显微技术

2023年9月26-27日，大湾区显微科学与技术联盟启动会暨首届学术与技术研讨会在东莞召开。中国科学院院士、松山湖材料实验室主任汪卫华，东莞市委副书记、松山湖党工委书记刘炜，松山湖材料实验室大湾区电镜中心负责人马秀良，以及来自南方科技大学、中山大学、香港理工大学、澳门大学等高校、科研院所和企业的代表共100余人参加了联盟启动仪式，仪式由松山湖材料实验室党委书记、副主任冯稷主持。会上，大湾区显微科学与技术联盟正式成立，其宗旨是以显微技术（尤其是电子显微技术）为切入点，联合大湾区电子显微领域中的优势单位，培养电子显微学领域的人才队伍，建立电镜技术智库，促进电镜技术发展，支撑相关领域科技创新。松山湖材料实验室主任汪卫华院士在致辞中说到，松山湖材料实验室大湾区显微科学与技术研究中心是实验室重大科学装置平台之一，于2022年7月开启高端设备开放共享。实验室显微科学与技术研究中心联合香港科技大学、澳门大学、华南理工大学、南方科技大学等自愿发起成立大湾区显微科学与技术联盟，有利于整合粤港澳显微科学与技术相关创新资源，加强大湾区显微科学与技术设备共享与交流合作。东莞市委副书记、松山湖党工委书记刘炜表示，松山湖科学城作为综合性国家科学中心先行启动区的重要组成部分，是创新驱动的源头，希望以大湾区显微科学与技术联盟的成立为契机，大学、科研院所、产业界更多更紧密地联合起来，开放共享仪器设备，加强合作交流，开展更为活跃的科技和产业创新。松山湖材料实验室研究员马秀良介绍了大湾区显微科学与技术联盟的成立背景和意义。在他看来，联盟不仅仅是粤港澳交叉开放的一个新窗口，而是一个新的范式，一个大的平台，有利于打造世界一流的显微技术创新与服务平台和显微技术人才培养基地。首届学术与技术研讨会上，共有来自17家高校研究所及电镜厂商的20位专家学者做了学术报告。20余家与电子显微学相关的厂商参加了本次会议并做了产品和技术推介。本次会议旨在开展技术交流与培训，促进自主创新与技术推广，加强技术人才培养，服务广东省电镜技术发展战略研究。与会学者普遍认为，本次会议报告精彩、讨论热烈、学术氛围浓厚，在与专家及知名学者的直接交流中夯实了电子显微学专业知识技术、开阔了学术视野、提高了学术品位。会议于2023年9月27日圆满闭幕。

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.

来自瑞士苏黎世大学和苏黎世理工大学的研究人员开发出一种称为漫反射光学定位成像(DOLI)的新技术，利用它可以高分辨率、无创观察活体小鼠大脑深部的微血管。该技术具有卓越的分辨率，可看到深层组织，为观察大脑功能提供了强大的光学工具，在研究神经活动、微循环、神经血管耦合和神经退化方面具有广阔的应用前景。相关研究发表在近日的美国光学学会期刊《光学》上。　　这种技术利用了1000—1700纳米之间的第二近红外(NIR-Ⅱ)光谱，这一范围光谱的散射较少，可使显微荧光成像的深度达到光扩散深度极限的4倍。　　在各种疾病的动物模型中，荧光显微镜经常被用来对大脑的分子和细胞细节进行成像。但此前，由于皮肤和颅骨的强烈光散射影响，荧光显微镜仅限于小体积和高度侵入性的操作。此次研究首次表明，3D荧光显微镜可帮助科学家以非侵入性方式，高分辨率地观察成年小鼠大脑。该显微镜有效覆盖了大约1厘米的视野。　　研究人员首先在模仿人体平均大脑组织特性的组织合成模型中测试了这项技术，证明他们可以在光学不透明的组织中获得最深达4毫米的显微分辨率图像。然后，他们在活小鼠身上测试了这项技术。他们给活小鼠静脉注射了荧光微滴，追踪这些流动的荧光微滴可以重建小鼠大脑深部微血管的高分辨率图。观察发现，借助DOLI技术可以完全无创地观察到脑微血管以及血流的速度和方向。　　研究人员表示，这种方法消除了背景光散射，并可在头皮和头骨完好无损的情况下进行。他们还观察到相机记录的斑点大小与微滴在大脑中的深度有很大的关系，这使大脑深度分辨成像成为可能。　　“在生物医学成像领域，实现深部活体组织的高分辨率光学观测是一个长期的目标。”研究小组组长丹尼尔拉赞斯基说。　　现在，研究人员正在努力优化DOLI技术，以提高其分辨率。他们还在开发改进的荧光剂，这些荧光剂更小、荧光强度更高，且在体内更稳定，这将大大提高该技术在清晰度和成像深度方面的性能。

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

成像深度和速度提高10倍 　　中科院西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室姚保利研究组，将基于数字微镜器件和LED照明的显微技术成功用于生物医学研究，从而为深层生物样品大面积快速三维成像提供了一种新的技术手段。相关成果日前发表在《自然》子刊《科学报告》杂志上。 　　大到宇宙，小到分子，看得更远、更细、更清楚是人类不断追求的目标。为突破光的衍射极限，近年来出现了不少光学超分辨方法，如光激活定位法、随机光学重构法、受激发射损耗法等。但这几种超分辨成像技术速度较慢，而且需要一些特殊染料标记样品。另外一种方式是使用结构光照明的显微技术(SIM)。它使用特殊调制的光场照明样品，通过空间频谱处理的方式获得超分辨图像。目前，只有美、德、英、日等几个国家掌握该技术，我国在这方面相对滞后。 　　据了解，姚保利研究组首次提出并实现了基于数字微镜器件和LED照明的SIM技术。与激光干涉照明SIM技术相比，该技术能够获得更高的空间分辨率、更快的成像速度和更好的图像质量，而且大大降低了装置的复杂性和成本。经测定，系统的横向分辨率达90纳米，是目前国际上同类技术的最好水平。 　　此次研究组与第四军医大学和德国康斯坦茨大学合作，利用该系统成功获得了牛肺动脉内皮细胞线粒体和小鼠脑神经元细胞的超分辨图像，并且实现了小鼠脑神经元细胞和植物花粉的三维光切片成像，其成像深度和成像速度比当前同类切片显微技术均提高了约10倍。

2012年1月11日，奥林巴斯在全球同步推出了引领显微光学技术革命的DSX系列光学数码显微镜。 奥林巴斯以高端的光学技术著称,而且数码技术也是屈指可数的。现在，利用两项卓越技术的完美融合,我们创造出了新型的光电数字显微镜，使我们在工业显微镜领域取得了巨大的领先。只有奥林巴斯的显微镜才能够使任何使用者满怀信心的进行操作,同时实现高清晰度的视频显示并且实现超高精确度的测量，这些方面我们都走在时代的前沿,并将引领工业显微镜行业的新标准。 &rlm DSX系列光学数码显微镜，是一个全新的产品。通过先进的光学数码技术颠覆了传统显微镜的定义，从以下几个方面，DSX 系列为用户在检测效率上提供了很大的帮助。 &rlm 1. 操作的舒适性 ‣ DSX 是由显微镜、数码相机及软件组成的一个整体系统。 它能够实现前所未有的简单操作性和便捷性。 ‣ DSX 能够为客户实现最佳的观察方案。 &rlm 2. 更高的可靠性 ‣ DSX 将先进的光学技术与可靠的测量方法完美的整合成在一起。 ‣ DSX 能够为客户改善可靠性提高帮助 有关DSX光学数码显微镜的详细信息，请访问 DSX光学数码显微镜专用网址：http://www.olympus-ims.com/zh/microscope/opto-digital/ 奥林巴斯仪器信息网网址： http://olympus.instrument.com.cn 2012年2月-3月，奥林巴斯（中国）有限公司将会陆续在上海、成都、广州、北京等城市举办大型新产品发布会，届时欢迎业内人士和媒体朋友莅临指导！ 活动联系： 胡翠兰 奥林巴斯(中国)有限公司 电话:(86)21-51706110 传真:(86)21-51706236 地址:上海市徐汇区淮海中路1010号嘉华中心10F 邮编：200031 E-mail:cuilan_hu@olympus.com.cn

晶圆或 LCD 和 TFT 的检验、过程控制和缺陷分析必须快速、精确并符合人体工学。LeicaDM8000M和 DM12000M晶圆检测显微镜提供了一个创新而高性价的系统解决方案，帮助客户充满信心地应对现在和未来的检验挑战。除了大视野和高分辨率光学部件，系统还采用了高度人性化的设计和全内置的 LED 照明，可以从不同角度照亮样品。DM8000 M / DM12000 M 是一个模块化大型平台检测显微镜平台，可用于 8"/200 mm 和 12"/300 mm 样品检测。 手动检测版本 电动版本DM8000 M/DM12000 M01进入检测领域的第一步查看样品表面的更多信息，在更短的研究时间内改进产品质量决策。 宏观物镜（Plan APO 0.7x）4倍与常规扫描物镜的视野，用于快速浏览样品紫外照明可获得更高分辨率，可与斜照明技术相结合，从任意角度以高分辨率查看样品，获得更多样品表面信息，且检验结果精确符合人体工程学的设计和自动化功能可实现快速、低疲劳操作，避免在重复性样品检测过程中注意力不集中通过手动、编码和电动功能支持智能工作流程，加快样品检测速度02快速样品详览从用于快速浏览样本的微距物镜（Plan APO 0.7x）到用于观察最精细细节的微距物镜。 使用 25 mm (FOV) 目镜，可看到 35.7 毫米的样品表面一目了然地看到在高倍放大镜下 "看不见 "的宏观缺陷，如材料样品中的曝光缺失区域、鲨鱼齿结构或流动结构需要检测宏观结构时，无需对样品进行耗时的扫描只需切换到更高倍率（Obj. HC PL APO 150x/0.90 IVIS BD）即可看到最细微的细节03在更短时间内获得更多样品表面信息紫外照明可获得更高分辨率，可与斜照明技术相结合，获得更多样品表面信息。 以高倍率（150 倍）的彩色模式，通过明场、暗场或DIC模式检查样品，以发现样品缺陷通过激活紫外线照明来提高光学分辨率，以观察最精细的结构以高分辨率将对比度较低的表面转化为清晰的结构拓扑图，快速发现缺陷04通过智能功能支持工作流程通过手动、编码和电动功能支持智能工作流程，加快样品检测速度。 只需点击一下按钮，即可根据所选方法自动调整照明和对比度设置，从而节省时间并避免出错集成的 LED 可见光和紫外照明可在几秒钟内切换不同的照明技术，保证污染不会进入无尘间保持，确保洁净室的清洁内置聚焦探测器，用于检测高反射表面，可快速、轻松地找到正确的聚焦位置相关产品 DM8000 M DM12000M 徕卡显微咨询电话：400-877-0075 关于徕卡显微系统徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系，不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门：生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有7大产品研发中心与6大生产基地，在二十多个国家设有销售及服务分支机构，总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。

一、会议背景近年来，我国在光学显微成像技术研究领域快速发展，部分领域处于国际前沿。但在核心关键技术、工程化、人才培养等方面仍存在薄弱环节，高端光学显微镜几乎全部依赖进口。为推动高端光学显微成像技术的发展，加强技术交流，拟成立“中国科学院高端光学显微成像技术联盟”。联盟以高端光学显微成像技术为切入点，联合中科院内高端光学显微成像技术优势单位，加强技术交流，开展创新性研究，形成技术合力，开发新技术、突破核心关键部件、提升高端设备的使用潜能、培养技术人才、建立技术智库；加强研制单位和用户单位的合作交流， 促进研用结合， 加快推进高端光学显微成像设备国产化。联盟拟于11月10-11号召开“中国科学院高端光学显微成像技术联 盟成立大会暨光学显微成像技术与应用交流会”。届时将邀请中科院条财局领导参会。二、会议组织主办单位：中国科学院高端光学显微成像技术联盟 承办单位：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所三、 会议日程（详见附件）会议采取“线下+线上”的形式。国内专家现场参加会议，国外专家视频参加。会议同期召开“光学显微成像技术与应用交流会”和“光学显微成像 创新思维大赛”现场评选。四、会议时间：11 月 9 日：报到11 月 10 日： 高端光学显微成像技术与应用主题培训11 月 11 日：高端光学显微成像技术与应用交流报告11 月 12 日：离会五、会议地点：苏州市高新区清山会议中心六、会议注册1)注册费：会议免收注册费。会务组协助预定清山会议中心住宿。2 ) 会 议 注 册 ： 请 拟 参 会 人 员 发 送 参 会 回 执 到 邮 箱 aomu- cas@sibet.ac.cn。截止日期10月31日。回执附件：附2.参会回执-final.docx线上参会报名：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/casgxxw20221109/点击图片参会3)会务联络人： 李雨蒙 18306375116；孙玮 15652586621。中国科学院高端光学显微成像技术联盟 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所附件1：中国科学院高端光学显微成像技术与应用交流研讨会会议日程（暂定）第一天 成像技术交流培训（11.10）时 间单位报告人职称/职位报告题目主持人09:00-09:30仪景通光学(evident）（上海）有限公司袁振环博 士多维度显微成像方案技术李辉09:30-10:00中科院苏州医工所张运海研究员双光子-受激发射损耗（STED）复合显微成像技术集成及应用10:00-10:30中科院化学所袁景和研究员三态弛豫超分辨STED光学显微镜原理及应用10:00-11:00中科院苏州医工所文 刚副研究员结构光照明超分辨成像技术新进展11：00-12:00光学显微成像仪器示范12:00-14:00自 助 午 餐14:00-14:30中科院苏州医工所巩 岩研究员显微物镜与显微光学袁景和14:30-15:00中科院苏州医工所杨 光副研究员光片照明三维成像的“万花筒”15:00-15:30中科微星郑 驰高工显微利器--空间光调制器15:30-16:00宁波舜宇黄杰博高工科研级显微镜的国产化途径思考16:00-17:00光学显微成像仪器示范18:00-21:00晚 宴第二天：联盟成立仪式及主题研讨（11.11）时 间内 容主持人09:00-09:10介绍会议背景及参会人员09:10-09:20宣布常务理事单位09:20-09:30相关单位代表致辞09:30-10:00中国科学院高端光学显微成像技术联盟成立总体情况报告10:10-10:30茶歇单位报告人职称报告题目主持人10:30-11:00中国科学技术大学杜江峰院士金刚石量子磁显微术11:00-11:30待 定待定12:00-13:30自 助 午 餐13:30-14:00中科院生物物理所徐 涛院士超分辨光学-电子关联成像技术（线上）14:00-14:20北京大学孙育杰教授多模态跨尺度大科学装置与成像组学14:20-14:40中科院上海神经所穆 宇研究员光学成像：整合神经科学整体论与还原论的钥匙14:40-15:00中科院遗传发育所李红菊研究员显微成像技术在植物研究中的应用与展望15:00-15:20中科院西安光机所姚保利研究员基于光场调控的三维显微成像 15:20-15:40哈尔滨工业大学刘 俭教授高精度三维显微测量的国际标准化技术15:40-16:00茶歇16:00-17:30创新思维大赛评选14:00-15:00第一届理事会（闭门会议）18:00-20:00自助晚 餐

