的影响。图3-24 八级消像散线圈d. 慧差和像场弯曲：慧差也总是存在的，只是在扫描电镜中不易被发觉，不过在聚焦离子束中对中状况不好时可以发现慧差的存在；由于扫描电镜的成像方式和TEM等需要感光器件的仪器不同，像场弯曲在扫描电镜中也很难发现。慧差和像场弯曲在扫描电镜中都可以忽略。 福利时间每期文章末尾小编都会留1个题目，大家可以在留言区回答问题，小编会在答对的朋友中选出点赞数最高的两位送出本书的印刷版。奖品公布上期获奖的这位童鞋，请后台私信小编邮寄地址，我们会在收到您的信息并核实后即刻寄出奖品。【本期问题】哪种物镜设计的扫描电镜可以观测磁性样品（特指可充磁性样品）？↓ 往期课程，请关注微信“TESCAN公司”查阅以下文章：电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(一) - 电子与试样的相互作用电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(二) - 像衬度形成原理电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(三) - 荷电效应

“2024中国检测技术与半导体应用大会暨半导体分析检测仪器与设备发展论坛”于2024年7月11-13日在上海虹桥新华联索菲特大酒店隆重举行。大会以“大会报告+分会报告+产品展览+高校科技成果展示+学术墙报+晚宴交流”的形式召开，91个口头报告专家及15个提供墙报的学生，分别来自于半导体检测领域知名科研院校、半导体制造企业、半导体检测企业等。大会设立了包括集成电路晶圆级缺陷检测技术、半导体器件可靠性及失效分析、集成电路先进制造及封装技术、半导体检测设备及核心零部件等在内的15个分会场报告，多样的报告主题讨论极大促进了与会者之间的互动交流和融合创新。会场外也精心布置了国内多家知名企业展位，如安捷伦、珀金埃尔默、北方华创等，他们纷纷展示了各自在半导体量检测领域的新技术、新设备。会议期间，仪器信息网特别采访了光库智能科技（南阳）有限公司总经理何贵明。在采访中，何老师就光库智能在半导体量检测设备领域提供的产品和解决方案，其主要技术、创新点和应用场景，如何实现国产替代以及公司最近一年取得的成就和未来发展规划等话题进行了深入的交流和分享。以下是现场采访视频：丰富的镜头产品系列仪器信息网：近年来，贵公司在半导体量检测方面提供了哪些新的解决方案或产品？何贵明老师：大家好，我们光库智能主要是针对超高精密的检测领域提供精密零部件，主要是指光学系统，特别具有代表性的就是照明和成像。具体的产品系列我们是这样，第一个是大表面的高分辨率的镜头系列。我们针对日本的厂商做了一系列的替代性的产品，其中最具代表性的就是目前我们推出的配6500万像素，光学分辨率达到1.3微米，还有就是配1亿像素，光学分辨率达到1.5微米的这么一个系列产品。第二个系列是针对半导体晶圆检测里面的高反光的特点，这个部分我们也设计了一系列的产品，最具代表性的镜它的光学分辨率可以达到5微米以下，视野范围达到几十个毫米。它对半导体表面反射这种高反特点，可以很好的把缺陷及特征给提取出来。第三个系列是我们的投影光机系列，因为在半导体检测里面，除了2D检测以外，还有3D测量，3D测量里面有一个很重要的是结构光，而产生结构光的模式可能主要来自于投影光机，针对这种偏轴投影光机我们有一个行业突破，这个部分产品里面最代表性的是我们的4710系列，它可以实现高分辨率的投影测量。还有我们的这种高度定制化的产品。