脑磁图描记术

p 　　英国《自然》杂志近日在线发表的一篇文章，描述了一个结合了量子传感器的可穿戴头部扫描仪，能够在人体移动时记录大脑活动。该设备的原型已问世，实现了有史以来第一次直接对婴儿及一些特殊患者的大脑活动进行测量，并可帮助科学家在以往无法检查的情况下，评测大脑功能。 /p p 　　对大脑活动的传统研究，一般使用脑磁图描记术（MEG）或功能性磁共振成像，但是它们均有一定局限性，这是因为它们的研究对象只能是具有服从性的成年人——其数据依赖于患者必须在笨重的脑扫描仪内保持静止。 /p p 　　此次，英国诺丁汉大学科学家马修· 布鲁克斯及其同事，研发出一套全新MEG系统，它结合了量子传感器和一种新的消除周围磁场的技术。其最终的产品是一个很轻便的头盔，它能够以毫秒级的分辨率记录MEG数据。为了证明这个设备有效，研究人员记录下一个实验对象做出自然行为（如点头、伸懒腰、喝饮料和玩球类游戏）时的各项测数。他们获得了可靠的数据记录，这些记录与当今最先进的扫描仪获得的数据不相上下。 /p p 　　该系统的潜在应用范围非常广。依靠这个设备，科学家现在可以在许多新环境下测试大脑功能，比如社交场合或在外部环境中行走时。这也是有史以来第一次，研究人员能够直接测量婴儿、幼童以及包括运动障碍人士在内的特殊患者的大脑活动。该系统将为人们带来精神病患者诊断和控制的新见解，并协助研究者评测发育障碍者和退行性疾病患者的大脑功能。 /p p 　　 strong 总编辑圈点 /strong /p p 　　同太空、海洋一样，人类大脑也是科学探索的前沿疆界。理解它的工作机制将大大加深人类对生命、对自己的认识。然而不得不承认，迄今为止人类大脑对科学家而言依然像个“黑匣子”，藏着太多尚未揭开的奥秘。要一步一步揭开它的面纱，现代医疗手段的进步是必经之路。一个可穿戴头部扫描仪看起来不起眼，但它可能为促进大脑研究发挥不小的作用。 /p

新突破新guan肺炎自2019年暴发以来，给全社会带来了灾难性的影响，不仅对quan世界人民的健康造成了巨大威胁，还对全球经济产生了震荡性的影响。因此，对新guan肺炎的研究也显得愈发重要。近期，来自北京大学医学部jing准医疗多组学研究中心的黄超兰团队、中国科学院院士高福团队以及中国科学院天津工业生物技术研究所高峰团队，通过采用基于质谱的糖基化修饰鉴定技术，对新guan肺炎颗粒上S蛋白的O-糖基化修饰图谱进行了整体描绘，进而提出了“O-Follow-N”的O糖基化修饰规律，为新guan肺炎的致病机制探索提供了研究基础。而这项出色的研究，也于2021年8月2日以“O-glycosylation pattern of the SARS-CoV-2 spike protein reveals an“O-Follow-N” rule”为题发表在了Cell Research期刊上。糖基化修饰（Glycosylation）是蛋白质主要的翻译后修饰类型，其广泛参与细胞黏附、识别、信号转导等重要过程，影响蛋白质的分泌、运输和稳态调控，可发生在细胞50-70%的蛋白质上，2021年糖基化修饰鉴定被Nature Methods评为zui值得关注的技术之一。根据糖苷链类型，蛋白质糖基化修饰可以分为四类：（1）N-连接糖基化；（2）O-连接糖基化；（3）C-连接糖基化；（4）糖基磷脂酰肌醇锚定。其中O-糖基化修饰，是在高尔基体中产生。它在人体中有70余种常见糖型，无特定氨基酸结构域。目前，对O-糖基化修饰研究存在许多困难，比如：1糖基化修饰的糖链形成无固定模版；2受200多种糖基转移酶的复杂调控；3糖基化肽段剂量水平低；4规模化糖链结构解析通量低；5糖链构成微不均一性，定性与定量困难；6功能性糖基化位点及关键糖结构指认困难。受这些因素影响，对O-糖基化修饰的研究也是少之又少。现阶段，对于大规模、高通量的蛋白质翻译后修饰的研究，zuihao的途径就是利用基于高分辨质谱的蛋白质组学技术。在这篇报道中，黄教授等团队，就是通过基于质谱的蛋白质组学技术，克服一系列困难，shou次对新guan病毒上S蛋白的O-糖基化进行了综合性描绘。实验中，研究者为获得天然状态下S蛋白的N-和O-糖基化修饰完整图谱，首先从SARS-CoV-2病毒颗粒上获得S蛋白，并使用了LysC+Trypsin, Chymotrypsin, GluC, Elastase 以及 alpha-Lytic等多种蛋白酶将S蛋白酶解成肽段。而对于这种复杂糖蛋白酶解后产生的肽段，普通质谱很难进行检测。研究者则采用了具有超高分辨率的Orbitrap Eclipse 三合一质谱仪，并利用三合一仪器多种碎裂功能中的阶梯HCD（stepped collisional energy SCE），HCD（Higher-energy collisional dissociation）以及组合式的HCDpdEThcD三种碎裂方法进行质谱分析。图1. Orbitrap Eclipse 三合一质谱仪Orbitrap Eclipse三合一质谱仪是一台不仅拥有着CID, HCD, ETD HD, EThcD HD, ETciD, UVPD, PTCR等多种碎裂模式的质谱仪，而且还具有高达50万的分辨率，能够对多种形式的修饰肽段进行jing准定性与定量，为研究者提供了更坚实的硬件基础。研究中，研究者共鉴定到了39个糖基化修饰位点。其中包括此前已报道的22个N-糖基化修饰位点，以及17个O-糖基化修饰位点。值得注意的是，这17个O-糖基化修饰位点是shou次从SARS-CoV-2病毒颗粒中提取的S蛋白上鉴定到的。并且通过深入分析这些位点，研究者发现在这17个位点中，有11个位点位于糖基化的天冬酰胺（Asn, N）附近。为了更准确的对这一现象进行挖掘，研究者将NxS/T共有基序内糖基化的N每一侧的3个氨基酸定义为“N±1-3”。分析结果显示，11个O-糖基化修饰位点分布在“N±1-3”的位置上，位点信息确定的位点有10个，其中7个位点分布在“N+2”的位置上。研究者还通过开展定点突变实验进一步证实N糖基化修饰的存在是“N±1-3”的位置上出现O-糖基化修饰的先决条件。基于以上分析，研究者提出SARS-CoV-2病毒S蛋白的糖基化修饰存在O-糖基化修饰追随N-糖基化修饰发生的现象，并将这一现象命名为“O-Follow-N”规律。图2.新guan病毒S蛋白上符合“O-Follow-N”规律的O糖基化修饰（点击查看大图）小结Summary研究基于前沿的质谱分析技术，通过使用超高分辨的三合一质谱仪Orbitrap Eclipse，揭示了新guan病毒上S蛋白的O糖基化修饰谱，进而提出了O 糖基化修饰的“O-Follow-N”规律，同时这一规律也可能适用于其它蛋白。这个规律提示O-糖基化修饰具有潜在的调控新机制，特别是N-和O-糖基化修饰之间可能存在的协同作用，未来有望在极大程度上推动糖生物学领域的研究。黄超兰（北京大学医学部jing准医疗多组学研究中心主任）问根据您的经验，O-糖基化修饰鉴定的难点在哪里？答对于所有的蛋白翻译后修饰鉴定都普遍存在着几个相同的难点：（1）修饰丰度相对较低，难以直接鉴定，往往需要进行修饰富集，因此对样本量等要求较高；（2）修饰调节为动态变化过程，鉴定重复性会相对低一点。而对于O-糖基化修饰，因其特殊性，又有几个其他因素影响：（1）糖基化修饰的糖链形成无固定模版，且受多种糖基转移酶的复杂调控；（2）规模化糖链结构解析通量低，定性与定量困难；（3）功能性糖基化位点及关键糖结构指认困难。问Orbitrap Eclipse Tribrid三合一质谱联用仪在该研究中发挥了怎样的作用？答在我们的实验体系中，使用了多种蛋白酶对S蛋白进行处理，因此会产生长短不一，形式各异的肽段，而这就要求配套的质谱仪器能够具有多种碎裂模式，而 Orbitrap Eclipse质谱仪就很好地满足了我们的需求。并且Orbitrap Eclipse具有很好的分辨率以及稳定性，这对我们的实验提供了很大帮助。问新guan病毒颗粒上提取的S蛋白O-糖基化修饰图谱的揭示对新xing冠状病毒肺炎的研究有哪些帮助？答我们在实验中发现了“O-Follow-N”变化规律，这对研究糖基化的变化具有很好的提示作用。并且这个规律也显示O-糖基化修饰具有潜在的调控新机制，特别是N-和O-糖基化修饰之间可能存在的协同作用，未来有望在极大程度上推动糖生物学领域的研究。专家介绍黄超兰教授长期致力于质谱和蛋白质组学前沿新技术和方法的研究开发，应用范围包括生物学基础、医学和临床研究，是高度跨界，善于交叉学科整合，战略规划制定和人员管理的quan方位技能科学家。如需合作转载本文，请文末留言。这样的应用图书馆不来了解一下？点击进入小程序完成注册即刻抽取盲盒好礼