一、会议背景近年来，我国在光学显微成像技术研究领域快速发展，部分领域处于 国际前沿。但在核心关键技术、工程化、人才培养等方面仍存在薄弱环节， 高端光学显微镜几乎全部依赖进口。为推动高端光学显微成像技术的发展， 加强技术交流，拟成立“中国科学院高端光学显微成像技术联盟”。联盟 以高端光学显微成像技术为切入点，联合中科院内高端光学显微成像技术 优势单位，加强技术交流，开展创新性研究，形成技术合力，开发新技术、 突破核心关键部件、提升高端设备的使用潜能、培养技术人才、建立技术 智库； 加强研制单位和用户单位的合作交流， 促进研用结合， 加快推进高 端光学显微成像设备国产化。联盟拟于 11 月 10-11 号召开“中国科学院高端光学显微成像技术联 盟成立大会暨光学显微成像技术与应用交流会”。届时将邀请中科院条财 局领导参会。二、会议组织主办单位：中国科学院高端光学显微成像技术联盟 (筹)承办单位：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所三、 会议日程（详见附件）会议采取“线下+线上”的形式。国内专家现场参加会议，国外专家 视频参加。会议同期召开“光学显微成像技术与应用交流会”和“光学显微成像 创新思维大赛”现场评选。四、会议时间：11 月 9 日：报到11 月 10 日： 光学显微成像技术与应用交流会11 月 11 日：高端光学显微成像技术联盟成立大会11 月 12 日：离会五、会议地点：苏州市高新区清山会议中心六、会议注册1)注册费：会议免收注册费。会务组协助预定清山会议中心住宿。2 ) 会 议 注 册 ： 请 拟 参 会 人 员 发 送 参 会 回 执 到 邮 箱 aomu- cas@sibet.ac.cn。截止日期10月31日。回执附件：附2.参会回执-final.docx线上参会报名：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/casgxxw20221109/3)会务联络人： 李雨蒙 18306375116；孙玮 15652586621。中国科学院高端光学显微成像技术联盟 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所中国科学院高端光学显微成像技术联盟成立大会暨光学显微成像技术与应用交流会日程 (暂定)第一天 光学显微成像技术与应用交流会 (11.10)时 间内 容主持人09:00-09:30光学显微成像技术培训讲座09:30-10:00光学显微成像技术培训讲座10:00-10:30茶歇10：00-12:00光学显微成像仪器示范12:00-14:00午餐14:00-14:30光学显微成像技术培训讲座14:30-15:00光学显微成像技术培训讲座15:00-15:30茶歇15:00-17:00光学显微成像仪器示范18:00-21:00自助餐第二天：中科院高端光学显微成像技术联盟成立大会 (11.11)时 间内 容主持人09:00-09:10介绍会议背景及参会人员09:10-09:20局领导讲话，宣布常务理事单位09:20-09:30常务理事单位代表致辞09:30-10:00中国科学院高端光学显微成像技术 联盟成立总体情况报告10:10-10:30休 息10:30-11:00大会邀请报告一11:00-11:30大会邀请报告二11:30-12:00大会邀请报告三12:00-14:00午 餐14:00-14:20主题报告一14:20-14:40主题报告二14:40-15:00主题报告三15:00-15:20主题报告四15:20-15:40茶 歇15:30-17:00创新思维大赛评选14:00-15:00第一届理事会 (闭门会议)18:00-20:00晚 餐光学显微成像创新思维大赛项目征集一、 大赛意义高端光学显微成像装备需要在应用需求的牵引下，不断创新光学成像 技术、核心器件和应用方案，才能实现创新发展。 为了突出本联盟的创新 优势、提高各单位仪器研制和应用水平， 本联盟拟开展“光学显微成像创 新思维大赛”活动，征集应用场景、 应用方案、成像技术、核心器件方面 的新创意。对于获奖项目，本联盟后续拟通过自设项目、争取其他渠道资源联合 设置项目，开展仪器研制、应用技术方案等方式进一步支持。本次大赛获 奖项目如果后期进行成果转化，参赛者作为创意提出方将享有转化过程中 无形资产的固定比例(暂定 15%)。二、大赛组织主办单位：中国科学院高端光学显微成像技术联盟 (筹)承办单位：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所三、 大赛形式1. 项目征集： 面向中科院内单位的研究人员以个人(或若干人组成的团队) 名义申报。每个参赛项目用不超过 1000 字的文字和不超 过 2 个图来说明在光学成像技术、成像器件、应用需求或应用方 案方面的创新思想。参赛项目内容不包括实施方案、研究基础等。2. 初评： 评审组根据征集的参赛项目，评选出 10 项进入第二轮现场评选。 评审重点考核创新性和科学性。3. 现场评选：入选的 10 个项目在联盟大会期间进行公开答辩，每个参赛项目做 3 分钟的 PPT 汇报，评审组进行 2 分钟提问。重点汇 报创新性和科学性。四、大赛奖励1.拟评出特等奖 1 名、一等奖 2 名、二等奖 3 名、三等奖 4 名。 2.对获奖者个人(或团队) 发放现金奖励 (税前) 。特等奖 3 万元， 一等奖 2 万元，二等奖 1 万元，三等奖 5000 元。五、参赛方式填写创新思维大赛申请书电子版 (电子签名 pdf 文件) 发送到邮箱 aomu-cas@sibet.ac.c n ， 邮件名称：光学显微成像创新思维大赛+ (参赛人项目) + (参赛项目名称)，征集期限为 10.31日。后续提供签字的纸质版。中国科学院高端光学显微成像技术联盟 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 2022.9.30附件：附3.创新思维大赛征集-final.docx

生物显微成像作为观察微观世界的主要手段，近些年来技术突飞猛进。生物显微技术在分子机制基础研究、药物靶点发现、疾病诊断中都有重要应用。荧光显微、共聚焦显微、电子显微、光片显微等生物显微技术的进步极大的促进了生命科学事业的发展。 本次直播将由来自北大、西安交大、中科院及四大仪器厂商的11位专家为我们全方位地介绍显微技术在生命科学领域的新应用及创新性进展，从超分辨显微成像方法到高速原子力显微镜，从三维显微成像技术到冷冻电镜，将理论与实践相结合，为您带来一场显微盛宴，诚邀您的出席，定不负您的期待！会议时间：8月10日 9:00-16:00会议日程：报名占位时间报告题目报告嘉宾9:00下一代的活细胞超分辨率成像-新原理，新应用陈良怡（北京大学）9:30液体环境下对生物高分子的高分辨三维观测陈强(岛津企业管理（中国）有限公司)10:00基于高速原子力显微镜的生物物理研究焦放(中国科学院物理研究所)10:3050 fps新速度：NanoRacer视频级AFM助力分子动力学研究王鑫(布鲁克纳米表面测量部)11:00高速大视场彩色三维显微成像技术及应用雷铭(西安交通大学)11:30多模态结构光超分辨显微镜技术开发与应用李栋(中国科学院生物物理研究所)13:30基于流式光片的毫米级样品高通量三维成像李辉(中国科学院苏州生物医学工程技术研究所)14:00日立电子显微镜在生物医学领域的解决方案王勐(日立科学仪器（北京）有限公司)14:30冷冻光电关联成像技术在原位结构生物学中的应用李硕果(中国科学院生物物理研究所)15:00冷冻电子断层扫描在生命科学领域的最新应用与进展陈晨(赛默飞世尔科技)15:30电镜技术在生物学中的发展与应用孔妤(中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心)部分报告摘要：《下一代的活细胞超分辨率成像-新原理，新应用》报名占位【摘要】 这里我们将介绍发明的三种活细胞超分辨率成像方法。第一，用于活细胞长期超分辨成像的海森结构光超分辨率显微镜。第二，稀疏解卷积方法首次实现计算超分辨率成像，也是推动现有活细胞荧光显微镜的时空分辨率极限的通用工具。第三，荧光-无标记相位双模态超分辨率显微镜SR-FACT (Super-Resolution Fluorescence Assisted diffraction Computation Tomography)，在细胞生物学中广泛适用。《高速大视场彩色三维显微成像技术及应用》报名占位【摘要】 生物体表面色彩的不同色相、饱和度和明度在很大程度上反映了其微观结构和光学性质的不同。以激光共聚焦扫描显微镜为代表的点扫描显微成像技术具有三维层析成像能力，然点扫描显微成像技术的颜色通道十分有限，通常仅有三至四个，不能反映样品的全部色彩信息。研究团队开发了三维多视场成像技术，该技术是目前唯一的将高分辨、三维、大视场、彩色、定量和快速六大成像要素集为一体的光学显微成像技术。最大三维光切片速度100fps@1024×1024pixels。《基于流式光片的毫米级样品高通量三维成像》报名占位【摘要】 以毫米尺度的微小模式生物、类器官等为对象，进行发育、疾病机制以及药物筛选的研究不仅需要高分辨的三维成像，还需要对大量样品进行高通量的表征与统计分析。本报告将介绍基于流式和光片扫描的高通量三维活体成像技术与系统，对斑马鱼等微小模式动物根据尺寸、存活、是否成功标记荧光等的高速检测和分选，以及对分选后的样本法人高分辨全自动三维成像，从而实现根据大量样品三维图像的形态/功能特征进行统计分析。《冷冻光电关联成像技术在原位结构生物学中的应用》报名占位【摘要】 针对结构生物学原位生物大分子的高分辨率结构解析技术需求，依托生物成像中心自主研发的基于高真空冷台的冷冻光电关联成像系统HOPE，实现对目标区域的冷冻光镜-扫描电镜关联成像，导航聚焦离子束对目标区域进行减薄，获得包含目标物的200nm冷冻含水切片样品，助力高分辨率冷冻透射电镜的高效原位结构解析。 更多精彩欢迎参与直播，还可以和专家老师互动，获得现场答疑的机会哦！ 点击报名吧！报名占位

html, body { -webkit-user-select: text } * { padding: 0 margin: 0 } .web-box { width: 100% text-align: center } .wenshang { margin: 0 auto width: 80% text-align: center padding: 20px 10px 0 10px } .wenshang h2 { display: block color: #900 text-align: center padding-bottom: 10px border-bottom: 1px dashed #ccc font-size: 16px } .site a { text-decoration: none } .content-box { text-align: left margin: 0 auto width: 80% margin-top: 25px text-indent: 2em font-size: 14px line-height: 25px } .biaoge { margin: 0 auto /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 25px } .table_content { border-top: 1px solid #e0e0e0 border-left: 1px solid #e0e0e0 font-family: Arial /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 10px margin-left: 15px } .table_content tr td { line-height: 29px } .table_content .bg { background-color: #f6f6f6 } .table_content tr td { border-right: 1px solid #e0e0e0 border-bottom: 1px solid #e0e0e0 } .table-left { text-align: left padding-left: 20px } 详细信息 2023年国家双高计划二（政府采购-货物）项目-4包综合地质技术实验室建设公开招标公告 河北省-石家庄市-新华区 状态：公告 更新时间： 2023-03-13 2023年国家双高计划二（政府采购-货物）项目-4包综合地质技术实验室建设公开招标公告 发布时间： 2023-03-13 一、项目基本情况 项目编号： ZCHX-2023-014-4 项目名称： 2023年国家双高计划二（政府采购-货物）项目 采购方式： 公开招标 预算金额： 1820000.00 最高限价： 1820000 采购需求： 偏光显微镜20台，显微图像采集系统20台，偏光显微镜带摄像系统1台，地质制片设备1套，正置荧光显微镜5台，倒置金相显微镜5台，地质标本1套，定制学生配套桌椅20套，石油油藏开采储运地质模型1套#detail# 合同履行期限： 自合同签订后4个月内 本项目（是/否）接受联合体投标： 0 二、申请人的资格要求 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 无 3.本项目的特定资格要求： 无 三、获取招标文件 时间： 2023年03月14日至 2023年03月20日， 9:00-12:00-12:00-17:00（北京时间，法定节假日除外） 地点： 登录河北省公共资源交易服务平台主体系统（http://ggzy.hebei.gov.cn/hbggfwpt/），自行报名并下载招标文件，并及时查看有无澄清和修改 方式： 其它 售价： 0 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 2023年04月03日09点00分（北京时间） 地点： 河北省公共资源全流程电子交易系统 四、响应文件提交 截止时间： 2023年04月03日09点00分 五、开启 时间： 2023年04月03日09点00分 地点： 河北省公共资源全流程电子交易系统 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、公告期限 自本公告发布之日起3个工作日。 六、其他补充事宜 七、其他补充事宜 1、本次招标公告在中国河北政府采购网、河北省公共资源交易服务平台上发布。 2、供应商报名资格确认：投标人投标报名前，须按照“河北省公共资源交易服务平台”（网址：http://ggzy.hebei.gov.cn/hbggfwpt/）首页“通知公告”中“河北省公共资源交易中心关于招标代理机构及投标人（含政府采购投标人）进行登记注册的通知”的要求办理相关手续，具体事宜可联系 0311-66635531。已在“河北省公共资源交易服务平台”注册并办理 CA 认证的投标人可直接通过河北省公共资源交易服务平台报名并下载招标文件。 3、招标公告发布后，随招标公告发布的招标文件等相关资料，即视为已送达所有潜在投标人，潜在投标人可登录河北省公共资源交易服务平台（http://ggzy.hebei.go v.cn/hbggfwpt/）自主网上报名，下载招标文件及相关资料，并及时查看有无澄清和修改（包括补遗澄清文件、修改文件）及相关资料等，潜在投标人如未及时下载相关文件、资料，或未获取到完整的文件、资料，导致投标被否决或不利于中标的，自行承担一切后果。潜在投标人请及时关注公告发布媒体发布的更正公告。 4、投标文件递交方法：（1）.本次招标为电子招投标，投标文件采用数据电子文件，投标人可通过河北省公共资源交易网上开标大厅在线参与开标。（2）.投标人应在投标截止时间前完成电子投标文件的递交，在线递交电子投标文件前，投标人应当使用投标客户端及 CA 密钥为投标文件加密。（编制投标文件需使用 CA 密钥，未办理 CA 密钥的投标人，需进行企业 CA 注册并办理 CA 密钥。具体事宜可联系 0311-66635531）。 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 八、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称： 河北石油职业技术大学 地址： 承德市开发区学院路 2 号 联系方式： 李万东 0314-2377069 2.采购代理机构信息 名 称： 庄宸和信项目管理有限公司 地 址： 石家庄市新华区北二环西路228号 联系方式： 盖春彦 0311-88089089 3.项目联系方式 项目联系人： 盖春彦 电 话： 0311-88089089 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 $('.clickModel').click(function () { $('.modelDiv').show() }) $('.closeModel').click(function () { $('.modelDiv').hide() }) 基本信息 关键内容：偏光显微镜,金相显微镜,荧光显微镜 开标时间：2023-04-03 09:00 预算金额：182.00万元 采购单位：河北石油职业技术大学 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：庄宸和信项目管理有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 2023年国家双高计划二（政府采购-货物）项目-4包综合地质技术实验室建设公开招标公告 河北省-石家庄市-新华区 状态：公告 更新时间： 2023-03-13 2023年国家双高计划二（政府采购-货物）项目-4包综合地质技术实验室建设公开招标公告 发布时间： 2023-03-13 一、项目基本情况 项目编号： ZCHX-2023-014-4 项目名称： 2023年国家双高计划二（政府采购-货物）项目 采购方式： 公开招标 预算金额： 1820000.00 最高限价： 1820000 采购需求： 偏光显微镜20台，显微图像采集系统20台，偏光显微镜带摄像系统1台，地质制片设备1套，正置荧光显微镜5台，倒置金相显微镜5台，地质标本1套，定制学生配套桌椅20套，石油油藏开采储运地质模型1套#detail# 合同履行期限： 自合同签订后4个月内 本项目（是/否）接受联合体投标： 0 二、申请人的资格要求 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 无 3.本项目的特定资格要求： 无 三、获取招标文件 时间： 2023年03月14日至 2023年03月20日， 9:00-12:00-12:00-17:00（北京时间，法定节假日除外） 地点： 登录河北省公共资源交易服务平台主体系统（http://ggzy.hebei.gov.cn/hbggfwpt/），自行报名并下载招标文件，并及时查看有无澄清和修改 方式： 其它 售价： 0 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 2023年04月03日09点00分（北京时间） 地点： 河北省公共资源全流程电子交易系统 四、响应文件提交 截止时间： 2023年04月03日09点00分 五、开启 时间： 2023年04月03日09点00分 地点： 河北省公共资源全流程电子交易系统 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、公告期限 自本公告发布之日起3个工作日。 六、其他补充事宜 七、其他补充事宜 1、本次招标公告在中国河北政府采购网、河北省公共资源交易服务平台上发布。 2、供应商报名资格确认：投标人投标报名前，须按照“河北省公共资源交易服务平台”（网址：http://ggzy.hebei.gov.cn/hbggfwpt/）首页“通知公告”中“河北省公共资源交易中心关于招标代理机构及投标人（含政府采购投标人）进行登记注册的通知”的要求办理相关手续，具体事宜可联系 0311-66635531。已在“河北省公共资源交易服务平台”注册并办理 CA 认证的投标人可直接通过河北省公共资源交易服务平台报名并下载招标文件。 3、招标公告发布后，随招标公告发布的招标文件等相关资料，即视为已送达所有潜在投标人，潜在投标人可登录河北省公共资源交易服务平台（http://ggzy.hebei.go v.cn/hbggfwpt/）自主网上报名，下载招标文件及相关资料，并及时查看有无澄清和修改（包括补遗澄清文件、修改文件）及相关资料等，潜在投标人如未及时下载相关文件、资料，或未获取到完整的文件、资料，导致投标被否决或不利于中标的，自行承担一切后果。潜在投标人请及时关注公告发布媒体发布的更正公告。 4、投标文件递交方法：（1）.本次招标为电子招投标，投标文件采用数据电子文件，投标人可通过河北省公共资源交易网上开标大厅在线参与开标。（2）.投标人应在投标截止时间前完成电子投标文件的递交，在线递交电子投标文件前，投标人应当使用投标客户端及 CA 密钥为投标文件加密。（编制投标文件需使用 CA 密钥，未办理 CA 密钥的投标人，需进行企业 CA 注册并办理 CA 密钥。具体事宜可联系 0311-66635531）。 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 八、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称： 河北石油职业技术大学 地址： 承德市开发区学院路 2 号 联系方式： 李万东 0314-2377069 2.采购代理机构信息 名 称： 庄宸和信项目管理有限公司 地 址： 石家庄市新华区北二环西路228号 联系方式： 盖春彦 0311-88089089 3.项目联系方式 项目联系人： 盖春彦 电 话： 0311-88089089