因为目前在半导体检测领域里面，多数的产品它是定制化的，而定制化有一个最重要的特点，就是它不仅仅是单倍率了，针对多倍率的这种成像镜头，它要一个镜头适配不同的相机，而且是同时的，这种情况下就需要有大量的镜片需要兼容不同的倍率，不同的视野范围，不同的分辨率，不同的相机，这一种产品是我们的特色，目前也得到客户的广泛好评。理论创新和精密镜片制造是独到之处仪器信息网：其产品运用的主要原理与技术有哪些？有哪些创新点？何贵明老师：我们用的核心技术原理有这么几点，第一个就是我们的照明光学，照明光学其实包含这几大部分，成像光学里面的几何光学和相差理论，光度学、色度学。照明光学是一个极其复杂的光学学科，它不但要涉及到对光的能量的整合，还需要对光的方向，光的能量均匀性，以及人的密度、角度、均匀性等一系列的进行综合的整合起来。还有就是要考虑它的衍射，照明光学是一个复杂的学科，目前能够在照明光学做的比较好的，国内是比较少的。第二个部分就是我们的成像光学，成像光学它又夹杂着几何光学相差理论和物理光学的部分，我们目前能够做高分辨率的这种镜头一直以来是被国外所垄断，它有一个很重要的原因是因为我们的这个行业的理论创新程度不够，这个是我们长年累月积攒下来的行业经验以及理论基础所能够达到的一个结果。还有一个部分是精密镜片的加工，我们光库智能在精密镜片加工方面有很深厚的技术积累，我们的创始人大股东他是在镜片加工这个领域里面有着20多年的从业经历，以及在一些国内著名的这种公司都有过这种总监级的这种工作经历，所以说我们在镜片加工方面有了独到之处。目前国内精密镜片部分我们的市场份额也是非常大，所以综合起来，我们的镜头的结果创新是来自于理论创新，以及我们对镜片本身上制造的一个理解，这是我们的独到之处。为半导体量检测设备提供“眼睛”仪器信息网：贵公司产品在半导体检测方面有哪些应用场景？何贵明老师：半导体晶圆加工的生产制程非常长，每一个生产制程它都可能会产生一些缺陷，对这些缺陷都需要进行检测测量，在每一个测量环节它都必不可少的，需要半导体的检测设备，在整个所有的半导体检测设备中，光学检测设备占了整个半导体检测设备的75%以上。而在半导体光学检测设备中，光学系统本身它占据了整个半导体设备部门成本的25%以上，它又占据了我们半导体检测设备的核心卡脖子的一个位置。我们可以提供什么样的产品在这里面？第一个就是因为现在半导体检测它是一个综合性的，包括2D检测、3D检测以及AI算法在这里面综合起作用。在每一个环节我们都需要精密的光学系统，比如用于2D测量的我们的高分辨率的检查镜头，因为在我们所有的检测测量里面有两个永恒的主题，第一个是更高精度，第二个是更快速度，那更高精度更快速度，第一个来源于就是我们的大靶面的高分辨率的这种镜头。第二个部分如果对于3D测量，我们可以提供两类产品，第一个3D测量里面的投影光机，它是结构光的主要来源者，第二个部分就是成像镜头。在3D测量系统里面结构光机和成像镜头是最主要的两个零部件。第三个部分是什么？在很多半导体设备里面它需要测一些膜厚，膜厚的测量目前主要来自于椭偏仪，而精密椭偏仪上面也需要精密的镜头，我们也会提供椭偏仪上面的精密镜头。总之就是在半导体检测领域里面，2D、3D以及AI它都需要精密的成像拍照，而我们提供就是成像拍照用到的光学镜头以及照明系统。四大核心技术助力实现国产化替代仪器信息网：看到您展位上有提到国产替代，请问贵公司是如何实现的？ 何贵明老师：在自动化的高精密半导体检测设备中，我们有很多镜头可以使用，但是在超精密这里面其实只有一类镜头是最适合的，就是双远心镜头。双远心镜头从它自身的原理来讲，它对震动不敏感。因为非远心的镜头它会存在一个精度高测不准的问题，在不同的高度它的测量值不一样，它在每一个高度测量精度很高，但是它值不一样，双远心镜头可以很好的规避这个问题。