导读：自2017年来，二维磁性在单层材料中的实现使得二维磁性材料受到了大的关注。范德瓦尔斯磁体让我们对二维限下的磁性有了更进一步的了解，不同磁结构的范德瓦尔斯磁体使得实验上探究二维下的磁学模型成为可能。例如，在单层CrI3中发现Ising铁磁，而XY模型的NiPS3在单层限下的磁性会被抑制。除了这些，有着变磁行为的范德瓦尔斯磁体更为有趣，比如在少层CrCl3中由于奇数层存在着未补偿磁矩，使得奇数层存在着spin-flop转变，而偶数层则没有。目前，现存的二维磁性材料非常稀少，这意味着新范德瓦尔斯磁体的发现，不仅仅有助于二维磁性的研究，更是为二维自旋电子学器件的应用提供了材料基础[1]。相比于传统的三维空间结构，二维层状磁性材料因其原子层间较弱的范德华尔斯作用力，能够人为操控其层间堆叠方式，进而有可能影响其磁耦合特性，为新型二维自旋器件的研制提供新思路。然而，堆叠方式与磁耦合间的关联机制仍不甚明晰，需要借助先进的扫描探针技术才能实现在原子层面的直接实验观测。美国RHK公司所提供的先进R9plus扫描探针显微镜控制器可以有效结合课题组自主研发的扫描探针设备，同时给予高效率的扫描控制，从而可以针对二维磁性材料应用领域展开更为深入的研究。本文重点介绍国内课题组灵活运用RHK公司扫描探针控制器，配合自主研发设计的扫描探针设备所开展的一系列国际前沿性二维材料领域的研究工作，其中各研究工作当前已在国际SCI核心学术期刊发表。科学成果的突破，离不开实验技术的不断攻坚克难。复旦大学物理学系教授高春雷、吴施伟团队通过团队自主研发搭建的扫描探针设备创造性地将原位化合物分子束外延生长技术和自旋化扫描隧道显微镜相结合，在原子层面彻底厘清了双层二维磁性半导体溴化铬（CrBr3）的层间堆叠和磁耦合间的关联，为二维磁性的调控指出了新的维度。相关研究成果以 《范德华尔斯堆叠依赖的层间磁耦合的直接观测》（“Direct observation of van der Waals stacking dependent interlayer magnetism”）为题发表于《科学》（Science）主刊，其中复旦大学物理学系博士后陈维炯为作者[2]。图中所示为陈博士与RHK技术总监进行深入的技术探讨，现场摸索优化测试信号，并详细沟通具体的测量细节，为后续高效率提取高质量大数据做准备。 课题组运用自主研制的自旋化扫描隧道显微镜测量技术，结合RHK公司先进的扫描探针显微镜控制器对自主研发实验设备实现测量调控，团队进一步在原子分辨下获取了样品磁化方向的相对变化，从而实现了实验突破，揭秘材料堆叠方式与磁耦合之间的直接关联性。团队以CrBr3双层膜作为主要研究对象和潜在突破口。双层CrBr3间较弱的范德瓦尔斯力赋予层间发生相对转动和平移的“自由”，从而使堆叠方式多样化成为可能。确实，在实验中获得的CrBr3双层膜具有两种不同的转动堆叠结构（H型和R型），分别对应迥异的结构对称性。其中，R型堆叠结构中，双层膜上下两层间同向平行排列，且沿晶体镜面方向作一定平移；H型堆叠结构中，双层膜上下两层之间旋转了180度，反向平行交错排列。这两种结构均是在相应的体材料中从未发现过的全新堆叠结构。至此，团队率先在原子尺度阐明了CrBr3堆叠结构与层间铁磁、反铁磁耦合的直接关联，为理解三卤化铬家族CrX3中不同成员的迥异磁耦合提供了指导。H型和R型堆叠的CrBr3双层膜自旋化扫描隧道显微镜测量 更多精彩案例： 《Nature》子刊：中国科大扭转双层石墨烯重要进展！ 范德瓦尔斯堆叠的双层石墨烯具有一系列新奇的电学性质（例如，电场可调控的能隙、随扭转转角变化的范霍夫奇点以及一维拓扑边界态等）。当双层石墨烯的扭转转角减小到一系列特定的值（魔角）时，体系的费米面附近出现平带，电子在能量空间高度局域，电子-电子相互作用显著增强，出现莫特缘体和反常超导量子物态。另一方面，这些新奇的性质与双层石墨烯体系的扭转角度有着严格的依赖关系，体系层间相互作用随着转角减小会逐渐增强，因此探寻和研究这种层间耦合对理解扭转双层石墨烯的电子结构和物理性质至关重要。中国科学技术大学合肥微尺度物质科学研究中心国际功能材料量子设计中心（ICQD）物理系秦胜勇教授与武汉大学袁声军教授及其他国内外同行合作，利用扫描隧道显微镜和扫描隧道谱，次在双层转角石墨烯体系中发现了本征赝磁场存在的重要证据，结合大尺度理论计算指出该赝磁场来源于层间相互作用导致的非均匀晶格重构。相关研究成果以“Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene”为题，于2020年发表于《自然通讯》（Nature Communications 2020,11,371）上[3]。图：小角度双层石墨烯中本征赝磁场的发现。对于转角为0.48度的双层石墨烯，在不加外磁场情况下，实验发现了贋朗道能（图b），理论计算进一步验证了这种贋磁场行为（图c），并估算出贋磁场值大约为6特斯拉（图e）。 该团队系统研究了小角度下（RHK公司提供的R9plus扫描探针显微镜强有力的为国内自主研发技术提供有力保障，除了在科研领域内重点关注的二维材料发挥重要作用以外，也对国内其它相关扫描探针设备研发领域课题组提供技术支持。中国科学技术大学陆轻铀教授团队与中国科学院强磁场科学中心、新加坡国立大学等单位合作，利用扫描探针控制器实现了高精度的磁力显微镜观察表征，报告了在超薄BaTiO3/SrRuO3 (BTO/SRO)双层异质结构中发现铁电体（FE）驱动的、高度可调谐的磁性斯格明子。在BTO中，FE驱动的离子位移可以穿过异质界面，并继续为多个单元进入SRO。这种所谓的FE邻近效应已经在不同的FE/金属氧化物异质界面中得到了预测和证实。在BTO/SRO异质结构中，这种效应可以诱导相当大的DMI，从而稳定强大的磁性物质。此外，通过利用BTO覆盖层的FE化，可以实现对斯格明子性质的局部、可逆和非易失性控制。这种铁电可调的斯格明子系统为设计具有高集成性和可寻址性的基于斯格明子的功能设备提供了一个潜在的方向。相关成果以题为“Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures”发表在了Nat. Mater.上[4]。B20S5样品中磁性斯格明子的磁力显微镜表征 除此之外该课题组也对二维过渡金属硫化物材料MoTe2温度依赖的表面STM图像、电子结构、晶格动力学和拓扑性质进行了研究。研究结果以Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td-MoTe2 at low temperature为题，发表在美国物理学会杂志《物理评论B》上。该工作为二维过渡金属硫化物材料MX2的低温研究、实验制备和器件开发提供了直接的理论支持，其揭示的MoTe2低温下反常物性的内在物理机制对其它具有内在MX2八面体结构畸变的二维材料同样具有参考价值[5]。学术工作之外，该课题组在仪器设备研发方面也取得了优异的成果，课题组在国际上次研制成功混合磁体端条件下原子分辨扫描隧道显微镜（STM），相关研究成果发表在显微镜领域著名期刊Ultramicroscopy和著名仪器刊物Review of Scientific Instruments上。此工作利用混合磁体搭配RHK公司扫描探针设备开展原子分辨成像研究，对于突破当前超强磁场下只能开展输运等宏观平均效果测量的瓶颈，进入到广阔的物性微观起源探索领域，具有标志性意义。同时，课题组又针对超强磁场下的生物分子高分辨成像，搭建了一套室温大气环境下的分体式STM。该系统将一段螺纹密封式胶囊腔体通过一根长弹簧悬吊于混合磁体中心，并将STM核心镜体悬吊于胶囊腔体内用以减弱声音振动干扰。