近日，中国科学院西安光学精密机械研究所副研究员潘安、研究员姚保利、研究员马彩文团队在Science China-Physics Mechanics & Astronomy上，在线发表题为High-throughput fast full-color digital pathology based on Fourier ptychographic microscopy via color transfer的封面文章(Cover Story)。 傅里叶叠层显微成像术(FPM)是一种高通量计算成像技术，其在组织切片显微数字病理学中可以避免传统的扫描拼接伪影，提高成像通量和效率。然而，传统FPM彩色化要对三波长进行重复操作，故其效率偏低。受到颜色匹配思路的启发，研究人员提出了一种基于彩色传递的全彩色化方法，命名为CFPM。研究人员在实验中比较了30组不同样本CFPM的成像情况，相比于传统方法，CFPM以平均0.4%的精度牺牲代价换得了数据采集和重构时间2/3的缩减，使彩色成像的效率有了较大提升。CFPM易于操作与推广，该方法不需要如交叠率、采样率、训练数据集等的其他要求。此外，CFPM可看作是基于物理模型的“无监督迁移学习”，但是相比于传统迁移学习，它无须迭代优化过程，这可能给未来的相关工作提供新的启示。 CFPM成像结果对比。(a,a1)4×/0.1NA物镜下低分辨率的彩色图像及其局部放大图；(b,b1)4×/0.1NA物镜绿光下高分辨率FPM重构的全视场及其局部放大图结果；(c)10×/0.3NA高倍率物镜下的真实情况；(d)将(a1)的彩色纹理信息传递给(b1)的结果

引言自 1895 年伦琴发明 X 射线以来，非侵入性成像技术在诊断医学领域产生了深远的影响。20 世纪 80 年代，Jim Elliott 开发了显微 CT，最初用于实验性牙髓研究。随着显微技术的不断发展，凭借其非破坏性 3D 分析的特点，显微 CT 已成为硬组织研究领域的一项重要工具。它在各种牙科领域得到了广泛应用，对相关主题的研究也在逐步增加。本文我们简要为大家分享显微 CT 无损成像技术在牙科研究中的应用。显微 CT 技术在牙科领域的应用领域涵盖了组织工程、用于有限元分析的真实数据识别、确定牙齿中的矿物质浓度，以及人类学研究中牙釉质厚度、颅面骨结构和发育的测量，同时也应用于牙髓研究，用于评估种植体和周围骨(见下图)。显微 CT 为牙髓研究提供了巨大便利，尤其是在识别牙根管形态、检查根管准备情况、评估填充物，并能在治疗后进行检查方面发挥着重要作用。显微 CT 在牙科中的应用01 组织工程学组织工程研究的主要目标是在实验室中构建生物合成器官，以替代患病或损伤的组织。近年来，显微 CT 在组织工程结构支架的研究中扮演重要角色，主要用于表征结构支架的构造、体外结构支架的破坏模式以及聚合物和磷酸钙结构支架中的骨生长。在检查结构支架的破坏过程中，它能清晰显示材料完全丧失的位置，这对于评估结构变化至关重要。简言之，显微CT 可用于研究新生组织的获取和损失组织的确定。在牙槽突裂治疗方面，显微 CT 进行了ɛ -caprolactone（金标准）、自体移植物以及添加到新浓缩胶原中的磷酸三钙聚合物的比较研究。研究结果显示，自体移植物具有最佳的成骨效果，而新开发的材料则展现出与这一标准组相近的效果，添加到胶原蛋白中的磷酸三钙聚合物可以作为组织支架的可行选择。显微 CT 观察新骨形成。(A):0 周标本显示,骨缺损边缘清晰、锐利。(B):术后 4 周标本显示,骨缺损区有新骨生成,成骨量约为原骨缺损的一半，骨缺损区边缘圆钝。(C):术后 8 周示骨缺损区有大部分新骨形成,与原牙槽嘴水平相比,仅有轻度凹陷。图片来源于文献 [1].02 有限元法(FEM)分析数据学近年来，有限元建模(FEM)已经成为一种广泛用于生物力学和物理事件分析的技术。显微 CT 可用于形成牙齿、种植体和牙齿修复体等小物体的有限元模型。工况中牙本质 Von mises 应力分布云图，图片来源于文献 [2].牙齿有限元分析，图片来源于网络03 颅面骨的生长发育显微 CT 无损成像可用于颅面骨生长发育的评估。这种方法的独特性质和更广泛的用途使其成为测量骨结构的新黄金标准技术。显微 CT 成像已用于评估啮齿动物颌骨中牙槽骨重塑、牙周膜厚度变化以及皮质骨和小梁骨变化。大鼠牙槽骨显微 CT 二维图像（上图）。大鼠牙槽骨显微 CT三维图像（下图） ， 三维重建图像直观地反映大鼠牙槽骨骨小梁的改变，图片来源于文献 [3].04 牙齿中矿物质浓度的测定牙齿组织的矿物质浓度可以用化学分析或接触显微放射照相法来测量。然而，这些方法是耗时的过程，并且对组织造成不可逆的损伤。利用显微 CT 可以在不损伤组织的情况下，通过灵敏的测量来确定矿物质浓度。由于该应用中的切片厚度取决于X射线束的大小，因此可以获得比其他方法更精细的切片(如下图)。显微 CT 提供了被扫描物体的完整的三维结构，且 X 射线不透性很好地对应于矿物密度，非常适合检测龋齿病变的脱矿性质。用显微 CT 方法检测，显示矿物质浓度，图片来源于文献 [4]05 釉质厚度的测量人类学研究中常用的釉质厚度测定方法之一是切片测量，然而这种方法会对样品造成无法逆转的损伤。针对化石样本切割导致的损失，该领域需要一种全新的技术。螺旋 CT 虽然可行，但分辨率低，无法提供高质量图像，因此已被淘汰。显微 CT 在测量釉质厚度方面具备所需的高灵敏度，同时又不会对样品造成不可逆损伤。使用这一技术，不仅能确定牙釉质厚度，还可以测量牙釉质、牙本质和牙髓的体积。使用 NEOSCAN 台式高分辨显微 CT 以 9.8 μm 像素大小扫描一颗臼齿，显示牙本质和牙釉质中存在裂纹，填充材料被腐蚀。06 牙髓研究牙齿解剖成像的最新技术已经采用了多种非侵入性成像方法。这些方法使样本可用于其他研究或为先进治疗程序提供控制。传统的临床射线摄影只提供二维信息，缺乏牙齿 X 光的 3D 视角。传统 CT 中的厚切片会降低分辨率，图像质量有限。相比之下，显微 CT 扫描提供丰富信息，切片可在多个平面重建，数据可呈现为 2D 或 3D 图像，内外解剖结构可同时或分别显示，并可进行定性和定量评估,显微 CT 在牙髓病学中已成为硬组织成像的关键工具。 显微 CT 扫描牙齿根管，可视化根管内部详情，图片来源于文献 [4]—07 小结随着数字成像技术的进步，显微 CT 在多个领域，尤其是牙科研究中得到广泛应用。具体应用包括但不限于：1. 观察正畸牙齿移动过程中骨骼变化，评估不同方法、力模型或药物的效果。2. 确定牙槽骨形态和矿物质浓度，观察外科手术材料或方法对愈合过程的影响。3. 测量全身活动（如营养、药物等）对牙槽骨的影响。4. 比较不同骨丢失情况（如牙周炎、根尖周病变）、治疗方法和疗程的影响。5. 通过评估种植体稳定性来确定骨整合情况，比较不同种植体材料和组合物的效果。6. 通过矿物质浓度测量不同病变的脱矿质率。7. 比较牙釉质和牙本质修复中不同处理方法和材料对再矿化的影响。8. 在牙髓学中，对根管进行详细成像，包括确定根管形态和再治疗过程中的各个阶段。相较于其他检测方法，显微 CT 不仅节省时间，而且不会对样品造成永久性损伤,且因其三维成像能力、安全性以及高分辨特性，使其成为牙科研究的首选检测手段。关于 CT 与显微 CT 的区别CT 和显微 CT 的基本区别可以通过两个点来区分：一是光源大小：CT 为 1mm，显微 CT 为 5-10 μm。显微 CT 的更小光源减少了半影，使图像更清晰。二是工作方式：在 CT 中，X 射线源围绕检测样品旋转以形成图像，而在显微 CT 中，X 射线源静止，样品本身旋转。稳定的 X 射线源减少了机械振动，提高了图像分辨率。显微 CT 成像的示意图 参考文献[1]许悦 陈振琦 吴军 李壬媚 刘广鹏. SD大鼠人造牙槽突骨缺损自愈率的显微CT评价 [J]. 中国口腔颌面外科杂志, 2011, 9(2): 126-129.[2] 杜珊珊.不同复合树脂修复下颌第一前磨牙多类型楔状缺损的三维有限元分析[J].浙江临床医学,2020,(4):538-540.[3] 代庆刚, 房兵, 张鹏, 等. 不同去势时间大鼠牙槽骨微结构变化的 Micro-CT 研究[J]. 上海口腔医学, 2014, 23(6): 641.[4] Erpaç al, B., Ad&imath güzel, Ö zkan, & Cangül, S. (2019). The use of micro-computed tomography in dental applications. International Dental Research, 9(2), 78–91.