在这个领域里面，国内的镜头做的确实是有所欠缺。在我们这个领域有几个重要指标，第一个一定要大范围，我们一次性拍照拍很大范围；第二个一定要高分辨率，光学分辨率高，我们最终设备的测量精度就会很高。第三个方面是我们的镜头系列一定要多，一定要提供高度定制化的一个产品给客户。基于这些国内也做了很多工作，但是迟迟进展不是很好，为什么我们可以做到全系列国产替代呢？其实是基于这几个原因，第一个就是我们的理论积累，我们公司主要的技术人员，一个是我，另外一个是我搭档赵博士。我先介绍一下我自己的经历，就是我本科是长春理工大学光学工程毕业的，长春理工大学是一个由中国光学之父王大珩先生所创立的一个以光学教学为主的学校。然后硕士是在哈尔滨工业大学，我们是做航天光学，做的也是超分辨率的一些大口径的航天镜头。工作之后我是在半导体封测方面工作了很多年，所以说在理论积累方面我们是比较深厚的。我另外一个搭档他本科也是长春理工，硕士和博士是在中科院西安光机所，他在光学理论积累方面也非常深厚，这是第一个部分。第二个部分就是精密的镜片制造。我们的另外一个创始人也是我们大股东，他是在国内镜片制造加工这个领域里面工作了20多年的，在镜片制造方面我们经验非常丰富，而且我们配备了很多先进的国外镜片制造设备，以及镜片本身的量测设备，在这个部分是保证了我们在镜片制造方面能够达到一个比较先进水平。第三个部分是精密装调技术，镜片在镜头本身生产制造过程中非常重要，而精密装调又搭配着精密评测，精密评测和精密装调是一个相互迭代的过程。我们知道全世界做镜头质量评测最厉害的公司就是德国的全欧光学，我是全欧光学中国区的研发总监，到目前为止我也是创新中国区的唯一一个研发总监，在整个中国光学界我是独一份。因为我们了解镜头的精密评测，所以说我们对精密镜头的精密装调，我们就非常了解。加上我们的精密评测技术，所以说我们最终集合这四大技术，第一个就是我们的理论积累理论创新，第二个部分就是我们的镜片的精密制造，第三个部分是镜头的精密装调，第四个部分是镜头的精密评测，这4大技术方面我们有非常深厚的积累，所以说从结果上看，我们确实是做到了可以全系列替代国外产品的程度。深耕半导体量检测设备光学原理，实现更大突破仪器信息网：贵公司近一年取得了哪些成就？未来有哪些规划？何贵明老师：我们光库智能产品规划最开始我们是做一些精密的零配件，特别是精密晶片的制造这方面，我们做了很多工作，目前市场占有率已经非常高了。今年我们开始陆续的推出这种超高精密的镜头，我们目前瞄准的主要是半导体检测量测这个领域，国内一个半导体量测检测设备的头部企业，他们的一个资深副总裁在去年他们的年会上讲了一句话，就是说我国目前半导体检测量测领域里面最重要的问题是我们的一些精密零部件还需要国产突破，他特别提到两点，第一个就是镜头，第二个是光源。他觉得这个部分现在国内无法突破，需要国家大力投入来突破整个半导体检测领域里面的卡脖子的一个问题，这个部分我们也迅速捕捉到信息，迅速组织人力物力来做这方面的研发，加上我个人本身一直在做半导体检测，所以说我们很快就推出了新产品，超高精密的这种半导体检测镜头。我们未来规划是这样子的，就是瞄准半导体检测设备的光学原理，第一个部分是2D测量，对于2D测量，我们会推出全系列的大面阵的线扫描的这种高分辨率高倍率的镜头。第二个部分我们会配合客户推出这种大跨度的双倍率三倍率以及多倍率的这种高分辨率的镜头。第三个部分是因为现在半导体检测，还有一个就是3D测量广泛应用，而我们在3D测量技术沉淀方面我们有独到的优势，其中第一个部分是结构光的3D测量，这个部分我们也推出了精密的偏轴投影光机，这个部分高亮度、高分辨率大靶面的偏轴投影光机，我们在整个行业里面是国内唯二可以提供的，另外一家也是一个很厉害的公司，但是我们的精度会超出远远超过另外一家。