经测试，该STM在27.5特斯拉超强磁场下依然保持原子分辨。由于没有真空、低温环境的保护，搭建混合磁体超强磁场、超强振动和声音环境下的室温大气STM难度更大。此前，国际上还未曾报道过水冷磁体或混合磁体中的室温大气STM[6]。混合磁体STM系统：（a）混合磁体照片；（b）混合磁体STM系统简图；（c）STM镜体；（i-iv）分别为0T、21.3T、28.3T、30.1T磁场强度下石墨的原子分辨STM图像。 参考文献：1. Peng, Y., et al., A Quaternary van der Waals Ferromagnetic Semiconductor AgVP2Se6. Advanced Functional Materials, 2020. 30(34): p. 1910036.2. Chen, W., et al., Direct observation of van der Waals stacking-dependent interlayer magnetism. Science, 2019. 366(6468): p. 983-987.3. Shi, H., et al., Large-area, periodic, and tunable intrinsic pseudo-magnetic fields in low-angle twisted bilayer graphene. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 371.4. Wang, L., et al., Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures. Nat Mater, 2018. 17(12): p. 1087-1094.5. Ge, Y., et al., Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td?MoTe2 at low temperature. Physical Review B, 2020. 101(10).6. Meng, W., et al., 30 T scanning tunnelling microscope in a hybrid magnet with essentially non-metallic design. Ultramicroscopy, 2020. 212: p. 112975.

2021年10月11日，世界卫生组织(WHO)的免疫战略咨询专家组(SAGE)在结束了四天的会谈后，首次给出需“加强接种”人群的建议，并专门对中国疫苗做出特殊说明。　　SAGE给出的决议要点中，涉及COVID-19共三点意见，依次是：　　1，SAGE即将决定印度Bharat的COVID-19疫苗COVAXIN列入紧急使用清单。　　2，建议应该(should)向有中到重度免疫功能低下的人群，提供额外接种作为扩展的初次免疫程序。因为这组人群在标准初次免疫后不容易产生足够的免疫应答，所以处于重症COVID-19的高风险中。　　3，对于接种的是科兴或国药灭活疫苗、且60岁及以上的人群，应该(should)提供额外的第三针同源疫苗作为扩展的初次免疫程序。根据疫苗供应情况，也可以考虑使用异源疫苗作为额外接种。在执行这个建议时，各国仍应该将目标放在扩大标准接种的人群上，并优先考虑年龄最长的人群。　　其中第2和第3点值得关注。　　首先，这是WHO首次提出COVID-19“加强针”接种方案。　　由于全球疫苗接种的极度不均衡，世界卫生组织(WHO)一直强烈反对在各国未大规模完成初次接种程序(primary series)的情况下推广加强针(booster)。　　所以认为本次建议的额外接种(additional dose)是由于标准接种不能达到预期要求，所以把本次建议的额外接种定义为扩展的初次免疫程序(extended primary series)，而不叫做加强针(booster)。　　在本决议公布后的第二天，WHO总干事谭赛德博士再次表示抨击那些加强接种的国家，认为加强接种是：“immoral, unfair and unjust and it has to stop.”(“不道德、不公平、也是不道义的，必须停止。”)　　WHO建议先普遍接种从道义上肯定没错，不过实际实施中、各国使用加强针也确实是由于疫情所需。在再次爆发疫情、原来接种的疫苗由于时间延长而保护力降低的情况下，加强针也是不得已的做法。　　(疫情变化)　　其次，本次SAGE的决议也对中国疫苗做出特殊说明。　　WHO建议：接种了中国疫苗的60岁及以上老年人，应该额外接种一剂疫苗，并且还给出了异源接种(不同类型疫苗)的接种选择。　　其实这也是中国专家建议的加强接种三类重点人群之一，即　　1)输入风险高，如海关、边检、航空、隔离点、定点医疗机构等工作人员 　　2)免疫功能相对低下的人群，及60岁以上人群 3)由于工作、学习、交流需要，要到境外疫情高风险地区或国家的人群。　　在9月25日第二届全球科学与生命健康平行论坛上，中国CDC免疫中心主任尹遵栋表示，这三类重点人群在完成免疫程序6个月后可以开展加强接种。　　到底发生了什么，或者说有哪些数据，支持WHO对中国疫苗的特殊要求?　　2021年10月14日，Nature杂志专门发文，题目是“China’s COVID vaccines have been crucial — now immunity is waning”(中国的COVID-19疫苗至关重要，但免疫应答正在减弱)，对WHO的决定做出了解析。　　1，中国疫苗对于全球抗疫到底有多重要?　　本文的题目直接用了“crucial”，即至关重要。　　直接用数据来说话。全球目前共交付了73亿剂COVID-19疫苗，中国科兴和国药集团就占了近一半。　　(不同疫苗的交付剂数，前四位遥遥领先，依次是：科兴、辉瑞-BioNTech、国药、阿斯利康。图源：Nature)　　除中国内地之外，国药集团北生所和科兴的COVID-19灭活疫苗还广泛地在世界各地使用。　　(使用国药北生所和科兴COVID-19疫苗的国家。图源：纽约时报疫苗追踪器)　　中国疫苗的使用国，以印度尼西亚、巴西、巴基斯坦、土耳其和伊朗购买的最多。　　(购买中国疫苗的主要国家。图源：Nature)　　中国疫苗这么重要，其对预防COVID-19保护力的变化，自然也备受关注。　　2，中国疫苗同样面临中和抗体的衰减　　根据公开的数据，科兴灭活疫苗预防感染有症状COVID-19的保护力为51%，国药北生所的疫苗为79% 这一保护力与阿斯利康在获得WHO批准时报告的63%相当，但低于辉瑞和Moderna的mRNA疫苗高达90%以上的保护力。　　在其他疫苗纷纷报告，随着时间延长预防COVID-19感染的保护力降低的时候，对于中国疫苗的关注也自然而来。　　Nature杂志对中国疫苗的保护力变化做了回顾和整理。　　在泰国一项针对185名卫生保健工作者的研究中，第二剂疫苗接种后，科兴疫苗接种者有60%在一个月后具有高水平的中和抗体，而阿斯利康疫苗为86%。但是，到3个月时，科兴疫苗接种者高水平抗体比例降至12%。　　不过，香港大学流行病学专家Ben Cowling强调：抗体的减弱并不代表免疫保护的减弱。因为疫苗除了会诱导中和抗体，还会激活记忆性B细胞和T细胞，而这些免疫细胞的寿命会更长。　　香港的研究也为这个结论提供了证据，在两次接种一个月后，与辉瑞mRNA疫苗相比，科兴疫苗诱导的抗体显著降低，但是T细胞反应相当。　　作为中国疫苗主要使用国之一的智利，则用真实世界的数据提供了证据：对智利科兴大规模疫苗接种者的分析表明，尽管科兴疫苗预防有症状COVID-19的保护力有显著降低，但是预防住院的保护力仍然很高。　　实际上，其他疫苗也有类似改变。　　3，同源还是异源加强接种?　　Nature杂志强调，由于这两款灭活病毒疫苗本身诱导的中和抗体较低，所以对于老年人影响尤其大。这也是本次WHO对于中国疫苗做出特殊说明的关键原因。　　