人类探索极限的脚步从未停止。为了看得更细，看得更清。列文虎克发明了显微镜，成为人类利用工具观察世界的肇始。 从此，光学成为显微镜的支配性规律。自十七世纪到二十世纪初，光学显微镜完成了几乎所有类型的研发、设计和定型。但因为衍射极限的发现，似乎提高观察的分辨率只有改进光源这一种路径。激光的发明成为光学显微镜在分辨率上最后的努力。 十九世纪初电子的发现，以及微观粒子的波粒二象性特性的揭示，成为了电子显微镜的基础。但是电子显微镜实际上可以看做光学显微镜在量子力学下的延伸。用加速电子束替代了传统光源，用磁透镜/静电透镜代替了透明介质透镜，可是几乎所有的理论结构都与光学显微镜一致。二十世纪三十年代电子显微镜被发明至今，其分辨率极致被提高到亚纳米级别，距离原子级分辨似乎只有一步之遥。 但是自然界被物理铁律支配，这一步似乎近在咫尺，但却云崖天隔。二十一世纪的电子显微镜已经进入了和二十世纪光学显微镜同样的境地，只能在不断改进各部件的精度中一丝一毫地改进图像，但无法跨越最后的鸿沟。 量子力学成为了新一代显微镜的理论基础。1981年，隧道扫描显微镜被发明，一种全新的显微镜横空出世。它不同于光学显微镜和电子显微镜，完全摆脱了对检测介质的依赖，以微粒间的作用（电、力）为检测信号，一举突破了原子级别的分辨率。随后在1985年被发明的原子力显微镜，更是将适用对象从金属和半导体拓展到所有的固体。 这是一种全新的显微方法和工具，从二十世纪八十年代末到九十年代初，全球各主要科技强国纷纷开展了扫描探针显微镜的研发。 OUR HISTORY岛津 也正是在这个时期，岛津开始涉足该领域。1991年，基于超高真空环境的隧道扫描显微镜AIS-900面世。 相对于在大气环境下的隧道扫描显微镜，真空环境是其工作环境更为简单，图像分辨率和清晰程度都更高，工作也更稳定。 虽然真空环境带来了分辨率的提高，但是同时也限制了样品的测试和操作的便利性。为此，1993年，岛津开发了兼容多种环境的WET-901，同时可以满足对大气环境、真空环境、特殊气氛、液体环境、电化学环境等不同要求。WET-901和随后的WET-9400代表着岛津敏锐地意识到，随着原子力显微镜的不断完善，微区观测技术必然会对原位分析产生重要的影响。因此，岛津持续不断地改进环境控制舱，应对不同时期科研领域的需求。 紧接着在1995年，岛津推出了成功的SPM-9500系列。二十世纪九十年代中后期是原子力显微镜大发展的时期，各种扫描模式从实验室走向实用。从1995年2001年，岛津SPM-9500系列也历经SPM-9500、SPM-9500J、SPM-9500J2、SPM-9500J3四个型号，不断吸收新的功能模式。同时，该系列具备的自动进针和头部滑动机构也在操作性上领先于其他竞争对手，这些特点使得该系列成为了一个长寿的产品。 随后的SPM-9600（2005年）、SPM-9700（2010年）、SPM-9700HT（2016年）基本都延续了SPM-9500的基本结构，通过不断改进控制器，提高分辨率，增加新功能，改善操作性。 在这个时期，商用原子力显微镜陷入了一个发展瓶颈，功能模式固化，应用领域受限，每个厂家都在不同的方向上尝试新的突破。有的厂商开始匹配半导体工业的需求，有的则在生命科学领域进行研发。 岛津也在思考什么才是原子力显微镜的发展根本？ 不识庐山真面目，只缘身在此山中。经过大量的思考和尝试，一切回归本源——分辨率。只有分辨率才是显微镜最核心的技术指标。于是在2014年推出了调频型原子显微镜SPM-8000FM并在2017年升级为SPM-8100FM。该系列最核心的技术是调频控制探针，利用频率对作用力的分辨率和反馈速度远高于振幅的特点，实现了在大气和液体环境中原子/分子级的分辨率。 利用调频模式对作用力的高分辨检测能力，还成功地将原子力显微镜的应用从固体表面观察拓展到固液界面的水合化和溶剂化作用。这项技术有助于电池和摩擦学等领域的前沿研究。 最近的十年，随着原子力显微镜对不同应用领域的拓展，新的技术和新的需求也在不断涌现。 岛津原子力显微镜将会如何应对新变化？又会开发什么新技术呢？ 一切尽在5月18日14:00由宏入微 顺手随心岛津SPM-Nanoa原子力显微镜在线发布会敬请期待！

在河南省开封市东京大道北侧的职业教育园区里，坐落着一所特别的学校——河南化工技师学院。这所以现代化工技术为专业特色的技工院校因电子显微镜而“放大”了其在科研领域的知名度。电子显微镜可以帮助人类直接看到物质的原子结构或生物蛋白结构，是现代科学技术中不可缺少的重要工具，广泛应用于生命科学、材料科学、航空航天、医学、冶金学、考古学、刑侦学等领域。2023年4月19日，观众在《阅壤——月壤科研成果主题艺术展》展览上，观看月壤颗粒扫描电子显微镜背散射全景照片。新华社记者 黄博涵 摄国内唯一的以电子显微镜及相关科研领域为展览内容的博物馆——开封市电子显微镜博物馆就位于河南化工技师学院的校园里。漫步其约1500平方米的展厅，不仅可以回望电子显微镜的发展史，也能了解中国在电子显微科研领域的成长历程。河南化工技师学院拥有全国职业教育院校中唯一的电子显微镜技术专业（以下简称电镜专业），这也是学院招生最为火爆的专业。据河南化工技师学院党委副书记、院长袁巧红介绍，电镜专业的毕业生绝大多数就职于北大、清华、中科院等国内知名高校、医院和科研院所，为中国现代科学的科研一线提供了大量电镜技术人才。对于电镜专业的火爆需求，该专业的授课老师郭颖深有感触，“在我授课的一年级新生里，已经有两位被就业单位预定了。还有一位本科毕业的外聘教师被电镜专业的就业前景所吸引，在前年成了这个专业的学生。”据介绍，今年该专业原本计划招生40人，因报考和市场需求火爆，最后扩大招生至100人。电镜专业热门的背后是不断增长的电镜技术人才需求，而电镜技术人才稀缺的背后则是中国在材料科学、生命科学、半导体工业等前沿科学及工业领域不断加大的研发投入。继2022年中国全社会研发经费支出首次突破3万亿元、研发投入强度首次突破2.5%之后，2023年，全国全社会研发经费支出同比增长8.1%，研发投入强度达2.64%，基础研究投入比重连续5年超过6%。技术工人队伍是支撑中国制造、中国创造的重要力量。今年初，拥有自主知识产权的首台国产场发射透射电子显微镜正式发布，标志着中国已掌握透射电镜用的场发射电子枪等核心技术，并具备量产透射电镜整机产品的能力。据了解，河南化工技师学院电镜专业的部分师生也参与了相关研发工作，为这一重大科研突破作出了贡献。电镜专业的火爆反映了社会对技能人才的不断认可。目前中国技能劳动者超过2亿人，其中高技能人才超过6000万人。按照规划，“十四五”时期末，中国技能人才占就业人员的比例将达到30%以上，高技能人才占技能人才的比例达到1/3。以职业教育大省河南为例，该省在2021年提出推动实施“人人持证、技能河南”建设。河南省连续15年技工院校年招生突破10万人，越来越多的劳动者特别是青年一代选择走技能成才之路。仅河南化工技师学院就培养出两位被誉为“世界技能奥林匹克”的世界技能大赛获奖选手，贺江涛曾获得世界技能大赛工业控制项目铜牌，姜雨荷则为中国夺得世界技能大赛化学实验室技术项目金牌，两人如今都在学校任教。“三百六十行，行行出状元”。这句老话在现代同样适用。

p 　　对于刚刚过去的2017年，先进显微技术领域实现了诸多发展，这些技术包括共聚焦、多光子、光片荧光和其他超分辨率技术等。该领域市场营业额的持续增长得益于创新技术的不断推出以及相关企业新伙伴关系的建立。根据SDI近期报告内容，列举部分近来先进显微领域相关主流企业的技术进展及业务开展情况。 /p p style=" text-align: center" img style=" width: 456px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/39d5f273-556a-4f5e-8943-7ee8ba79f3b9.jpg" title=" 1.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 456" / /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 创新技术篇 /strong /span /p p 　　 strong 布鲁克公司(Bruker)收购Luxendo公司扩大对光学显微镜的投资 /strong ——2017年5月份，布鲁克公司收购了从欧洲分子生物学实验室(EMBL)中拆分出来的Luxendo公司，该公司开发出了一种基于片光源荧光的低光敏活性系统——单平面照度显微镜(SPIM)。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/6c2ce3c4-e09d-4be8-af10-7060acfa67ed.jpg" title=" 0.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 strong 低光敏活性技术 /strong /p p 　　SPIM技术配备了两个sCMOS相机，均基于反向光学设置，能够在多达八种不同的波长下定制激光照明。与普通激光扫描共焦显微镜相比，该方法的优点在于大大减少了采样时间和光敏活性，从而减少对活体标本的破坏性的副作用。SPIM显微镜将扩大布鲁克公司现有的扫频共焦显微镜、超分辨率显微镜和多光子荧光显微镜等产品的投资，表明布鲁克将对显微镜产品进行更新换代，对面向活细胞成像和超分辨率显微镜等应用的新型光学技术领域拓展。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/7b3d8b1a-0cf4-4563-904d-373d44f751d4.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　 strong 　Cytation& #8482 1细胞成像多功能检测系统 /strong /p p 　　 strong 美国伯腾仪器(BioTek Instruments)推出细胞成像多功能检测系统 /strong ——Cytation& #8482 1细胞成像多功能检测系统结合了荧光和高对比度的明场成像，与常规数字显微成像设备相比无需复杂操作，易于维护，是大多数科研实验室预算范围内可以配备的成像检测系统。这种专利技术的设计，可为细胞学研究分析同时提供给大量的细胞表型分析数据以及基于孔板的定量数据。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/2526a30c-da74-476d-b57c-9fcbc6f59c9e.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　 strong 　微球透镜超分辨成像系统 /strong /p p 　　 strong Nanopsis公司推出了超分辨率微球放大镜(SMAL)光学纳米镜 /strong ——SMAL可以作为超分辨率显微镜的低成本替代品，SMAL可将白光光学显微镜的覆盖范围扩大到光的衍射极限(200nm)，并达到超分辨率。其微球面透镜专利使白光毫微秒示波器能够解决50nm尺寸的横向特征。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/e6bc2d12-9442-44de-935b-0f0963b5a045.jpg" title=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 生物显微镜物镜CFI90 20XC Glyc /strong /p p 　　 strong 尼康推出生物显微镜物镜CFI90 20XC Glyc /strong ——CFI90 20XC Glyc可支持全脑成像的观察长度：从90mm(大视场)到8.2mm(超长工作距离)。不仅在高分辨率下提供了深度成像功能，而且其大视野也提高了大型组织样品的成像质量。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/noimg/faeb6d1d-bc3a-4573-bc1e-61ea5e3d1f40.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 strong 牛津仪器推出高速共聚焦成像平台Dragonfly /strong /p p 　　 strong 牛津仪器推出高速共聚焦成像平台Dragonfly /strong ——Dragonfly采集速度比普通点扫描共聚焦技术快20倍，并且可以在双波长下操作。 (据SDI报告中的数据，37%的研究人员在科研过程中使用2个激光/波长。) /p p style=" text-align: center" img style=" width: 582px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/30b40c50-e465-4b5a-8eea-c344238c265b.jpg" title=" 6.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 582" / /p p style=" text-align: center " 　　 strong 徕卡LeicaDM6 M LIBS /strong /p p 　　 strong 徕卡推出的DM6 LIBS显微镜 /strong ——该产品将目视检验和定性化学检验组合在一个工作步骤中，与使用传统 SEM/EDS 检验相比，测定微观结构成分的时间可节省 90%。集成激光光谱功能可在一秒钟内针对显微镜中看到的材料结构提供准确的化学元素图谱。无需进行样品制备和转移。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 企业合作篇 /strong /span /p p 　　为保证其显微镜业务竞争优势，赛默飞采取了不同的策略。由于2016年收购了FEI，该公司显微镜业务得到迅速发展。分析仪器的收入在2017年第二季度增长46.8%，在第三季度增长32.5%。因此，除了在生命科学仪器领域继续保持强大影响力之外，赛默飞已俨然成为世界十大分析仪器公司之一。另外，去年年底，赛默飞宣布收购台式电镜公司Phenom-World。2017年的最后几个月，形成了战略合作伙伴关系，以推进多项相关研发技术。 /p p 　　DataDirect Networks宣布与Gatan合作，实现双方在数据存储平台和高性能相机方面的强强专业技术结合。 /p p 　　作为世界上最大的显微镜供应商之一，徕卡与加拿大的CHU Sainte-Justine研究中心已合作，并在蒙特利尔建立显微镜工厂。 /p p 　　此外，徕卡、赛默飞和蔡司三家公司将共同为欧洲分子生物学实验室(EMBL)提供相当于1000万欧元的资金，该实验室成像技术中心计划于2021年开放。该中心将致力于先进显微镜，包括相关的光学和电子显微镜，并同时向EMBL和访问科学家开放。 /p p 　　除了EMBL技术中心之外，蔡司还在10月份与Xnovo签署了独家战略合作协议。合作旨在建立并扩展一个从多晶样品中无损获取3D晶体信息的模块系统。 /p p 　　随着先进显微市场的不断发展，科研工作者在品牌和技术方面将拥有比以往更多的选择。然而，一些实力企业仍占据整体市场大部分份额。据SDI报告显示，徕卡和蔡司是先进显微镜领域的主要市场占有者，两者全球整体市场份额超过50%。 /p p 　　正如报告所描述的，显微镜市场仍然是一个技术不断发展的领域。对于显微镜生产商，无论是市场领导者，还是希望拓展更大的市场领域，只要找到市场的增长点所在，发掘如何通过新产品、新技术满足科研工作者未满足的需求，终将有所收获。 /p

我们在进行荧光显微成像的时候，总要在信号强度和光漂白之间做出艰难的取舍，而高强度光照对活细胞和组织的影响也不容忽视。 　　激光层照荧光显微技术(Light-sheet fluorescence microscopy)能以很高的3D分辨率，长时间对生物学样本进行温和成像。这一技术结合高速相机，足以捕捉细胞或亚细胞水平发生的动态。日前，《Nature Methods》杂志将这个低光毒性的快速三维成像技术评为了2014年的年度技术。 　　激光层照荧光显微技术的基本原理很简单，它不像宽场或共聚焦显微镜那样照射或扫描整个样本，而是用薄层光从侧边照射样本，然后从样本的上部或下部检测荧光，激发光路与检测光路垂直。激光层照荧光显微镜激发一个层面上的荧光基团，一次成像一个面，这种技术不仅大大降低了光毒性，还提高了长时间成像活样本的能力。 　　Light-sheet技术始于一百年前，原本是用来成像胶体的。后来，Ernst Stelzer等人用这一技术成像了荧光标记的活斑马鱼胚胎，Light-sheet技术由此重新焕发了活力。Stelzer在本期Nature Methods杂志上撰文，介绍了这一技术的起源、原理和应用潜力。 　　激光层照荧光显微技术的崛起，离不开荧光蛋白和转基因标记的发展。实际上，只有物理学、生物学等多个领域进行跨学科合作，人们才能充分挖掘出这一技术的潜力。随着商业化仪器的不断推出和升级，相信激光层照技术将为我们揭示以往难以想象的生物学细节。 　　目前的激光层照荧光显微镜可以实现多角度成像(multiview)，并与超高分辨率成像、双光子激发和结构照明结合起来。这一技术能够快速对活细胞进行3D成像，在透明的固定样本中获得惊人的静态图像。举例来说，人们已经用激光层照荧光显微镜成像了活体心脏和运作中的大脑，跟踪了胚胎发育时的细胞迁移。 　　激光层照荧光显微技术在神经生物学中的应用特别令人期待。因为这一技术能够同时成像大脑中的大量细胞，有望为我们揭示这一神秘器官的整体属性。Misha Ahrens等人在本期的Nature Methods杂志上发表文章探讨了这个问题。 　　激光层照成像是一项充满挑战性的工作，激光层照实验会生成海量的数据，我们需要找到更好的方法处理和分析这些数据。此外，激光层照成像的样本制备也和成熟的样本制备方案完全不同。 　　值得注意的是，最佳效果的激光层照成像仍然需要较小的透明样本。对于不那么透明的大样本而言，我们还需要想办法解决散射和相差问题。另外，我们在进行激光层照成像时，依然需要监控潜在的光毒性，虽然激光层照技术的光毒性比较小，但并不等于完全没有光毒性。 　　原文检索： 　　Method of the Year 2014