还有针对目前比较火爆的线扫描的彩色工具胶，这个部分的高精密成像系统，我们的研发是很早的，技术积累已经有十几年了，这个部分我们会领先于整个行业。第四个部分就是针对刚刚讲的另外一个系列，高反光的系列，因为我们的晶圆都是高反光面的，对于高反光面的检测，这个是整个行业里面是一个老大难的问题，它有传统的就只有三种方法，对于高反光面的缺陷检测，我们第一种是2D视觉、3D视觉、AI算法，这是三种传统的方法，没有哪一种方法可以彻底解决问题，都是一起来使用，我们研发出了第四种方法是利用光的波动性来实现高反光面的全检测。这个部分的系列产品我们已经推出两款，第一款是配2/3寸的镜头，第二个部分是配1.1寸的镜头，这一类我们就不需要特别的照明就可以实现，这个也是一个很大的突破，大概就这些。

光子晶体又称光子禁带材料。从结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体，其物理思想可类比半导体晶体。通过设计，这类晶体中光场的分布和传播可以被调控，从而达到控制光子运动的目的，并使得某一频率范围的光子不能在其中传播，形成光子带隙。 光子晶体中介质折射率的周期性结构不仅能在光子色散能带中诱发形成完整的光子带隙，而且在特定条件下还可以产生一维（1D）手性边界态或具有Dirac（或Weyl）准粒子行为的奇异光子色散能带。原则上，光子晶体的概念也适用于控制“纳米光”的传播。该“纳米光”指的是限域在导电介质表面的光子和电子的一种耦合电磁振荡行为，即表面等离子体激元（SPPs）。该SPP的波长，λp，相比入射光λ0来说多可减少三个数量。如果要想构筑纳米光子晶体，我们需要在λp尺度上实现周期性介电结构，传统方法中采用top-down技术来构建纳米光子晶体，该方法在加工和制造方面具有较大的限制和挑战。 2018年12月，美国哥伦比亚大学D.N. Basov教授在Science上发表了题为Photonic crystals for nano-light in moiré graphene superlattices的全文文章。研究者利用存在于转角双层石墨烯结构（twisted bilayer grapheme, TBG）中的莫尔（moiré）超晶格结构，成功构筑了纳米光子晶体，并利用德国neaspec公司的neaSNOM纳米高分辨红外近场成像显微镜研究了其近场光导和SPP特性，证明了其作为纳米光子晶体对SPP传播的调控。 正常机械解理的双层石墨烯是AB堆叠方式，但是，当把其中的一层相对于另一层旋转一个角度，就会形成AB和BA堆叠方式相间排列的莫尔超晶格结构，AB畴区和BA畴区之间是AA堆叠方式的畴壁，如图例1A所示。如果通过门电压对该双层石墨烯施加一个垂直电场，会在AB畴区和BA畴区打开一个带隙，从AB畴区到BA畴区堆叠次序的反转连同能带结构的反转则会在畴壁上形成拓扑保护的一维边界态，如图例1C。一维边界态的存在会使得畴壁上光学跃迁更加容易，表现为畴壁上增强的光导能力。研究者通过德国neaspec公司的neaSNOM高分辨率散射式近场红外光学显微镜对样品进行近场纳米光学成像，在近场光学振幅成像中观察到了转角双层石墨烯上六重简并的周期性亮线图案，成功可视化了这种光导增强的孤子超晶格网络。从近场光学振幅成像上可以看到孤子超晶格周期长度大约为260nm，据此，研究者推断对应的转角大约为0.06°。 