而巴西对于100万因COVID-19住院的人进行的大规模分析显示，对于80岁以下人群，科兴疫苗可提供高达60%的保护力，阿斯利康疫苗可以提供76%的保护力 但是对于80岁及以上高龄老人老年人来说，科兴疫苗预防重症的保护力仅为30%、预防病死保护力为45% 而阿斯利康疫苗则分别为67%和85%。　　而Barrel-Netto等的研究更是显示，对于90岁及以上高龄老年人，科兴疫苗仅能提供33%的预防病死保护力。　　由于这些研究，巴西已经于8月份开始向70岁以上老年人提供mRNA疫苗或者病毒载体疫苗作为加强接种。　　对此，Barrel-Netto强调：接种科兴疫苗总比不接种疫苗更好 但是随着疫苗来源问题得以缓解，继续使用该疫苗显然不是很明智。　　但是智利卫生部最近公布的一组数据则显示，继续使用科兴疫苗作为加强针仍然有效。加强接种后，对于预防感染COVID-19的保护力由2次接种后的56%跃升至80%，对于预防住院的保护力则从84%升至87%。　　中国学者也在做异源混合接种的研究，并发现与两剂科兴疫苗相比，一剂或两次科兴疫苗加一剂康希诺的腺病毒疫苗，可以诱导出更高的中和抗体水平。　　小结：　　总体看，世卫组织终于口头上松动了加强针接种，尽管为了坚持所谓的“公平”仍不肯使用加强针的名词 但实际上，各国决定加强接种是基于由其疫情、追求的目标所决定的。　　国药和科兴的灭活病毒疫苗，由于诱导的中和抗体相对低，所以对于预防感染COVID-19的保护力低于mRNA疫苗，在老年人群中尤为明显，所以世卫组织要求接种了这两个灭活病毒疫苗的老年人接种额外的第三针疫苗、包括异源疫苗。　　对于个人来说，就如各国与WHO有不同意见一样，是否接种加强针、及选择哪一种加强针，都与出发点有关。　　如果追求预防感染，加强接种、戴好口罩及社交隔离仍然是必要的手段 如果追求预防重症，那么目前的标准接种对于大部分人来说仍然足够。

p style=" text-indent: 2em " strong style=" text-indent: 2em " 仪器信息网讯 /strong span style=" text-indent: 2em " 近日，入围2020年江苏省重大项目序列的无锡量子感知产业园在无锡市惠山区前洲街道正式奠基开工，该项目总投资约21亿元，将致力于打造“园中设计、园内制造”的科学仪器装备产业新模式，构建中国高端科学仪器装备全产业链园区。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 目前产业园已成功储备了随钻核磁共振测井仪、扫描电子显微镜、磁共振谱仪、智芯模组、金刚石芯片和传感器、原子磁力计、5G通讯器件、电极材料智能装备和智能环卫机器人等多个高精尖项目，未来产业园整体达产后，预计年产值将超百亿元，税收超10亿元。 /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=D4BD66F189E002D29C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=490& playerid=5B1BAFA93D12E3DE& playertype=2" type=" text/javascript" /script p style=" text-indent: 2em " 产业园将依托无锡量子感知研究所雄厚的科研实力、创新能力和人才团队，以量子精密测量技术为核心，以成熟技术的产业化发展为目标，重点培育量子感知领域龙头型企业，致力于打造“园中设计、园内制造”的科学仪器装备产业新模式，构建中国高端科学仪器装备全产业链园区。 /p p style=" text-indent: 2em " & nbsp 据了解，产业园主要建设内容包括研发制造楼宇20.6万平方米、配套人才公寓6.7万平方米(1000套)和配套服务用房1.9万平方米。 /p p style=" text-indent: 2em " 无锡量子感知研究所是依托中国科学技术大学杜江峰院士负责的中国科学院微观磁共振实验室，以建设“世界有影响、全国最前列”的量子感知研发机构，以提升量子技术产业发展为目标，围绕量子计算、量子测量、量子感知等产业领域的成果产业化的产学研合作平台。成立于2018年，经过1年多的发展，研究所已构建了30多人的人才团队，申报了12项专利，成功研发了金刚石量子计算教学机和SEM3000系列扫描电子显微镜，并在随钻核磁共振测井仪器研发和场发射扫描电子显微镜的研发上取得了突破性进展，建设了以微观磁共振为核心技术的量子感知测试中心。在产业园开工建设的同时，规划总面积约7.2万平方米的研究所大楼及配套孵化器等也将于近期动工建设。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 相关仪器成果 /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/10e945a0-c7ba-4fc8-bd13-0f13bbfaa70c.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" width=" 450" height=" 450" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104411/C362736.htm" target=" _blank" style=" text-indent: 0em color: rgb(0, 176, 240) " 国仪量子扫描电子显微镜SEM3000 /a /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 228px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/bf92efff-dc88-4cdc-98c0-8f94544cfc84.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" width=" 450" height=" 228" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104411/C328078.htm" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " 金刚石量子计算教学机 /a /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 321px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/4aafe088-510b-4413-96bd-79b1e61942a0.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" width=" 450" height=" 321" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104411/C328108.htm" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 国仪量子脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100 /span /a /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 112, 192) " strong 关于国仪量子 /strong /span /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 150px height: 61px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/e7234033-9ae1-447b-b92b-dd4f54edc19c.