日本宇航员Koichi Wakata在国际空间站实现活细胞试验日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宇航员Koichi Wakata 使用Leica DMi6000全自动倒置显微镜在国际空间站（ISS）开展实验，研究失重状态对骨密度以及植物生长的影响。他回到地球，带会了在“Kibo”ISS小型实验舱的几项试验新数据，之后这些数据会由他和其他日本研究机构的合作科学家共同评估和分析。宇航员Wakata在装置样品室之前在与安装在希望号上的荧光显微镜前合影青鳉鱼骨细胞2：失重对骨细胞以及青鳉鱼的重力感应系统分析 长期处于失重状态下会引起骨密度损失已是一个众所周知的现象。通过开展名为“青鳉鱼骨细胞2：微重力对骨细胞以及青鳉鱼的重力感应系统分析”的项目，研究人员希望能通过在国际空间站用荧光显微技术检测活日本青鳉鱼获得新的认知。东京技术研究所Akira Kudo教授希望找到造成骨质疏松的机制。此项目的研究结果能帮助改善老年性骨质疏松的治疗。Aniso Tubule ：研究周质微管以及微管关联蛋白对于植物茎体在重力诱发下的生长调整所起的作用第二个项目是“Aniso Tubule: 研究周质微管以及微管关联蛋白对于植物茎体在重力诱发下的生长调整所起的作用。探索植物是如何在抵抗重力的情况下，形成它的外形的。在这个过程中，周质微管起到了重要作用。对此，大阪市立大学的科学家Kouichi Soga教授计划在太空中通过倒置荧光显微对拟南芥进行研究。这一方向的研究成果能让科学家了解植物的外形与生长方向时是如何被影响的，这对于在狭小空间以及太空开发农业种植有着重大意义。徕卡显微系统在零重力中的使用已是先驱徕卡显微系统在零重力中的使用早有历史。Leica DMI6000 B上一代荧光显微镜，早已安装在了国际空间站。产品经理Bernard Kleine 表示：“在太空使用的商业化显微镜，必须完全满足特殊的使用需求。值得注意的是，显微镜不仅能直接在太空空间站自动运行，也能通过地面遥控控制。这一功能的实现得益于多方面的紧密合作。徕卡显微镜能够服务于几代太空项目，在外太空为推动科学研究的发展做出贡献。” 不仅能够为地球上的，更能为太空中的科学家提供最先进的研究设备，是徕卡人的骄傲！Leica DMi6000 B 全自动倒置显微镜1999年Leica DMRA 全自动显微镜参与NASA太空项目(宇航员照片转自 Japan Aerospace Exploration Agency官网）关于徕卡显微系统 (Leica Microsystems)徕卡显微系统有限公司是显微镜和科学仪器领域的全球先驱。十九世纪，公司从家族事业起步，如今成为全球知名企业，以无可匹敌的创新精神铸就辉煌历史。与科学界一贯的紧密合作是徕卡显微系统有限公司创新传统的关键，从而将用户的想法付诸实践并根据用户需要为其量身定制解决方案。徕卡显微系统有限公司的全球运作分为四个部门，它们均已成为其各自领域的先驱：生命科学部门、工业部门、医疗部门和纳米科学部门。公司在全球 100 多个国家设有代表处，在 5 个国家设有 6 家制造厂，在 20 个国家设立了销售和服务机构，并且具有全球性的代理商网络。徕卡显微系统公司总部设在德国的韦茨拉尔 (Wetzlar)。

在过去的二十年中，冷冻显微镜方法已经成为生命科学家、制药研究人员等广泛使用的有效工具，用于检查接近其原生状态的生物结构1。冷冻显微镜能够可视化蛋白质和蛋白质复合物等物质的生物分子结构，是对现有的方法如x射线晶体学和核磁共振(NMR)等的有价值的补充。确定蛋白质和蛋白质复合物的结构是药物发现的一个重要部分，这对研究药物靶点非常有意义，也是深入了解疾病机制的重要课题。在这篇文章中，我们将阐述冷冻显微镜技术的使用，包括冷冻光学电子显微镜(cryo-CLEM)，冷冻干燥显微镜(FDM)，药物研究中的低温保存，以及温度控制显微镜如何使研究人员能够在低温下推进药物发现和开发研究。冷冻光学电子显微镜（Cryo-CLEM）电子显微镜(EM)使用微量材料，具备接近原子的分辨率，可以研究不同功能状态下的分子。冷冻电镜（Cryo-EM）使用极低温度，克服了真空条件下使用电子束测量高含水量生物标本的难题。在20世纪80年代冷冻电镜商业化之前，生物标本是通过化学固定或染色等方法制备的，但这些方法存在保存伪影，会影响图像分辨率。快速冷冻通常用于将样品保持在与自然生理环境相似的冷冻状态，在临床前阶段取得的结果必须在临床研究中可复制，这在药物研究中尤其重要。Cryo-CLEM结合低温荧光技术和冷冻电镜技术，提高了活检细胞内生物、化学和遗传过程的灵敏度。Cryo-CLEM能够对冷冻固定样品中的分子或分子组件(如细胞内膜、DNA或细胞结构元件)进行直接荧光标记和靶向，精确定位区域，以便后续使用EM进行高分辨率成像。为了使生物样品与EM中发现的真空条件兼容并保存结构细节，样品被嵌入玻璃状的冰中，需要保持在-140°C以下。必须避免与空气中水分接触，因为一旦接触会形成冰晶并污染样品。在低温条件下，荧光信号的结构细节被保留，光漂白显著减少。冷冻光学电子显微镜技术的进步体现在它包含了创新的冷冻荧光级，如Linkam CMS196，它能够自动获取整个电镜网格的高分辨率荧光图。这也用于样品导航，并将cryo-CLEM的案例情况与EM或与x射线显微镜等其他技术相关联。西班牙巴塞罗那的一组研究人员和临床医生使用荧光显微镜、透射电子显微镜(TEM)和低温软x射线断层扫描(cryo-SXT)，可以观察到抗癌药物顺铂在极低浓度下的有效性，确定产生效果所需的最低剂量，以最大限度地降低毒性2。该小组在荧光显微镜上对低温冷冻的细胞样本进行成像，使用CMS196冷冻荧光台在液氮温度下将它们玻璃化，然后使用cryo-SXT对样本进行分析，这使得在纳米尺度上进行3D研究成为可能。得益于现有的低温成像技术，研究结果表明，三甲碱(研究的两种佐剂之一)促进了顺铂在较低剂量下的有效治疗，这可能为化疗治疗的发展铺平了道路，减少了对患者的副作用。冻干显微镜许多药物生产为冻干或冻干配方，以增加稳定性和延长保质期。药物开发人员必须为新的药物化合物创建一个优化的冷冻干燥过程，这可能是一项复杂而昂贵的工作。为了简化流程和开发更高效的冷冻干燥循环，了解三个主要冷冻干燥步骤的温度和压力要求是很重要的。使用冷冻干燥显微镜(FDM)，研究人员可以直接可视化每个步骤，并确定药物产品在不同热条件下的行为。FDM包括一个专用的光学显微镜和一个专用的热工作台，它可以准确地控制样品的温度和压力，并允许实时进行热测量。冷冻干燥的一个关键参数是塌陷温度(Tc)，即产品失去结构完整性并导致加工缺陷的温度。FDM使药物开发人员能够密切监测样品并快速有效地调整冷冻干燥方案。英国国家生物标准与控制研究所(NIBSC)的一个研究小组正在利用先进的FDM技术研究冷冻干燥药物的复杂性。该小组由Paul Matejtschuk博士领导，正专注于研究优化冻干脂质体药物的配方。由于冻干脂质体药物物理和化学性质不稳定，这对开发提出了挑战。Matejtschuk博士和他的团队使用安装在光学显微镜上的专用冷冻台(FDCS196, Linkam科学仪器)(图1)，通过估计冻结、塌陷和融化温度，预测脂质体-冷冻保护剂混合物的理想的冷冻干燥条件3。图1:NIBSC实验室的仪器配置。Linkam FDCS196冷冻干燥冷冻台，T94控制器和液氮泵，真空泵，奥林巴斯BX51光学显微镜。图像显示FDM系统的旧版本图2: Linkam FDCS196冻干显微镜系统的最新版本这样的实验对于继续努力开发快速、可转移和可扩展的冷冻干燥方法来稳定脂质体等药物化合物至关重要。低温贮藏储存用于研究的生物标本有赖于有效的保存技术，以保持细胞的物理和生物完整性。冷冻或冷冻样品可能会导致冰晶的积聚，导致终端细胞损伤。冷冻保护剂是在冷冻过程中通过降低水的熔点来防止细胞损伤的重要物质。许多生物，如极地昆虫、鱼类和两栖动物，会产生自己的冷冻保护剂或防冻化合物。科学家们正在研究这些化合物，以开发新的冷冻保护剂来保存研究用的细胞。例如，由Matthew Gibson博士领导的英国华威大学的研究人员，正在研究防冻剂(糖)蛋白(AFP)，目的是开发新的合成AFP模拟化合物。该实验室使用低温生物学工作台(BCS196，Linkam Scientific Instruments)来测量细胞中的冰晶生长，依靠该仪器的温度控制能力来观察AFP。Gibson博士研究了使用金纳米颗粒作为探针来测量冰再结晶抑制活性现象，使用低温生物学工作台来改变温度，并开发出一种高通量方法来筛选类似AFP具有结构特征的材料。4诸如此类的发现为开发新型冷冻保护剂提供了潜力，这种保护剂可以防止冷冻保存细胞中冰的生长，从而保持细胞的完整性，因此在生物医学和药学研究中具有潜在用途。未来药物研究本文中描述的技术强调了目前已有的各种冷冻显微镜方法的选择，这些方法有助于推进药物研究。Cryo-CLEM结合了cryo-EM和低温荧光的力量，作为一种相对较新的技术，它的成功依赖于专用冷冻工作台的发展，从而促进了Cryo-CLEM工作流程。这种工作台能够在液氮温度下保持玻璃化样品，使它们在从荧光显微镜移动到冷冻电镜成像时保持无污染。其他专用的冷冻台可与广泛的显微镜技术兼容，如FDM，可在成像过程中精确控制样品的温度，低至-196°C。这些创新为制药研究人员新疗法和生产工艺评估，以及生物样本保存以供未来研究等大量应用提供了工具。 作者：Linkam Scientific Instruments销售及市场部经理Clara Ko参考文献：1. Booy, F. and Orlova, E.V. Cryomicroscopy, in: Chemical Biology: Applications and Techniques (eds Larijani, B., Rosser, C.A., and Woscholski, R.) 2007.2. Gil, S., Solano, E., Martinez-Trucharte, F., et al. Multiparametric analysis of the3. effectiveness of cisplatin on cutaneous squamous carcinoma cells using two different types of adjuvants. PLoS ONE. 2020 15(3): e0230022.4. Hussain M.T., Forbes N., Perrie Y., Malik K.P., Duru C. and Matejtschuk P. Freeze-drying cycle optimization for the rapid preservation of protein-loaded liposomal formulations. International Journal of Pharmaceutics 573, 2020 118722.5. Mitchell, D. E., Congdon, T., Rodger, A., and Gibson, M. I. Gold Nanoparticle Aggregation as a Probe of Antifreeze (Glyco) Protein-Inspired Ice Recrystallization Inhibition and Identification of New IRI Active Macromolecules. Scientific Reports, 2015 5: 15716.

来自美国霍华德休斯医学研究所，Janelia研究园的科学家们，借助其发展的新光学超分辨率成像技术，在前所未有的高分辨率条件下研究了活体细胞 内的动态生物过程。他们的新方法显著的提高了结构光照明显微镜(structuredilluminationmicroscopy，SIM)的分辨率， 一种最适合活体超分辨成像的技术。 　　 　　新技术所拍摄的视频生动地展现了细胞内蛋白质的运动和相互作用。它们帮助生物学家理解细胞是怎样改变它们之间的依存结构，以及重整细胞膜结构使得细胞 外的分子可以被吸收到细胞内。来自Janelia研究园的研究员EricBetzig博士，李栋博士后*和他们的同事们基于原有的SIM显微镜原理新发展 了两种新的超分辨率成像技术。超分辨率光学显微成像技术能够跨越理论的分辨率极限，在极高的分辨率下展现细胞内的精细结构。但是，到目前为止，超分辨率显 微镜技术却依然不能进行有效的活体细胞成像。 　　“这些方法设立了超分辨率光学显微镜的成像速度和非侵入特性的新标准，它们使得超分辨率活体细胞成像成为现实。”Betzig博士说道。在传统的 SIM显微镜中，物镜下的物体被非均匀的结构光(类似于条纹码)所照明。在实验中，几束不同的结构光用来照明物体，它们和物体在不同角度混频所产生的摩尔 条纹被相机依次采集。然后计算机提取摩尔条纹编码的信息并将其解码生成三维的高分辨率图像。最终重建的SIM图像具有高于传统显微镜图像2倍的空间分辨 率。 　　Betzig博士和其他两位科学家因为发展超分辨率荧光显微镜而被授予2014年诺贝尔化学奖。他说道，SIM显微镜技术之所以没有得到像其它方法那 样多的关注，是因为其它技术能够提供比两倍更高的分辨率改进效果。但是，他强调SIM拥有两大其它的超分辨率方法所没有的优势。这些其它方法包括了两种去 年获得诺贝尔奖表彰的技术：他和同事HaraldHess博士于2006年开发的光激活定位显微镜 (photoactivatedlocalizationmicroscopy，PALM)，和受激辐射耗尽 (stimulatedemissiondepletion，STED)显微镜。但是，这两种技术都需要过多或过强的光来照明样品，以至于荧光蛋白很快被 漂白，细胞样品很快被损害，从而不可能长时间进行成像。然而，SIM在这些方面不一样，“我爱上了SIM，因为它的速度很快，而且它所需的照明光强度远远 小于其它方法。”Betzig博士说道。 　　Betzig博士在2011年MatsGustafsson博士去世后不久开始与SIM相关的研究。Gustafsson博士是SIM技术的先驱之 一，生前也是Janelia的研究员。Betzig博士那时已经深信SIM有潜力为解析细胞内部的工作机理提供重要的见解，如果SIM的空间分辨率可以被 提高，它对于生物研究的可用性将被大大增强。 　　在生前，Gustafsson博士和博士生HesperRego发展了一种利用饱和耗尽(saturateddepletion)的非线性SIM技 术，但这种技术在改进分辨率的同时需要使用很多的光照并且散失了SIM成像速度快的优势。Betzig博士想到了一种可以避免这些缺陷的方法。 　　饱和耗尽非线性SIM利用光可反复开关的荧光蛋白和其在开关过程中的饱和耗尽效应来提高分辨率。它产生图像的过程是，首先把所有的荧光蛋白分子激活到 可发光的状态(亮态)，然后用一束结构光把大部份的亮态分子反激活到暗态。通过结构光反激活之后，仅有少数处于结构光最弱区域的分子仍然保持在亮态。这些 光调控过程提供了物体的高空间频率信息，从而让图像更加清晰。这一过程需要重复25或更多次才能产生最终的高分辨率图像。Betzig博士说道，这一原理 非常类似于STED或另一种与其相关的叫做RESOLFT的超分辨率技术的原理。 　　这一技术并不适合于活体成像，因为激活和反激活荧光蛋白需要很长的时间。另外，反复的光照明会对细胞和荧光蛋白本身造成损伤。Betzig博士说道， “这一技术的问题在于你首先用光激活了所有的荧光蛋白分子，然后你马上又用另一束光反激活了大部份分子。这些被反激活的分子对最终的图像没有任何贡献，但 却被你用光“油炸”了两次。你让分子承受了很大“压力”，并且花了很多你并没有的时间，因为这段时间内细胞在运动。” 　　解决方法其实很简单，Betzig博士说道：“没有必要激活所有的分子。”在Betzig研究小组新发展的结构光激活非线性SIM的技术中，一开始用 结构光只激活样品里的一部分荧光蛋白分子。“这一结构光激活过程已经给你一些高分辨率的信息了。”Betzig博士解释道。另外一束结构光用于反激活分 子，额外的信息可以在反激活的过程中同时被读出。两个结构光叠加的效应给与最终图像62纳米的分辨率，这一结果好于原始的SIM，并且把由光波长决定的传 统分辨率极限改进了三倍。 　　“我们能够做到快速地超高分辨率成像。”Betzig博士说道。这很重要，他补充道，因为对于动态过程，单纯提高空间分辨率而没有相应地提高成像速度 是没有意义的。“如果细胞内部有的结构以1微米每秒的速度运动，并且我有1微米的分辨率，那么我需要在一秒内采集图像。但如果我有1/10微米的分辨率， 那么我就必需在1/10秒内采集图像，不然图像将变得模糊。”Betzig博士解释道。 　　结构光激活非线性SIM可在1/3秒内采集25幅原始图像，并从中重建出一幅高分辨率图像。它的图像采集很高效，只需用较低的照明光强，并且收集每一 个亮态荧光蛋白分子所携带的信息。从而有效地保护了荧光分子，使得显微镜能够进行更长时间的成像，让科学家们可以观测到更多的动态活动。 　　Betzig博士的团队利用结构光激活非线性SIM获得了在细胞运动和改变形状的过程中骨架蛋白的解体和自身再组装过程，以及在细胞膜表面的叫做caveolae的微小内吞体动态过程的影像。 　　在Science论文里，Betzig博士的团队也利用了已经商业化的高数值孔径物镜将传统SIM的空间分辨率提高到84纳米。高数值孔径限制了被光 照明的样品范围，从而降低了光对细胞以及荧光蛋白分子的损伤。这一方法可以同时对多个颜色通道进行成像，使得科学家们可以同时跟踪几种不同蛋白质的活动。 　　通过高数值孔径的方法，Betzig博士的团队观测了多个骨架蛋白质在形成粘着斑(链接细胞内外的物理链)过程中的运动和相互作用。他们也追踪了 clathrin修饰的内吞体的成长和内吞过程(内吞体将细胞外的分子转移到细胞内)。他们的定量分析回答了几个不能被以往的成像技术所解决的问题，例 如，内吞体的分布，以及内吞体尺寸和寿命之间的关系。最后，通过结合高数值孔径方法和结构光激活非线性SIM，Betzig博士和他的同事可以在超高分辨 率条件同时追踪两种蛋白质的活动。 　　Betzig博士的团队在进一步提高他们的SIM技术。他们也急切地盼望和生物学家一起探索潜在的应用并进一步改进这一技术的可用性。 　　现在，科学家们可以通过现在，科学家们可以通过JaneliaJanelia的高级成像中心利用这些新的的高级成像中心利用这些新的SIMSIM技 术，这个中心提供免费使用前沿的显微镜技术的机会。最后，技术，这个中心提供免费使用前沿的显微镜技术的机会。最后，BetzigBetzig博士说道， 使得博士说道，使得SIMSIM成为能够被其他实验室获得并能够承担的技术应该是比较直接的事。“大部份的‘魔术’在于软件而不是硬件。”成为能够被其他 实验室获得并能够承担的技术应该是比较直接的事。“大部份的‘魔术’在于软件而不是硬件。”