图例1：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）对转角双层石墨烯（TGB）进行近场纳米光学成像研究的结果。A:实验示意图（AB,BA,和AA表示石墨烯不同堆叠类型）；B：近场纳米光学振幅成像及TEM图；C:畴壁上电子能带结构。 不仅孤子超晶格的周期性和等离激元的波长相匹配，而且之前的研究表明，双层石墨烯中的孤子对SPP具有散射行为，转角双层石墨烯中规律的孤子结构所形成的周期性散射源恰好满足了作为纳米光子晶体的条件。接下来研究孤子超晶格对SPP的光子晶体效应，实验中研究者利用neaSNOM近场光学显微镜的针作为SPP发射源，并通过改变门电压和入射光波长改变SPP的波长，在该器件上同时得到了两组近场光学振幅图和相位图(如图例2B和2C)。从图中可以看到，λp=135 nm和λp=282 nm的情况下，近场光学振幅图和相位图表现出截然不同的周期性明暗图案，这种周期性明暗分布正是SPP在孤子超晶格传播过程中干涉效应的显现，近场光学振幅图、相位图和理论计算结果显示出的吻合性。对近场光学成像的傅里叶变换使得研究者可以进入动量空间研究其光子能带结构，结合模拟计算，对光子能带结构的研究表明，虽然孤子对SPP的散射较弱，还不足以形成纳米光学带隙，但是转角双层石墨烯中SPP的传播毫无疑问符合纳米光子能带色散行为。 图例2：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）研究石墨烯超晶格中等离激元（SPP）传播近场光学成像结果。A,C: 通过改变门电压和入射光波长，λp分别为135nm和282nm下近场光学成像结果（同时获得近场光学振幅成像和相位成像）；B,D: 模拟计算结果。 在该项工作中，研究者利用转角双层石墨烯设计实现了石墨烯SPP纳米光子晶体，并利用德国neaspec散射式近场光学显微镜从几个途径进行了研究。先，畴壁区域增强的光导响应来源于孤子的一维拓扑边界态，neaSNOM近场光学显微镜以高的分辨率可视化了孤子超晶格网络。其次，双层石墨烯纳米光子晶体的主要参数（周期性、能带结构）可以通过改变转角角度和静电场等实现连续调控，这可以突破标准top-down或光刻等技术来构筑纳米光子晶体的限制和挑战。在电中性点附近，孤子被预言具有拓扑保护的一维等离激元模式，此时，双层石墨烯纳米光子晶体作为一维等离激元的二维网络载体，可能会展现出很有意思的光学现象。 特别值得指出的两点是：1. 即使研究者通过0.06°的超小转角制造了高达260nm的孤子超晶格周期长度，如果没有neaSNOM近场光学显微镜高的空间分辨率（取决于针曲率半径，高可达10nm），清晰地看到孤子超晶格网络依然是非常困难的。2. neaSNOM近场光学显微镜具有的伪外差相位解调模块，可以同时实现高信噪比下的近场光学信号振幅成像和相位成像。该项工作中实验结果和模拟计算结果的吻合很好地证明了这一点。作为二维材料纳米光学领域为专业的研究工具，neaspec近场光学显微镜已经助力国际和国内多个研究机构在为的杂志发表了诸多研究成果。不仅是在纳米光学成像领域，neaspec开放兼容的设计使得它在纳米傅里叶红外光谱（nano-FTIR）、太赫兹（THz）、拉曼、荧光、超快、光诱导等多个领域均有广泛应用。