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" width=" 150" height=" 61" border=" 0" vspace=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-indent: 2em " 国仪量子（合肥）技术有限公司以量子精密测量为核心技术，为全球范围内企业、政府、研究机构提供以增强型量子传感器为代表的核心关键器件、用于分析测试的科学仪器装备、赋能行业应用的核心技术解决方案等产品和服务。公司面向先进材料、半导体、量子科学、生命技术、医药和临床研究等领域，致力于帮助客户更高效地推动技术的发展、探索人类的未来。 /p p style=" text-indent: 2em " 公司源于中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室，实验室在高端科学仪器、关键核心器件的研制领域深耕十余年，多项技术、研究成果突破国际封锁和禁运，并获得“中国科学十大进展”、“国家自然科学二等奖”、“中国分析测试协会科学技术奖特等奖”等诸多奖项。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 发展历程 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 国仪量子创立于2016年，总部设在合肥，并在无锡、上海等地设有分公司： /p p style=" text-indent: 2em " 2016年12月 国仪量子（原合肥量子精密仪器有限公司）在合肥注册成立； /p p style=" text-indent: 2em " 2018年4月 无锡量子感知研究所成立，获地方经费2亿元； /p p style=" text-indent: 2em " 2018年10月 发布中国首台商用“脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100”； /p p style=" text-indent: 2em " 2018年11月 承担科技部重大专项国家重点研发计划项目，获国拨经费1501万元； /p p style=" text-indent: 2em " 2018年12月 “量子态控制与读出一体机”产品完成首次海外交付； /p p style=" text-indent: 2em " 2018年12月 完成A轮融资，投前估值人民币10亿元； /p p style=" text-indent: 2em " 2019年4月 发布全球首款面向大众的“金刚石量子计算教学机”产品； /p p style=" text-indent: 2em " 2019年9月 发布国内首台“量子钻石原子力显微镜（QDAFM）”； /p p style=" text-indent: 2em " 2019年11月 发布国产自主研发“全数字化扫描电子显微镜”。 /p

昨日，广州建通测绘技术开发有限公司与武汉大学联合成立的机载激光扫描测图系统研究开发中心在天河软件园高唐园区正式挂牌。 　　机载激光雷达技术广泛应用于交通和电力等线路工程、城市规划与三维城市建模、采矿、灾害应急响应和资源环境监测等方面。武汉大学、广东省科技厅、广东省交通厅、广东省国土局测绘处的相关领导以及广州市各主要高校产学研负责人出席了挂牌仪式。

本文转载自中科院微观磁共振重点实验室官网，有部分删减。 近日，中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展等人与南京大学聂越峰、杨玉荣小组在反铁磁薄膜扫描磁成像的实验研究中取得进展，利用金刚石氮-空位色心（简称NV色心）扫描显微镜对反铁磁BiFeO3的自支撑薄膜进行原位应力调控下的扫描成像。该研究成果以“Observation of uniaxial strain tuned spin cycloid in a freestanding BiFeO3 film”为题发表在Advanced Functional Materials上[Adv. Funct. Mater. 2023, 2213725]。BiFeO3(BFO) 是一种由于Dzyalonshinskii-Moriya相互作用具备摆线序的反铁磁材料。BFO内摆线序与应力的相互作用机制是该领域的一个研究重点。当前的相关研究均利用外延方法调控BFO材料中的应力，这种方法难以原位和连续地对应力进行调控。这使得磁-应力相互作用中的一些重要问题，如任意取向应力下磁序的变化、磁序相变附近的演化过程等在实验上难以开展研究。本工作中，研究者用分子束外延和可溶牺牲层的工艺制备了一种自支撑的BFO薄膜，并用扫描NV显微镜对应力调控下的薄膜进行了扫描磁成像。成像结果表明，在应变达到1.5%时摆线序扭转约12.6°。第一性原理计算表明，实验观测倒的磁序扭转在相应应力下能量最低。 图1. (a)、(b) 自由状态和1.5%应变状态下BFO的实空间扫描磁成像结果。(c)、(d) 扫描成像数据的傅里叶变换结果。(e) 自由状态和1.5%应变状态下傅里叶变换结果角分布统计结果显示12.6°的扭转。这一工作首次对BFO自支撑薄膜的磁序进行研究，原位调控和高空间分辨率的扫描成像技术提供了一种新的对磁-应力相互作用进行研究的思路。这一成果对反铁磁薄膜的理论研究以及新型磁存储器件的应用均有重要价值。图2.第一性原理计算得出的能量-摆线序周期关系曲线。摆线序方向平行于晶向的计算结果用蓝色曲线表示，与晶向夹角为7°、14°、18°、27°的能量曲线分别用不同颜色表示，见图例。计算结果表明，摆线序偏离14~18°的摆线序较为稳定。中科院微观磁共振重点实验室博士后丁哲、博士生孙豫蒙以及合作组博士生郑宁冲、马兴越为此工作共同第一作者，杜江峰院士、聂越峰教授和杨玉荣教授为此工作的共同通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和安徽省等资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202213725CIQTEK量子钻石原子力显微镜在论文致谢中，作者提到：NV扫描探针由国仪量子提供（The NV scanning probe was provided by CIQTEK ）。国仪量子目前已推出了商用的量子钻石原子力显微镜（扫描NV显微镜），这是一台基于NV色心自旋磁共振和AFM扫描探针技术的量子精密测量仪器，可实现样品磁学性质的定量无损成像，具有纳米级的高空间分辨以及单个自旋的超高探测灵敏度，是研究材料磁学性质的新利器，在磁畴成像、二维材料、拓扑磁结构、超导磁学、细胞成像等领域有着广泛应用。点此登记关注量子精密测量仪器

2023年4月10日，第十八届中国国际机床展览会（CIMT2023）在中国国际展览中心（顺义馆）盛大开幕。CIMT是中国知名度最高、规模最大、影响力最强的机床工具专业展览会，被国际业界公认为“全球四大国际机床名展之一”。本届展会主题为“融合创新 数智未来”，吸引来自28个国家和地区的约1600家制造商参展。CIMT2023开幕式展会首日，蔡司携多款全新产品技术亮相W3-A211展位，聚焦七大行业应用，全方位集中展示前沿“黑科技”。蔡司展位当天下午，蔡司隆重举办“蔡司重点行业应用专题研讨会-暨蔡司2023新品发布会”，覆盖蔡司医疗行业、电子行业、新能源汽车行业及电力与能源行业质量解决方案，发布VoluMax 9 titan计算机断层扫描系统、O-DETECT光学影像测量仪 、T-SCAN hawk 2三维激光扫描仪、ATOS LRX三维扫描系统四款新品。活动吸引了众多业界同仁出席，与蔡司专家零距离交流互动。VoluMax 9 titan VoluMax 9 titan是一款450 kV的计算机断层扫描系统，其集紧凑型设计和稳定性能于一体。该机器易于使用，可对电池模组等结构紧密的大型部件进行清晰的X射线扫描，从而实现快速、精确的质量控制。O-DETECTO-DETECT传承德国蔡司顶尖的光学技术，操作简便，是一款快速精准的影像测量仪。