研究人员开发了一种新的测量和成像方法，可以解析小于光衍射极限的纳米结构。光与标本相互作用后，新技术可测量光强度以及光场中编码的其他参数。图片来源：约尔格S艾斯曼/奥地利格拉茨大学来自奥地利格拉茨大学的研究人员近日开发了一种新的测量和成像方法，可在不需要任何染料或标签的情况下解析小于光衍射极限的纳米结构。这种激光扫描显微镜新方法弥补了传统显微镜和超分辨率技术之间的差距，有朝一日或可被用来观察复杂样品的精细特征。在国际光学出版集团的高影响力期刊《光学》上描述的这种新方法，是对激光扫描显微镜的改进，它使用强聚焦激光束照射标本。研究人员扩展了这项技术，不仅可以测量光与被研究标本相互作用后的亮度或强度，还可以检测光场中编码的其他参数。“我们的方法可帮助扩展用于研究各种样品中纳米结构的显微工具箱。”研究小组组长彼得班泽说，“与基于类似扫描方法的超分辨率技术相比，我们的方法是完全非侵入性的，这意味着它不需要在成像前向标本中注入任何荧光分子。”研究表明，新方法可测量金纳米颗粒的位置和大小，精度为几纳米，即使在多个颗粒接触的情况下也可做到。在激光扫描显微镜中，光束在样品上扫描，并测量来自样品的透射光、反射光或散射光。大多数显微方法测量来自样品的光强度或亮度，但大量信息存储在光的其他特性中，例如它的相位、偏振和散射角。为了捕捉这些额外信息，研究人员检查了强度和偏振信息的空间分辨率。研究人员表示，光的相位、偏振和强度，在空间上都会发生变化，这种变化方式包含了与之相互作用的样品细节，然而，如果只在相互作用后测量总体光功率，那么大部分信息都会被忽略。研究人员研究了含有不同大小的金属纳米颗粒的简单样品，通过扫描感兴趣的区域，然后记录传输光的偏振和角度分辨图像展示了这种新方法。他们使用一种算法对测量数据进行评估，该算法创建了一个粒子模型，模型可自动调整，以尽可能精确地模拟测量数据。班泽说，尽管这些颗粒及其距离比许多显微镜的分辨率极限要小得多，但新方法能够解决这一问题。更重要的是，该算法能够提供有关标本的其他参数，如颗粒的精确大小和位置。

来自奥地利格拉茨大学的研究人员近日开发了一种新的测量和成像方法，可在不需要任何染料或标签的情况下解析小于光衍射极限的纳米结构。这种激光扫描显微镜新方法弥补了传统显微镜和超分辨率技术之间的差距，有朝一日或可被用来观察复杂样品的精细特征。在国际光学出版集团的高影响力期刊《光学》上描述的这种新方法，是对激光扫描显微镜的改进，它使用强聚焦激光束照射标本。研究人员扩展了这项技术，不仅可以测量光与被研究标本相互作用后的亮度或强度，还可以检测光场中编码的其他参数。“我们的方法可帮助扩展用于研究各种样品中纳米结构的显微工具箱。”研究小组组长彼得班泽说，“与基于类似扫描方法的超分辨率技术相比，我们的方法是完全非侵入性的，这意味着它不需要在成像前向标本中注入任何荧光分子。”研究表明，新方法可测量金纳米颗粒的位置和大小，精度为几纳米，即使在多个颗粒接触的情况下也可做到。在激光扫描显微镜中，光束在样品上扫描，并测量来自样品的透射光、反射光或散射光。大多数显微方法测量来自样品的光强度或亮度，但大量信息存储在光的其他特性中，例如它的相位、偏振和散射角。为了捕捉这些额外信息，研究人员检查了强度和偏振信息的空间分辨率。研究人员表示，光的相位、偏振和强度，在空间上都会发生变化，这种变化方式包含了与之相互作用的样品细节，然而，如果只在相互作用后测量总体光功率，那么大部分信息都会被忽略。研究人员研究了含有不同大小的金属纳米颗粒的简单样品，通过扫描感兴趣的区域，然后记录传输光的偏振和角度分辨图像展示了这种新方法。他们使用一种算法对测量数据进行评估，该算法创建了一个粒子模型，模型可自动调整，以尽可能精确地模拟测量数据。班泽说，尽管这些颗粒及其距离比许多显微镜的分辨率极限要小得多，但新方法能够解决这一问题。更重要的是，该算法能够提供有关标本的其他参数，如颗粒的精确大小和位置。

2016年12月31日，中国科学院生物物理研究所徐平勇课题组、中国科学院计算技术研究所张法课题组以及美国科学院院士HHMI研究员Jennifer Lippincott-Schwartz合作在《细胞研究》(Cell Research)在线发表了题为Live-cell single molecule-guided Bayesian localization super-resolution microscopy 的文章，介绍了一种新型活细胞超分辨率显微技术及其独特优势。　　超分辨率荧光显微技术由于打破了传统光学衍射的限制，使得人们能够更深入地理解细胞生物学，获得了2014年诺贝尔化学奖。但是由于设备和时空分辨率的影响，活细胞超分辨率技术仍面临诸多挑战。近年来，贝叶斯定位显微技术(Bayesian analysis of the blinking and bleaching，3B)利用荧光蛋白漂白和闪烁的特性，通过分析整个图像序列的变化得到荧光蛋白的概率分布图，该方法用简单的光学设备就能实现活细胞动态结构的超分辨率成像，成为活细胞超分辨率成像的重要工具之一。作为细胞成像新的重要工具，它仍然有三个关键的问题没有解决：1)在精度方面，存在严重的结构缺失，定位精度不高 2)在速度方面，该方法极其耗时，为了得到1.5μ m的超分辨率结构，大约需要6小时，并且随着图像尺寸的增加，计算时间急剧增长 3)在分析尺度方面，由于速度的限制，该方法很难获得全细胞大尺度长时间的动态变化。针对以上问题，实验人员通过将单分子定位和贝叶斯技术相结合，开发了一种新型活细胞超分辨率显微技术(single molecule guided Bayesian localization microscopy，SIMBA)，该技术有以下优点：1)适用范围广，不需要任何额外的硬件设备，就能与主流TIRFM、PALM、STROM和light-sheet显微镜相结合，便于推广和使用 2)时空分辨率高，减少了结构伪迹的同时实现了50nm的空间分辨率和0.5-2s的时间分辨率 3)运行速度快，相比3B，加速比超过100倍，并且随着图像尺度的增大，加速效果更加明显 4)分析尺度大，实现了全细胞大尺度长时间动态变化分析。　　活细胞超分辨率显微技术是当前研究的热点，开发新型活细胞超分辨率成像探针和新方法是中科院生物物理所徐平勇课题组的重要研究方向。徐平勇、张法、Jennifer Lippincott-Schwartz为本文的通讯作者 徐帆、张名姝为共同第一作者。该工作受到国家“973”计划 、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中科院基金先导项目等的资助，并申请专利“一种贝叶斯显微成像方法”。SIMBA对于固定细胞actin和活细胞CLC重构结果展示

来自范德比尔特大学的研究人员完成了质谱分析和显微技术的第一次&ldquo 图像融合&rdquo ，这一技术突破将能极大的提高癌症的诊断效率和治疗疗效。这一研究成果公布在Nature Method杂志上。 　　显微技术能帮助研究人员获得组织的高分辨率图像，但&ldquo 这种技术无法给你具体的分子信息，&rdquo 范德比尔特大学的生化和质谱研究中心主任，文章的通讯作者Richard Caprioli博士说。 　　而质谱技术能完成组织中蛋白，脂质及其它分子的各种精确分析，但是图像处理过于粗糙。如果能将这两种技术的优点结合起来，将能令研究人员获得高分辨率的体内分子构成。 　　&ldquo 对我来说，这是一项重要的技术突破，&rdquo Caprioli博士说。 　　Caprioli表示这项技术能重新定义外科范畴，比如肿瘤外科手术时癌细胞与正常细胞边界的界限。目前这一界限是由组织学决定的，也就是通过显微镜观察细胞外观获取的。但是不少癌症患者在手术后又会复发，这有可能是因为一些癌细胞看上去像是正常细胞，如果利用质谱技术进行蛋白成分分析，那么就能精确标记癌细胞范围了。 　　这一技术成果由多名研究人员完成，包括荷兰代尔夫特理工大学Raf Van de Plas博士，范德比尔特大学Junhai Yang博士等。 　　在这项研究中，他们采用了一种称为回归分析(regression analysis，编者译)的数学方法，从而能将质谱信息的每个像素投射到显微成像的对应位置上，获得一个全新的&ldquo 预测&rdquo 图像。 　　这在概念上类似于绘制标准曲线的实验点，Caprioli 说，虽然在这些真实测量点之间没有&ldquo 实际点&rdquo ，但是可以通过之前的实验进行预测。&ldquo 我们预测数据也采用了相同的方法，&rdquo 他说。

借助荧光显微技术，研究人员可以深入观察活体动物内部器官组织和活细胞，但该技术局限于被观测物的表面厚度不能超过1毫米。现在，德国专家发明了一种新方法，可以观测更厚表层下的活体动物器官组织。 　　利用动物蛋白质对光的选择吸收特性，科学家早已发明了用荧光显微镜观测活体动物内部器官组织和活细胞的技术，但光在动物内部组织的聚焦性能太弱，使显微镜下的图像变得非常模糊，因此这项技术一直局限于研究表层厚度不超过1毫米的活体。德国慕尼黑技术大学和海姆赫茨研究中心的研究人员利用自己开发的“多谱耦合层析摄影”技术(MSOT)，成功地拍摄了清晰度很高、表层厚度超过6毫米的斑马鱼三维脊椎图。在这项新技术开发中，研究人员利用声波聚焦取代了光学聚焦来重构图像，这一技术突破将使未来研究大型活体动物的内部器官组织和活细胞成为可能。 　　通过荧光显微镜技术，科学家还可以对生物分子进行光学标注，研究在纳米尺度内的分子图像。研究人员利用这种方法可以减少荧光着色活体组织的背景干扰信号，未来不仅可以研究其它脊椎动物的细胞功能，还可用于开发直接针对动物器官和组织的新药。