首先介绍一下医用光学显微镜，它在很多的校园里用于教学科学研究，它的结构非常的匀称，显微镜的即体非常的稳定和刚性，整体上下是一体化结构，在电压方面，可以自我适应110伏特-220伏特的电压，无限远无应力物镜，提供像质更好，它能够提供给使用者非常清晰非常美观的微观世界。而且它的偏光载物台是专业的金属设置，转动、操作舒适，可以任意旋转，使用是非常方便的。　　显微镜的光学系统主要包括物镜、目镜、反光镜和聚光器四个部件。广义的说也包括照明光源、滤光器、盖玻片和载玻片等。　　（一）、物镜　　物镜是决定显微镜性能的zui重要部件，安装在物镜转换器上，接近被观察的物体，故叫做物镜或接物镜。　　1、物镜的分类　　物镜根据使用条件的不同可分为干燥物镜和浸液物镜；其中浸液物镜又可分为水浸物镜和油浸物镜（常用放大倍数为90—100倍）。　　根据放大倍数的不同可分为 低倍物镜（10倍以下）、中倍物镜（20倍左右）高倍物镜（40—65倍）。　　根据像差矫正情况，分为消色差物镜（常用，能矫正光谱中两种色光的色差的物镜）和复色差物镜（能矫正光谱中三种色光的色差的物镜，价格贵，使用少）。（所谓象差是指所成的像与原物在形状上的差别；色差是指所成的像与原物在颜色上的差别）　　（消除色差（当不同波长的光线通过透镜的时候，它们折射的方向略有不同，这导致了成像质量的下降）　　2、物镜的主要参数：　　物镜主要参数包括：放大倍数、数值孔径和工作距离。　　①、放大倍数是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。　　显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。　　②、数值孔径也叫镜口率，简写N• A 或A，是物镜和聚光器的主要参数，与显微镜的分辨力成正比。干燥物镜的数值孔径为0.05-0.95，油浸物镜（香柏油）的数值孔径为1.25。　　③、工作距离是指当所观察的标本zui清楚时物镜的前端透镜下面到标本的盖玻片上面的距离。物镜的工作距离与物镜的焦距有关，物镜的焦距越长，放大倍数越低，其工作距离越长。例：10倍物镜上标有10/0.25和160/0.17，其中10为物镜的放大倍数；0.25为数值孔径；160为镜筒长度（单位mm）；0.17为盖玻片的标准厚度（单位 mm）。10倍物镜有效工作距离为6.5mm，40倍物镜有效工作距离为0.48mm 。　　3、物镜的作用是将标本作*次放大，它是决定显微镜性能的zui重要的部件——分辨力的高低。　　分辨力也叫分辨率或分辨本领。分辨力的大小是用分辨距离（所能分辨开的两个物点间的zui小距离）的数值来表示的。在明视距离（25cm）之处，正常人眼所能看清相距0.073mm的两个物点，这个0.073mm的数值，即为正常人眼的分辨距离。显微镜的分辨距离越小，即表示它的分辨力越高，也就是表示它的性能越好。　　显微镜的分辨力的大小由物镜的分辨力来决定的，而物镜的分辨力又是由它的数值孔径和照明光线的波长决定的。　　那么医用光学显微镜到底在哪些领域有所应用呢？适合电子、地质、矿产、冶金、化工和仪器仪表等行业，在这些行业领域中，用于观察透明、半透明或不透明的物资,例如金属陶瓷、集成块、印刷电路板、液晶板、薄膜、纤维、镀涂层以及其它非鑫属材料，除此之外，也适合医药、农林、*、学校、科研部门作观察分析用。透反射式矿相显微镜不仅能实时观察动态图像，还能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。透反射式矿相显微镜广泛应用于生物学、细胞学、组织学、药物化学等研究工作。如果医用光学显微镜物象不在视野中心，可移动玻片，将所要观察的部位调到视野范围内。（注意移动玻片的方向与视野物象移动的方向是相反的）。如果视野内的亮度不合适，可通过调整光圈的大小来调节，如果在调节焦距时，镜台下降已超过工作距离（5.40mm）而未见到物象，说明此次操作失败，则应重新操作，切不可心急而盲目地上升镜台。