在需要使用接触式测头测量的情况下，O-DETECT可以选配蔡司XDT触发测头，升级为复合式测量设备。高品质的XDT探头，全面支持大长度多角度探针，具备高稳定性且同时满足多种测力。T-SCAN hawk 2T-SCAN hawk 2是首款由蔡司德国研发和制造的新一代轻量级手持式高精度三维激光扫描仪，在扫描速度和流畅度上带来非凡体验。首次加入卫星模式，颠覆扫描定位方式，提供计量级精度和便携易用的双重加持。您在哪里，测量室就在哪里。ATOS LRXATOS LRX是一款拥有超大测量体积的三维扫描系统，采用全新光源，捕捉高精度可追溯的测量结果，结合易用强大的一体化软件，确保安全、快速、高分辨率地获取大型零件的表面数据，适合航空航天、汽车、造船、模具及风电等多行业应用。在接受媒体采访时，蔡司中国工业质量解决方案总负责人平颉先生表示：“‘制造业高质量发展’标志着中国这个‘世界制造中心’真正意义上从量向质的转型。蔡司素来以‘质量’赋能制造业闻名业界，并且在近年的发展中，不断夯实整体实力，可以提供从研发到生产制造的全流程质量解决方案。除了大家耳熟能详的蔡司优势技术（三坐标接触式测量等），光学扫描检测也正受到越来越多的用户关注。今天，我们推出的两款全新光学扫描设备T-SCAN hawk 2和ATOS LRX，以重磅设计结合领先技术，让各项检测任务更加得心应手，精准高效，无论是轻便手持，还是大型零件扫描，均可按需配置。将国际领先的技术及产品引入中国，蔡司必将得以帮助本土企业解决技术难点，突破创新瓶颈，实现生产流程和产品质量的长期稳定可控，帮助企业降本增效，将更多的精力投入新品研发和市场推广，在提升品牌声誉的同时，实现良性可持续发展的目标。”

CIF扫描电镜等离子清洗机CIF 扫描电镜（SEM）等离子清洗机采用远程、原位双等离子清洗源设计，并可自动切换，一机多用。远程等离子体清洗快速高效低轰击损伤，同时可实现常规等离子清洗。主要用于SEM或FIB等电镜腔体内碳氢化合物的清洗。产品特点u 双等离子清洗源u 一机多用u 高效低损伤技术参数产品型号CIF-SEM法兰接口KF40工作气压0.3-3Pa等离子电源13.56MHz射频电源，射频功率5-100W可调，自动匹配器气体控制标配双路50毫升/分气体质量流量控制器（MFC），精确测量自动控制气体流量，不会受环境温度和压力变化影响气源选择根据需求氧气、氩气、氮气、氢气等多种清洗气源选择真空控制美国MKS公司925-12010皮拉尼真空计， 测量范围1E-5Torr真空保证真空计和电磁阀安全互锁操控方式7寸全彩触摸屏控制，中英文互动操作界面电源/功率220V，50/60Hz，300W可选配件可选氧气、氮气、氢气发生器， 氢气纯度﹥99.999％，输出流量0-300ml/min 质量保证二年质保，终身维护创新点：CIF 扫描电镜（SEM）等离子清洗机采用双等离子清洗源设计，自动切换，一机多用，清洗快速高效、低等离子体轰击损伤，核心部件采用国际一流品牌，保证设备优异的质量和稳定性。 CIF扫描电镜等离子清洗机

TESCAN 全球第3000台扫描电镜 — TESCAN AMBER X 氙气等离子双束 FIB 已在德国弗莱堡大学（University of Freiburg）完成了安装调试。TESCAN AMBER X 是 TESCAN 公司近年来最新推出的第四代电镜中的一员，它完美地结合了超高分辨 SEM 和等离子 FIB，用于样品表面成像以及刻蚀加工等。 这台 TESCAN AMBER X 安装在弗莱堡大学的微系统工程系（IMTEK），近期实验室为新设备举办了技术讲座，除了扫描电镜的演示之外，还介绍了这款设备即将发挥重要作用的两个研究项目。第一个研究项目是弗莱堡大学正在研发的先进神经反馈义肢，将在假肢上集成有“感觉”的反馈系统来实现缺失的神经系统的功能，患者使用这种特殊的义肢接触物体后，就产生“触感”，例如可以感知到物体的表面信息和硬度等。另一个研究项目是燃料电池，最终目的在于能够发现新的解决方案。TESCAN 德国子公司的 Sven Gosda 总经理表示：“ TESCAN AMBER X 已经被证明广泛适用于各类科研。对于我们的电镜能为这两个宏伟的科研项目提供帮助，我完全无法抑制内心的喜悦。”去年，位于布尔诺的 TESCAN 工厂生产了近300台电镜，其中绝大部分出口到全球各大城市。TESCAN 全球营销总监 Maro? Karabino? 表示：“TESCAN 是全球著名的电子显微镜和聚焦离子束供应商，我们非常高兴看到这台对 TESCAN 具有重大纪念价值的电镜能够在德国安装，我们一向重视德国市场并有长期发展的计划。” 这也不是弗莱堡大学第一次选择 TESCAN 的产品，自2016年开始 TESCAN 第三代扫描电镜就已经是弗莱堡大学实验室设备中的一员。TESCAN 公司在德国一直有着良好的口碑。为了能够给客户提供更优质的服务，TESCAN 公司在2018年正式收购了原德国经销商 EOElektronen-Optik-Service GmbH ，成立 TESCAN 的德国子公司 TESCAN GmbH。关于扫描电镜扫描电子显微镜不仅可以用于样品观察，还可以使用聚焦离子束（FIB）实现精确地定位切削和沉积加工，是微纳尺度加工和制样必不可少的工具。TESCAN 是全球首家将等离子 FIB 集成到扫描电子显微镜（SEM）中的制造商，并于去年底推出了新一代的 TESCAN AMBER X 和 TESCAN SOLARIS X。其中 TESCAN AMBER X 完美地结合了可用于样品精确加工的氙等离子体 FIB 和无漏磁的超高分辨成像的 SEM，适合于各类材料的显微结构表征。氙等离子体 FIB 与传统的金属镓离子的 FIB 相比，在小束斑的大离子束流上具有明显的优势。因此，TESCAN AMBER X 可以用更快的速度完成样品切削工作，并且仍然能完成精细加工和抛光，并实现15 nm的高分辨率成像。弗赖堡的阿尔伯特路德维希大学 (Albert Ludwig University of Freiburg) 是首批尝试使用这种新技术的机构之一。关于 TESCAN 公司TESCAN 公司位于欧洲电子光学研发和制造基地捷克布尔诺市，主要研发和生产扫描电子显微镜。公司成立于1991年，由原世界电子光学设备制造的领航者 TESLA 的研发人员和售后工程师创建。TESCAN 于1996年推出了首台仪器 PROXIMA，并凭借该系列产品跻身世界知名设备供应商之列。2013年，TESCAN 与法国公司 ORSAY PHYSICS 组建控股公司 TESCAN ORSAY HOLDING，在全球范围内进行扩张并建立多家子公司，公司总部、生产和研发部门仍然位于布尔诺-科胡图维斯。每一台 TESCAN 扫描电镜都在布尔诺生产，其中大约95％会运往全球各地。TESCAN 的主要客户包括大学，研究中心以及各个行业的工业企业和生产企业。TESCAN ORSAYHOLDING 拥有600多名员工，各类电镜的年产量约为300台，每年的营业额达到20亿捷克克朗。 2018年，TESCAN 收购了 X射线CT 领域著名的制造商 XRE NV 公司，开始生产商业化可用于大尺寸样品三维、四维原位动态分析的 XCT 设备，可研究各种样品在真实环境（原位）下的材料演变，为科学研究及工业应用提供成熟的亚微米尺度分析解决方案。我们的 XCT 客户快速增长，截止2019年底，全球已有近20家科研院所和知名企业和 TESCAN 达成了合作协议并采购了 XCT，包括华威大学、鲁汶大学、CWI 研究所、美国国家能源技术实验室、加拿大国家研究院、沙特阿拉伯国王科技大学和 P&G 等高端科研和工业用户。TESCAN 公司不会停下前进的步伐，我们将致力于为更多的客户提供有价值的综合解决方案，以更好的产品质量以及应用售后团队服务于全球客户！