Viventis光片解决方案助力详尽的体成像， 探索生命的全貌 2024年5月7日，德国韦茨拉尔——作为显微镜和科学仪器领域以及高级成像解决方案领域的领先厂商之一，徕卡显微系统公司已将Viventis显微技术的光片技术纳入其先进研究显微镜系列。光片显微镜技术使研究人员能够精确研究复杂生物系统的发展和动态，直至单个细胞水平。作为一种尤为温和的成像技术，光片显微镜提供了对自然过程随时间演变的无偏见观察，这可能在多个科学领域带来突破，深化对生物学、健康和疾病的理解。全新的Viventis LS2 Live光片荧光显微镜以其独特方式进行多视角和多位置光片成像，全方位展示生命。其时空分辨率和图像质量，即使是对大型光散射样本，也能够扩展研究人员的科学认识和分析。徕卡显微系统公司现已对Viventis LS2 Live显微镜接受咨询，并将为所有Viventis显微技术产品提供全球支持与服务。 “在徕卡显微系统公司，我们生命科学领域的重点是为研究人员提供推动未来突破所需的环境，”徕卡显微系统公司总裁安妮特林克博士说。“随着Viventis显微技术加入我们的强大产品组合，我们将赋能全球研究社区，从类器官和其他大型样本等三维模型中提取这一环境。实际上，随时间推移，类器官中整个样本体积的温和可视化带来了前所未有的细节，正在转变深入功能研究并推动科学理解的边界。” “徕卡显微系统公司是我们确保全球研究社区获得创新光片解决方案的理想伙伴，”Viventis显微技术的联合创始人、现为徕卡显微系统生命科学业务部副总裁詹姆斯奥布莱恩团队之一的Petr Strnad补充道。“作为徕卡团队的一员，我们将继续支持研究人员开启科学发现新突破的旅程。” Viventis显微技术自2016年起，与位于瑞士巴塞尔的弗里德里希米舍尔研究所的Prisca Liberali实验室合作，开始开发光片显微镜。自那以后，该公司已为欧洲顶尖研究机构提供显微镜。 徕卡显微咨询电话：400-630-7761 关于徕卡显微系统 徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。 徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系，不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门：生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有7大产品研发中心与6大生产基地，在二十多个国家设有销售及服务分支机构，总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。

p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 5px line-height: 1.5em " 生物显微成像作为观察微观世界的主要手段，近些年来技术突飞猛进。在生命科学研究领域，无论是细胞凋亡的分子机制等基础研究、还是药物靶点发现，疾病诊断等应用研究中，荧光显微、共聚焦显微、电子显微、高内涵显微成像、切片成像等生物显微成像技术在生命科学领域的研究中都发挥着举足轻重的作用，极大的促进了生命科学事业的发展。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px line-height: 1.5em margin-bottom: 10px " 为加强相关先进技术和创新应用方法的交流，仪器信息网将于2020年5月8日举办 a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/swxw/" target=" _blank" style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong “生物显微技术在生命科学研究中的应用于发展” /strong /span /a 主题网络研讨会，本届网络研讨将邀请多位业内专家做精彩报告，为广大生命科学领域用户搭建一个即时、高效的交流和学习的平台。 /p p style=" text-align: center margin-bottom: 10px " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 580px height: 320px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/8b7abda0-94c9-45ad-bd94-d474469e35ed.jpg" title=" 生物显微技术.png" alt=" 生物显微技术.png" width=" 580" height=" 320" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" margin-bottom: 10px text-align: center " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 专家简介 /strong /span br/ /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 165px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/a7631f77-6fe4-441a-ac76-30f71b98299b.jpg" title=" 1.png" width=" 600" height=" 165" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 1.png" / /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 李晓明，现任上海科技大学生命学院分子影像平台主任。2013年于中国科学院上海应用物理研究所取得博士学位，2013年-2015年于上海应用物理所进行博士后研究，博士及博后期间的研究内容主要为同步辐射技术和光学显微镜技术（Confocal、TIRF、STED等）在细胞成像中的应用，研究成果以第一作者发表在Biomaterials、Advanced Healthcare Materials和Applied Materials & amp Interfaces等杂志。 /p p style=" text-align: center" img style=" width: 600px height: 165px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/63bface5-9f30-45c9-9545-6221e1b6faf2.jpg" title=" 2.png" width=" 600" height=" 165" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 2.png" / /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " span style=" text-align: left text-indent: 2em " 乔娟， /span span style=" text-align: left text-indent: 2em " 副研究员，2010年在中国科学院化学研究所获分析化学理学博士学位并留所工作，期间分赴美国麻省大学及韩国浦项科技大学访学及开展合作研究工作。主要研究兴趣为“聚合物的制备及其在活体分析化学中的应用”，设计合成了一系列的智能聚合物分子温度计并在细胞内开展实时在线温度变化荧光成像，进而拟与细胞内神经递质的测定方法结合，开展神经通路中情感与机体温度之间的关系研究。在Anal. Chem.，Biosens. Bioelectron., Anal. Chim. Acta, Chem. Commun. 等学术期刊上发表了SCI论文60余篇, 获专利授权5件 2012年和2016年分获中国分析测试协会科学技术奖一等奖各1项（均排名第2）。 /span /p p style=" text-align: center margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " img style=" width: 600px height: 165px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/e4ff6943-6087-4ce9-ba9d-2ac538a44f0a.jpg" title=" 3.png" width=" 600" height=" 165" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 3.png" / /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px line-height: 1.5em text-indent: 2em " 孔妤，博士，高级工程师，现任中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心电镜技术平台主任，上海市显微学学会理事。从事神经生物学电镜技术和神经组织超微结构研究多年，承担或参与中科院先导专项、青年促进会、上海市科委等多项课题项目，发表国内外研究论文十余篇。近年来主要致力于脑微观重建技术、光镜电镜联用技术和免疫电镜技术等在神经环路连接研究中的应用，掌握技术全面，具有丰富的电镜制样经验，为科研用户提供一站式高质量技术服务。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(192, 0, 0) " strong 点击链接进入报名页面： a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/swxw/" target=" _blank" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/swxw/ /a /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 加入“生物成像技术交流群”，关注生物成像技术相关内容交流！ /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 236px height: 230px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/c7f60b25-a09b-4c4c-9c76-3ec5a54f0e02.jpg" title=" 生物成像.png" alt=" 生物成像.png" width=" 236" height=" 230" / /p

由丁明孝、梁凤霞、洪健、李伯勤、王素霞、朱平领衔主编的《生命科学中的电子显微镜技术》，经过八年编著，于今日正式出版。它凝聚了国内外45位电镜专家的经验和智慧，是一部综合性、实用性、专业性极强的经典著作。本书以促进生物电镜实验水平和制样效率的不断提高为目的，主要介绍了当前各类生物电镜技术，侧重实验技术的难点要点，实验问题和解决途径，强调实验设计理念与具体操作细节。全书共分为8章，包括：常规生物电镜样品制备技术，电镜原位成分分析技术，电镜三维重构技术，光电关联显微成像技术，植物组织的透射电镜样品制备技术，医学电镜超微病理诊断及电子显微镜的结构、原理及操作要点等内容。这部著作凝结着编写组的知识和心血，代表着一代中国电镜工作者的最高水平，将成为我国生命科学电镜技术及电镜教育事业的里程碑。八年来，全国生物电镜工作者一起见证了它的酝酿和诞生。这部著作在当前特殊的国际形势下诞生，具有特别的现实意义和历史意义，是全体电镜人的骄傲。为庆祝这部著作的发行，且应广大读者要求，希望获得领衔作者丁明孝教授的寄语签名，经过与丁老师沟通，中镜科仪将准备100册，由丁老师集中签名。请需要购买的老师尽快在如下链接中进行登记。点击链接填表订书： https://f.wps.cn/fw/N0vNiDmQ/

日前，Nature旗下的Scientific Reports 刊登了中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室姚保利研究组题为Full-color structured illumination optical sectioning microscopy 的研究论文。　　众所周知，色彩(光谱)信息是描述物体特征的一个重要物理量。三维物体彩色层析成像技术是获取物体表面形态特征的重要手段，也是真实物体三维数字化的基础。以激光共聚焦扫描显微镜为代表的点扫描显微成像技术具有三维层析成像能力，但是逐点扫描整个三维样品需要较长的时间，而且视场很小，目前仅应用于生物医学显微成像领域。条纹投影法和白光相移干涉法是较为成熟的三维物体表面成像与测量技术，得到了广泛的应用，这两种技术结合三维贴图技术(3D mapping)都可以近似得到三维物体的表面颜色信息，但是贴图技术的缺点是图像畸变大而且分辨率不高。同时，受到相位解包裹算法的限制，条纹投影法和白光相移干涉法对于表面具有复杂和突变结构的物体都不适用，而类似的复杂结构又是常见的(例如动物的毛发、机械工件的表面毛刺、植物的叶片等)。结构光照明显微(SIM)是一种特殊照明方式的宽场成像技术，经过特定算法的解算和重构可以实现三维光切片成像，并且能够精确解析样品表面的复杂结构。但目前所有的SIM都是单色的，另外，受显微物镜视场大小的限制，SIM技术目前也仅应用于微观领域。　　西安光机所姚保利研究组自2010年开始SIM技术研究以来，开展了深入细致的理论和实验研究工作，首次提出并实现了基于数字微镜器件(DMD)和LED照明的SIM技术(Scientific Reports 2013，国家发明专利ZL201110448980.8)。在本次发表的研究论文中，通过使用彩色CMOS相机记录白光或多色结构光照明获得的光切片图像，对传统光切片SIM技术采用的均方根层析算法进行改进，提出了基于HSV彩色空间的彩色解码算法(已申请国家发明专利)，获得了物体高分辨率彩色三维图像。结合三维多视场数据自适应融合技术，解决了对介观物体(亚毫米到毫米量级尺寸)显微成像时，由于显微物镜视场有限，无法一次获得整个物体高分辨三维图像的问题，视场范围达到了2mm2以上。研究组与中科院动物研究所开展了联合实验研究，实现了对螨虫和昆虫跳器的彩色三维光切片成像，为该方面的研究提供了有力的技术支持。同时对微电子芯片及硬币表面结构进行了大视场彩色三维成像，推动了SIM技术在三维物体表面形貌测量方面的应用。　　三维成像与测量技术是目前国内外光学领域一个重要的研究方向，已嵌入到了现代工业与文化创意产业的整个流程。该研究取得的成果使西安光机所在三维显微成像方面掌握了核心技术，该技术通过与生物医学、材料化学、精密制造等学科的交叉合作，将大大提高我国在该领域的研究水平，具有广泛的应用前景。螨虫(a)和跳甲跳器(b)的彩色三维图像数字微镜器件芯片的彩色三维图像