X射线荧光分析(XRF)作为一种重要的元素分析方法已经在环境科学、地球科学、生命科学、文化遗产的科技研究等学科中发挥了重要的作用。由于微分析技术在这些学科中例如分析单颗粒大气污染物、生物单细胞等成分分析方面具有独特的优势,其应用一直都受到科学研究工作者的重视。常见的微分析技术主要是扫描电子微探针(EPMA)、扫描质子微探针(&mu PIXE)和同步辐射X射线荧光分析(SRXRF)等,一般最简单产生微束的方法就是通过微小的狭缝来限制束流以产生微束,但是这种方法会造成用于激发分析样品的元素X射线强度减小,并且能量利用率极低。下图为常规的X射线光源采用狭缝和使用X光透镜两种方式产生直径为50&mu m微束光斑分析直径同样为50&mu m大气单颗粒物的X射线荧光分析谱,从图中很明显看出常规的X射线光源通过采用狭缝的方式产生微束来分析样品的可能性是很小的。但由于同步辐射装置所提供的X射线能量高、亮度大,采用狭缝的方法产生微束可以使用在同步辐射X射线荧光分析上,如北京同步辐射X射线荧光分析系统就是采用狭缝的方式来产生微束来满足环境科学、生命科学等对微分析技术的需求。比较复杂的聚焦方法是利用光学聚焦系统,设备比较复杂,成本比较高,其应用有很大的限制性。 　　自20世纪80年代以来,随着X光透镜技术的发展,X光透镜具有聚焦性能好、成本低、设备比较简单、能量利用率高,并且可以以成像的方式显示样品中元素分布等优点,于是便和X射线荧光分析系统有机地结合在一起。目前比较常见的有两种结合方式,一种是X光透镜和同步辐射X射线荧光分析系统相结合,另一种是X光透镜和常规的X射线荧光分析谱仪相结合,这两种结合主要都是利用X光透镜的优点,使X射线荧光分析系统具有束斑小(束斑的直径可以达到10～50&mu m)、光强度可以达到～107光子/秒、所需要的样品量少、分析速度快、散射本底小、探测极限低、可以分析厚靶样品中几十个&mu g· g-1的微量元素等优点。下图为使用X光透镜的微束X射线荧光分析美国国家标准局研制的玻璃有证标准参考物质(SRM NIST610)各元素的探测极限。由于微束XRF具有比常规的X射线荧光分析更多的优点,因而使其应用范围越来越广泛。如工业上汽油中含硫量的测量 大气中单颗粒物的成分测量 参与植物新陈代谢过程中某些元素如Mn,Ca,Zn,Rb等在不同年龄的松针中从顶部到根部的分布 古陶瓷和青铜器中焊接物等微区的成分分析等。由于同步辐射X荧光分析需要大型加速器提供同步辐射光源,设备比较昂贵,机时比较有限。而使用X光透镜的微束X射线荧光分析系统与此相比设备比较简单,成本低、使用比较方便,因此研究使用X光透镜的微束X射线荧光分析在环境科学、地球科学、生命科学、文物保护等方面具有重要的意义。 　　微束X射线荧光分析在文物样品分析中有广泛的应用前景。 　　古陶瓷是由古代的土壤和岩石经过加工烧制而成,其化学成分主要是由Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O、CaO等组成,其中SiO2和Al2O3的含量之和在80%以上,因此古陶瓷样品主要是由Si和Al等氧化物组成的轻基体。在实验中既要准确的测量出Na和Mg,又要测量出Rb、Sr、Y、Zr等重元素氧化物的含量,其实验条件的选择是非常关键的。对于Na、Mg、Al和Si等元素需要在真空中或氦气的气氛下探测器才能探测到其被激发的特征X射线。由于文物样品的特殊性,一般采用在探测器和被测样品之间形成氦气的光路来测量或者直接在大气中测量。本工作是在大气中直接分析被测样品,同时也就意味者Na、Mg、Al、Si等元素的特征X射线没有被探测器探测到。 　　实验工作是在两种条件下测量：第一种条件是在电压35kV,电流10mA,测量时间为300s,探测器与样品之间的距离为25mm 第二种条件是电压为40kV,电流10mA,测量时间120s,探测器前加1mm的准直器来降低散射造成的本底,探测器与样品之间的距离为42mm。测量国家有证标准参考物质GBW07406(GSS-6)的谱如下图所示。从谱图上看,在探测器加准直器更能降低散射本底,提高探测极限。 　　青花瓷是中国古陶瓷中具有很高艺术价值的瓷器,但对青花瓷的产地、年代、钴料的来源、制造工艺及其真伪辨别等问题一直缺乏系统的研究。由于微束分析的一系列的优点,用微束X射线荧光分析扫描分析了一块明代青花瓷残片中青花部位的元素分布,样品的照片见下图。 　　实验装置如下图,采用旋转阳极靶和会聚X光透镜组成激发样品的微束X射线源,SiPINX射线探测器收集样品中激发出的元素特征X射线,采谱活时间为5min,每隔50&mu m测量一个点,扫描面积为1mm× 35mm AXIL程序进行峰的拟合和本底的扣除。 　　对比青花部位和白釉部位的MXRF谱图可知,青花部位与白釉部位有差异的元素为主要为K、Ca、Fe、Co、Ni 以这五种元素的峰面积为变量,Matlab程序做图得到青花瓷五种元素的分布图。从几种元素的微区分布图对比青花瓷图片,可以看出Mn和Co的分布基本上和青花瓷釉色的深浅相一致的,Fe元素的分布基本上与青花瓷釉色的变化没有明显关系。相关性分析表明,Mn和Co有非常好的相关性,而Ni与Mn和Co没有相关性。 　　本文摘编自程琳、金莹著《现代核分析技术与中国古陶瓷》一书。

全球新冠疫情受Delta变异株席卷，各个国家关于加强针的讨论十分激烈。Delta变种的传染率前所未有，对比新冠病毒原始毒株高出43%以上。科兴灭活疫苗三针加强数据近日首次披露，疫苗接种6个月后，需要第三剂强化。接种第三剂后，28天中和抗体滴度比第二剂后28天中和抗体滴度显著增加3-5倍。目前，大部分疫苗需要接种两针。莫德纳（Moderna）CEO Stephane Bancel指出，Moderna的mRNA疫苗由于不会提供永久保护，可能需要补打第三针。我国智飞生物曾发布公告，其重组蛋白疫苗需要接种三剂。晕针的小伙伴们听闻此消息不禁胳膊一紧。是否有接种一剂，就起到终身防护作用的疫苗呢？是否有接种一剂，就能起到多种传染病免疫保护的疫苗呢？比利时鲁汶大学Rega研究所的病毒学家率先在仓鼠上实验成功，接种一剂基于黄热病毒YF17D载体的新冠病毒候选减毒疫苗（YF-S0）即可保护仓鼠免受新冠病毒和黄热病的感染。本项研究发表在Nature（IF：43）杂志上。研究结论候选疫苗YF-S0具有良好的安全性，可诱导仓鼠、小鼠和猕猴产生高水平SARS-CoV-2中和抗体，并同时产生具有抗黄热病的保护性免疫；体液免疫由小鼠中Th1细胞介导的免疫反应补充；在仓鼠和非人类灵长类动物模型中，YF-S0可预防SARS-CoV-2感染；单剂量注射即可在10天内保护大多数接种过疫苗的动物免受肺部疾病侵袭；为何选择黄热病毒减毒株YF17D为疫苗载体？黄热病毒减毒株YF17D疫苗载体，可快速诱导广泛的多功能先天免疫、体液免疫和细胞介导的免疫反应。YF17D作为疫苗载体，安全吗？YF17D做为载体，已有两个获批许可上市的人类疫苗：日本脑炎（Imojev® ）和登革热病毒（Dengvaxia® ）。试验动物模型及免疫流程？仓鼠、小鼠和猕猴研究展望该项研究基于临床前动物实验，单剂接种后可快速产生高质量保护性免疫反应，需要正式的临床试验数据加以证明。不过小编和大家一样真心期待，一剂就起效的疫苗尽早上市！要疫苗，不要疫苗苗苗。ProteinSimple全自动Digital Western贡献&亮点不同YF-S候选疫苗转导BHK-21细胞后，SARS-CoV-2刺突蛋白(S1/2, S0和S1) 表达免疫印迹分析。分析前，细胞裂解液经PNGase F（肽-N-糖苷酶F）处理后，去除其N-连接寡聚糖或者未经处理（黑箭头：糖基化形式的S蛋白；白箭头：无N-连接寡聚糖的去糖基化蛋白）。对同一试验进行两次重复，得到相似结果。研究人员利用ProteinSimple全自动Digital Western Blot系统，检测候选减毒疫苗（YF-S0）抗原 S 蛋白（糖基化和去糖基化的 S1/2, S0,S1）的表达情况。分子量高达440 KDa的糖基化S1/2和S0蛋白，可轻松检出。对于小分子量蛋白（细胞因子、趋化因子、神经递质，等等），全自动Digital Western Blot系统的检测下限为2 KDa。从该组图片中，不难感受到突破传统Western Blot的极佳重复性。参考文献：A single-dose live-attenuated YF17D-vectored SARS-CoV-2 vaccine candidate[J]. Nature，2021.