|作者：彭金波1,2,† 江颖3,4,††(1 上海交通大学 李政道研究所 )(2 上海交通大学物理与天文学院 )(3 北京大学物理学院 量子材料科学中心 )(4 北京大学轻元素先进材料研究中心 )本文选自《物理》2023年第3期摘要：扫描探针显微镜主要包括扫描隧道显微镜和原子力显微镜，其利用尖锐的针尖逐点扫描样品，可在原子和分子尺度上获取表面的形貌和丰富的物性，改变了人们对物质的研究范式和基础认知。近年来，qPlus型高品质因子力传感器的出现将扫描探针显微镜的分辨率和灵敏度推向了一个新的水平，为化学结构、电荷态、电子态、自旋态等多自由度的精密探测和操控提供了前所未有的机会。文章首先简要介绍原子力显微镜的发展历史和基本工作原理，然后重点描述qPlus型原子力显微镜技术的优势及其在单原子、单分子和低维材料体系中的应用，最后展望该技术的未来发展趋势和潜在应用。关键词：扫描探针显微镜，原子力显微镜，qPlus力传感器，高分辨成像，原子分辨01原子力显微镜的诞生显微镜是人类认识微观世界的最重要工具之一。光学显微镜的诞生让人们第一次看到了细菌、细胞等用肉眼无法看到的微小物体，从而打开了崭新的世界。然而，由于光学衍射极限的限制，光学显微镜的空间分辨率一般局限于可见光波长的一半左右(约300 nm)，很难用于分辨纳米尺度下更细微的结构，更无法用于观察物质最基本的原子结构排布。要想进一步提高探测的空间分辨率，一种途径是减小探测波的波长，比如扫描电子显微镜就是利用波长更短的电子波来进行成像。另一种途径是采取近场的局域探测，比如近场光学显微镜及其他基于局域相互作用探测的扫描探针显微镜。可以想象，要想获得更高的空间分辨率，就需要对样品的探测更加局域，即“探针”尖端足够尖，最好只有探针和样品最接近的几个原子能够发生相互作用，“感受”到彼此。这种相互作用可以是电子波函数的交叠或者原子作用力等。1981年，Binnig和Rohrer发明了扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope，STM)，STM是基于探测针尖和样品之间的隧道电流来进行空间成像的工具。由于隧道电流正比于针尖尖端几个原子与衬底原子的电子波函数的交叠，对针尖与样品之间的距离非常敏感，因此可以获得原子级的空间分辨率。STM的发明，使得人们可以在实空间直接观察固体表面的原子结构，因此荣获1986年的诺贝尔物理学奖[1]。然而，STM依赖于隧道电流的探测，无法用于扫描绝缘样品，因此使用范围受到了极大的限制。有趣的是，在早期的STM实验中，研究人员发现当针尖和样品比较近而出现隧道电流时，会同时产生较强的相互作用力。Binnig意识到通过测量针尖与样品原子之间的相互作用力也可用来对样品表面成像。1986年，他提出了基于探测针尖和样品之间原子作用力的新型显微镜——原子力显微镜(atomic force microscope，AFM)[2]，并随后与Quate和Gerber搭建出了第一套可以工作的AFM[3]。三人于2016年获得了Kavli纳米科学奖。AFM是基于针尖与样品之间原子作用力的探测，不需要样品具有导电性，因而可以用于研究包括金属、半导体、绝缘体等多种材料体系，大大弥补了STM的研究局限。此外，AFM还可以在大气和液体环境中工作，具有很好的工况条件和生物体系兼容性。这些优势使得AFM成为纳米科学领域使用最广泛的成像工具之一。然而，AFM并不像STM那样在发明之初就获得了原子级分辨率，而是直到5年之后(1991年)，惰性固体表面的原子分辨成像才得以实现[4，5]。近年来，由于qPlus力传感器的引入，AFM的空间分辨能力得到了极大的提升。通过针尖修饰，人们可以更加容易地获得原子级成像，甚至实现氢原子和化学键的超高分辨成像。接下来，本文将简要介绍常见AFM的基本工作原理，然后着重介绍基于qPlus力传感器的AFM(简称qPlus-AFM)及其在各种体系中的应用，最后展望qPlus-AFM在物理和其他领域的潜在应用和面临的挑战。02常规AFM的原理和工作模式介绍2.1 AFM工作的基本原理目前使用最为广泛的是激光反射式AFM，其典型的结构示意图如图1(a)所示[6]。最核心的部分是力传感器，它一般是一个由微加工技术制备的可以振动的悬臂(常用的材料是硅或者氮化硅)，悬臂的末端有一个与悬臂梁一体的尖锐针尖，悬臂的背面镀有一层金属以达到镜面反射。当一束激光照射到悬臂上，光斑被反射到一个对光斑位置非常敏感的光电探测器上。当针尖扫描样品表面时，由于针尖与样品之间存在相互作用力，悬臂将随样品表面形貌的起伏而产生不同程度的弯曲形变，因而反射光斑的位置也会发生变化。通过光电二极管检测光斑位置的变化，就能获得被测样品表面形貌的信息。图1 AFM工作的基本原理[6] (a)典型激光反射式AFM的结构示意图；(b)超高真空下针尖与样品的相互作用力Fts及各成分力与针尖—样品距离z的关系2.2 原子力的分类在超高真空环境中，针尖与样品之间的相互作用力(Fts)与针尖—样品距离z之间典型的关系曲线如图1(b)所示。Fts大致可以分为长程力和短程力，长程力通常包括范德瓦耳斯力和静电力等，其衰减长度一般为几纳米或者几十纳米。短程力主要包括来自针尖和样品之间形成化学键的作用力和由于针尖—样品电子云交叠产生的泡利排斥力，其衰减长度一般约为0.1 nm左右。长程力对距离不敏感，很难分辨较小的表面起伏，要想获得较高的空间分辨率，需要让短程力的贡献占主导。在特殊的环境下，针尖和样品之间的相互作用力还包括机械接触力、毛细力、磁场力、卡西米尔力、水合力等。2.3 AFM的主要工作模式AFM有多种工作模式，通常分为静态模式和动态模式，后者包括非接触模式和轻敲模式两种(图2(a))。在静态模式下，针尖以拖拽的形式在样品表面扫描并记录表面的形貌起伏变化，因此也叫接触模式。悬臂的形变量为q=Fts/k (k为悬臂的劲度系数)，为了提高力探测的灵敏度，一般使用较软(k较小)的悬臂。为了避免较大的吸引力引起针尖发生“突跳”现象，静态模式主要工作在短程的排斥力区间(图2(b))，因此空间分辨率较高。但这种模式下针尖和样品之间的相互作用力较大，容易对较软的样品产生破坏。图2 AFM的工作模式[6] (a)接触模式、非接触模式和轻敲模式的示意图；(b)不同模式的大致工作范围(区分并不严格)；(c)悬臂在频率调制和振幅调制模式下的共振曲线。人们也经常把振幅调制模式称为轻敲模式，把频率调制模式称为非接触模式在动态模式下，悬臂被压电陶瓷励振器驱动以共振频率振动，当振幅A足够大使得回复力k∙Amax(Fts)时可以避免“突跳”现象的发生。动态模式有轻敲模式和非接触模式两种。轻敲模式类似于盲人使用手杖行走，其振幅比较大，一般从几纳米到一百多纳米，主要的力的贡献来源于针尖距离样品很近甚至接触的时候。这种模式对样品的损坏小，适用于不同的材料，是目前AFM使用最为广泛的模式。但是这种模式由于包含较多的长程力贡献，因此一般较难获得原子级分辨。此外，由于轻敲模式下振幅较大，测量振幅变化的信噪比较高，这种模式一般使用幅度调制(amplitude modulated，AM)，即以固定频率和振幅的激励信号来驱使悬臂振动，针尖和样品的作用力会引起悬臂振幅(及相对于激励信号的相位)的变化，将测量的振幅(或相位)的变化作为反馈信号可以获取样品表面的形貌信息(图2(c))。非接触模式的振幅一般是几纳米或埃的量级，针尖在振动过程中不会接触样品，因此可以避免对样品的扰动或者破坏。非接触式AFM除了可以使用AM模式外，还能以频率调制(frequency modulated，FM)模式工作。这其实与收音机的AM和FM模式原理类似，只是工作的频段不同。在FM模式下，悬臂保持相位和振幅不变，针尖和样品的作用力引起悬臂振动频率的变化，测量振动频率的变化可以得到样品表面形貌的信息(图2(c))。AM和FM模式下悬臂的共振频率变化的响应时间[7，8]分别约为τAM=Q/(πf0)，τFM=1/(2πf0)，其中Q是悬臂的品质因子，f0为悬臂的本征振动频率。由此可见，AM模式的响应时间会随Q因子的增加而线性变大，而FM模式的响应时间不受Q因子的影响。在超高真空低温环境中，悬臂的Q因子会比大气环境下增加几十倍，这使得AFM对力的敏感度及信噪比会有很大提升，但也会使得AM模式下AFM的响应时间大幅延长，导致扫描成像需要很长的时间。因此，AM模式(轻敲模式)主要被用于大气或者液体环境中。Q因子的增加对FM模式下AFM的响应时间没有影响，所以FM模式是超高真空环境下被广泛使用的工作模式，即保持高Q因子的同时还能保证较高的扫描速度。2.4 影响频率调制AFM噪音大小的因素在FM模式下，AFM直接探测的信号是针尖—样品相互作用力引起的悬臂频率偏移∆f，利用公式[9]可进一步转化为相互作用力Fts。频率偏移对应的相对噪音，因此可以用δkts的形式来表示FM模式下AFM测量中4种主要的噪音来源，分别为[10]热噪音：力传感器信号探测的噪音：AFM悬臂振荡的噪音：漂移噪音：其中kB为玻尔兹曼常数，T是温度，B是与扫描速度对应的带宽，nq是悬臂偏转信号探测的噪音密度，r 是频率的漂移速率，N是扫描图像的像素数。由上述式子可知，k越小，4种噪音都更小，因此在满足k∙Amax(Fts)的前提下，选择的k越小越好；Q越大，会使得第一和第三种噪音更小，但过大的Q会使得悬臂在FM模式下的稳定起振难以维持；振幅A越大，前三种噪音都更小，但A太大会引起短程力贡献大幅减小的问题(见下节)。03基于qPlus力传感器的非接触式AFM3.1 振幅对非接触式AFM分辨率的影响在FM模式下，AFM探测的频率偏移∆f，可以转化为权重函数w(z,A)和针尖—样品相互作用力的梯度的卷积[11]。如图3所示，w(z,A)是与振幅A和距离z相关的半椭圆，kts是力Fts与z曲线的梯度，也呈现为勺子形，只是最低点对应的距离z有所不同。可见，当振幅较大时，长程力对频率偏移的贡献占主导；随着振幅减小，短程力的贡献变大。当振幅与短程力的衰减长度(亚埃级)接近时，更容易得到原子级分辨率[10]。图3 长程力和短程力的贡献与AFM悬臂振幅A的关系[11]3.2 qPlus力传感器的发明传统AFM力传感器一般采用微加工制备的硅或者氮化硅悬臂，其劲度系数较小(约1 N/m)，力的探测灵敏度高。为了能探测短程力从而实现高空间分辨，往往需要让针尖靠近表面，从而导致“突跳”的发生。为了避免“突跳”引起的针尖损坏，需要悬臂在较大的振幅下工作。然而，大的振幅会使长程力的贡献增加，引起AFM的空间分辨率大大降低。图4 石英音叉和qPlus力传感器实物图 (a)，(b)手表中拆出来的石英音叉[12]；(c)第一代qPlus力传感器的实物图(图片来自德国雷根斯堡大学Giessibl课题组)[13]；(d)第四代qPlus力传感器的实物图(图片来自北京大学江颖课题组)[6]要想克服上述矛盾，实现在小振幅下工作的同时而不引起“突跳”的发生，则需要使用劲度系数k较大的悬臂。石英音叉是被广泛用于手表中的计时元件(图4(a)，(b))[12]，劲度系数高，可产生极高精度的振荡频率(一般为32—200 kHz)，且具有很高的Q因子。此外，其悬臂的形变可以利用石英的压电效应以电学的方式来直接探测，不需要激光系统，更容易兼容低温环境。早期，人们一般是在石英音叉的一个悬臂上粘上针尖来作为力传感器使用。然而，两个悬臂(相当于两个耦合的谐振子)由于质量和受力的不对称性导致Q因子大幅度降低，严重降低了AFM的信噪比。1996年，Giessibl将音叉的一个悬臂固定在质量很大的基底上，而在另一个自由的悬臂上粘上针尖以作为AFM力传感器，这样把两个耦合的谐振子变成单个独立的谐振子，可以保持较高的Q因子，且Q因子几乎不受针尖—样品相互作用力的影响。因此，这种力传感器被称为qPlus力传感器[13](图4(c))。目前，qPlus力传感器已经经过了四代的升级和改进，最新的版本是直接设计单个石英悬臂作为力传感器(图4(d))。表1 微加工硅悬臂力传感器与qPlus力传感器典型参数的对比[6]典型的qPlus力传感器与广泛使用的微加工硅悬臂力传感器的主要参数对比见表1。可以看到，qPlus力传感器悬臂的劲度系数高得多(一般约1800 N/m)，因此其力灵敏度一般情况下低于硅悬臂。然而，qPlus力传感器可以在非接触模式下，以极小的振幅(约100 pm)近距离扫描样品，而不会出现“突跳”现象。由于qPlus-AFM的振幅可以与短程力的衰减长度接近，因此短程力的贡献非常大，更加容易获得超高的空间分辨率。最近，田野等通过优化设计qPlus力传感器，将Q因子提升到140000以上，最小振幅小于10 pm，最小探测力小于2 pN，从而将qPlus力传感器的性能推向了一个新的水平[14]。此外，使用导电针尖，并通过单独的导线把经过针尖的电流提取出来，可以很容易地将qPlus-AFM与STM集成在一起，以同时发挥STM和AFM的功能。关于qPlus-AFM更为系统的介绍见综述[10，11]。3.3 获得超高空间分辨率的关键如前所述，针尖与样品间的相互作用越局域，空间分辨率越高。换言之，要想获得超高的空间分辨率，需要减小长程力的贡献，凸显短程力的贡献。要实现这一点，有两点非常关键：一是使用与短程力衰减长度接近的亚埃级的小振幅工作(详见3.1节)；二是让针尖更加尖锐，减少长程的范德瓦耳斯力的贡献。对于AFM成像来说，针尖末端几纳米的部分尤其是针尖末端的几个原子扮演着最重要的角色。为了让针尖末端更尖锐，常用办法是让金属针尖轻戳金属衬底或对针尖进行原子或者分子修饰，使得短程的泡利排斥力、化学键力或者高阶静电力占主导。3.3.1 短程的泡利排斥力当针尖与样品的距离足够近时，二者的电子云会发生交叠，产生很强的短程泡利排斥力。大部分时候，泡利排斥力是对固体及分子体系成像获得原子级分辨率的关键。2009年，Gross等[15]发现对针尖修饰一氧化碳(CO)分子后，可以实现对单个并五苯分子的化学键和结构(图5(a))的超高分辨成像(图5(c))，其分辨率已经超过了STM图像(图5(b))。这种超高空间分辨率的成像主要起源于CO针尖“尖锐”的p轨道与并五苯分子之间电子云交叠所导致的短程泡利排斥力。这种针尖修饰方法简单易行，成像分辨率高，使得qPlus-AFM成像技术迅速获得了广泛的应用。除了CO分子修饰外，人们还可以对针尖修饰其他种类的原子或者分子，以提高空间分辨率或者实现其他特定功能，例如Cl离子[16]和Xe分子[17]修饰的针尖以及CuO针尖[18]等。图5 基于泡利排斥力的单分子化学键成像[15] (a)并五苯分子的结构图；用 CO 分子修饰的针尖得到的 STM 图(b)和AFM图(c)3.3.2 短程的化学键力当针尖和衬底的化学活性都较强时，在近距离扫描过程中，二者可以形成局域的化学键，基于这种短程的化学键力，也可以获得超高的空间分辨率。典型的例子是半导体表面的AFM高分辨成像。例如，Giessibl等[19]发现在用AFM扫描Si(111)-(7×7)样品时，针尖会从样品上吸起一些Si团簇而被修饰，因此在扫描时容易与样品表面带悬挂键的Si原子形成共价键，而得到原子级分辨率。然而，这种成像方式对表面结构扰动较大，不适用于弱键和分子体系。3.3.3 短程的静电力通常所说的静电力主要来源于低阶静电力，比如点电荷与点电荷或者电偶极之间的静电力，其大小分别正比于r -2和r -3(r是二者作用的距离)，是较长程的相互作用力，因此空间分辨率较低。而在某些特殊的情况下，高阶静电力的贡献会起主要作用，而且是更加短程的，因此会导致分辨率的显著提升。一个典型的例子是对离子晶体(如NaCl，MgO，Cu2N等)的原子分辨成像。离子晶体表面周期性的正负电荷排布产生指数衰减的短程静电势分布[20]，针尖与离子晶体表面的短程静电力作用可以得到原子级分辨的成像[21]。图6 基于高阶静电力的水分子高分辨成像 (a)CO针尖示意图(上)及DFT计算得到的CO针尖的电荷分布(下)，呈现出明显的电四极矩特征[16]；(b)水四聚体的原子结构图(上)和AFM图(下)[16]。白色箭头和弧线分别指示水分子中氧原子和氢原子的位置；(c)Au(111)上双层二维冰的原子构型(上)和AFM图像(下)，其中可以分辨平躺(蓝色箭头)和直立(黑色箭头)的水分子[23]；(d)Au(111)表面由Zundel类型水合氢离子(黑色箭头)自组装形成的单层结构图(上)和AFM图像(下)[14]另一个例子是利用CO针尖对强极性分子的高分辨成像。彭金波等[16]利用CO修饰的针尖(图6(a)上图)扫描水分子四聚体时，发现即使在针尖距离较远时也能获得亚分子级的分辨率(图6(b))，且图像的形貌与水分子四聚体的静电势分布极其接近，从中可识别水分子OH键的取向。通过理论计算得知，CO修饰的针尖具有电四极矩(图6(a)下图)，与水分子电偶极之间存在高阶静电力相互作用，这是一种更为短程的静电力(正比于r -6)，因此能够在未进入泡利排斥区域时获得超高空间分辨。这种基于微弱的高阶静电力的成像技术可以区分水分子中氢、氧原子的位置和氢键的取向并且扰动极小。近年来，这个技术已被成功应用于亚稳态水分子团簇[16]、盐离子水合物[22]、二维冰[23](图6(c))及单层水中的水合氢离子[14]的非侵扰高分辨成像(图6(d))，将水科学的研究推向了原子尺度。04超高分辨qPlus-AFM的应用相对于传统的AFM，qPlus-AFM可以很方便地与STM集成在一起，并兼容超高真空和低温环境，而且可获得原子级甚至单个化学键级的超高空间分辨率。这些优势使得qPlus-AFM获得了广泛的应用，大大促进了表面科学和低维材料研究领域的快速发展。下面我们简要介绍qPlus-AFM在高分辨结构成像、电荷态和电子的测量、原子力的测量和操纵等方面的应用和最新进展。4.1 高分辨结构成像qPlus-AFM在高分辨结构成像方面得到了最为广泛的应用。Gross等[15]通过对AFM针尖进行CO修饰，首次实现对有机分子的化学结构的直接测量(图5)，触发了一系列后续研究，包括：分子之间的氢键相互作用[24]、分子化学键键序[25]、铁原子团簇[26]、化学反应产物识别[27]等。近年来，人们通过控制有机分子前驱体的表面化学反应可以精确制备低维纳米材料，如石墨烯、石墨烯纳米带等。STM虽然被广泛用于表征其电子态，但是难以直接确定其原子结构、局域缺陷和边界构型等。qPlus-AFM对原子结构的敏感及超高的空间分辨率，可以很好地解决这些问题。例如，Gröning等[28]利用扫描隧道谱成像观测到了石墨烯纳米带末端的拓扑末端态(图7(a)右)，并通过AFM成像确定了拓扑非平庸的石墨烯纳米带的原子构型(图7(a)左)。图7 qPlus-AFM在低维材料高分辨成像中的典型应用 (a)表面合成的石墨烯纳米带的AFM图(左)和0.25 V偏压下的dI /dV 图(右)[28]，四角较亮部分指示拓扑边缘态；(b)利用磁性针尖得到的绝缘反铁磁NiO表面的AFM图像(左)及沿[100]方向相邻两个Ni原子不同自旋取向对应的高度轮廓线(右)[34]此外，qPlus-AFM开始被用于绝缘体表面原子结构的高分辨成像，如KBr[29]，CaF2[30erif font-size:14px "[51] Schirhagl R，Chang K，Loretz M et al. Annu. Rev. Phys. Chem.，2014，65：83