CellRes. | 突破!黄超兰与高福团队描绘新冠刺突蛋白糖基化图谱,揭示“O-Follow-N”糖基化新规律　　蛋白质糖基化修饰是生物体内最重要的翻译后修饰之一，发生在细胞50%-70%的蛋白上。病毒囊膜蛋白的糖基化修饰具有广泛的功能，包括调控蛋白质稳定性、病毒的趋向性、和保护潜在的抗原表位免受免疫监视等。深入了解新型冠状病毒(SARS-CoV-2)刺突蛋白(Spike, S)的糖基化修饰对于新型冠状病毒肺炎(COVID-19)发病机制的探索，疫苗和治疗药物的设计开发，以及检测试剂盒的生产具有重要意义。此前研究者在体外纯化表达的S蛋白胞外域和从病毒颗粒中提取的S蛋白中共鉴定到了22个N-糖基化修饰位点1,2。而由于技术和样本来源的限制，已有研究仅在纯化的S蛋白上鉴定到了一些O-糖基化修饰位点，截止目前，尚未进行病毒颗粒上S蛋白的O-糖基化修饰的研究。近日，北大-清华生命科学联合中心黄超兰团队，和中国科学院院士高福团队，中国科学院天津工业生物技术研究所高峰团队等开展合作研究，采用基于质谱的糖基化鉴定技术，首次揭示了病毒颗粒上提取的S蛋白O-糖基化修饰图谱，并提出了“O-Follow-N”的O糖基化修饰规律。该研究以“O-glycosylation pattern of the SARS-CoV-2 spike proteinreveals an “O-Follow-N” rule”为题于2021年8月2日线上发表在Cell Research期刊上。为获得天然状态下S蛋白的N-和O-糖基化修饰完整图谱，研究者从SARS-CoV-2病毒颗粒上获得S蛋白，用多种蛋白酶酶解成肽段，采用纳升液相色谱以及具有超高分辨率的Orbitrap Eclipse Tribrid三合一质谱联用仪，利用阶梯能量HCD (stepped collisional energy SCE)，HCD (Higher-energy collisional dissociation) 以及HCDpdEThcD三种碎裂方法进行质谱分析。本研究中，研究者不但成功鉴定到了此前已报道的22个N-糖基化修饰位点，还首次从SARS-CoV-2病毒颗粒中提取的S蛋白上鉴定到了17个O-糖基化修饰位点。值得注意的是，研究者发现在这17个位点中，有11个位点位于糖基化的天冬酰胺(Asn)附近。研究者将NxS/T共有基序内糖基化的Asn每一侧的3个氨基酸定义为“N±1-3”。分析结果显示，11个O-糖基化修饰位点分布在“N±1-3”的位置上，位点信息确定的位点数有10个，其中7个位点分布在“N+2”的位置上。研究者还通过开展定点突变实验进一步证实Asn糖基化修饰的存在是“N±1-3”的位置上出现O-糖基化修饰的先决条件。综上，研究者提出SARS-CoV-2病毒S蛋白的糖基化修饰存在O-糖基化修饰追随N-糖基化修饰发生的现象，并将这一现象命名为“O-Follow-N”规律。　　图. SARS-CoV-2病毒S蛋白的糖基化修饰遵循“O-Follow-N”规律 本研究基于前沿的质谱鉴定技术，揭示了S蛋白的O糖基化修饰谱，提出了O糖基化修饰的“O-Follow-N”规律，这一规律可能适用于其它蛋白，提示O-糖基化修饰具有潜在的新机制，特别是N-和O-糖基化修饰之间可能存在的协同作用，未来有望在极大程度上推动糖生物学领域的研究。此前，黄超兰主任领衔的多组学中心团队还与高福院士领衔的多学科团队紧密合作，揭示早期的新冠感染患者存在显著的免疫抑制，并首次提出COVID-19的发病机制或存在“两阶段”模式3。多组学中心在黄超兰教授的带领下，将继续基于临床，前沿技术和基础学科的深度交叉融合，深耕前沿技术方法开发，为推动基础生物学和临床领域的创新研究提供最有质量保证的蛋白质组和质谱技术手段。中国科学院微生物研究所高福院士，北大-清华生命科学联合中心、北京大学医学部精准医疗多组学研究中心黄超兰教授，北京大学医学部精准医疗多组学研究中心陈扬副研究员，中国科学院天津工业生物技术研究所高峰教授为本文的共同通讯作者 北京大学医学部精准医疗多组学研究中心田文敏博士，中国科学院天津工业生物技术研究所李德林博士，北京大学医学部精准医疗多组学研究中心博士研究生张楠，中国科学院天津工业生物技术研究所博士研究生白桂杰、原恺博士为本文的共同一作。 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41422-021-00545-2

2022年5月16日，Nature发文表示流感疫苗可以降低新冠感染风险，特别是在新冠重症防护方面，具有90%的效力。如果我们提前知道流感或者其他疾病的疫苗可以提供针对新冠病毒的防护，那么即使只是在很短的时间内提前知道，也可以降低未来新冠大流行造成的死伤，挽救数百万人的生命，为开发新冠疫苗留出时间。2022年5月9日，多哈威尔康奈尔医学中心研究团队在预印本平台medRxiv发表题为“Effectiveness of influenza vaccination against SARS-CoV-2 infection among healthcare workers in Qatar”的研究成果。研究发现与最近未接种流感疫苗的人相比，接种流感疫苗的人在接下来的几个月内患新冠重症的可能性降低了近90%。此项研究由传染病流行病学家Laith Jamal Abu-Raddad领导，并分析了2020年9月17日至2020年12月31日之间（新冠疫苗接种之前，流感疫苗接种之后的时期），卡塔尔30774名医务人员的健康记录。数据样本的中位年龄为36岁，对照组中位年龄为35岁，流感疫苗接种和PCR（Polymerase Chain Reaction）检测之间的中位持续时间为43天。调查流感疫苗对SARS-CoV-2感染有效性的人群选择路径通过对数据结果分析，得到以下结论：1、接种流感疫苗14天后对新冠病毒的防护有效性为29.7%；2、流感疫苗对任何严重、危急或致命新冠症状的有效性为88.9%；3、流感疫苗接种与SARS-CoV-2感染风险和COVID-19严重程度的显著降低有关；4、流感疫苗对新冠的防护效力时间约为六周。瑞士巴塞尔大学的流行病学家Günther Fink表示：“我们之前在巴西的研究结果表明，流感疫苗接种与COVID-19住院患者的死亡风险降低有关。卡塔尔的此项分析降低了其他发现相同联系的研究只是侥幸的可能性。”荷兰奈梅亨拉德堡德大学医学中心的传染病专家Mihai Netea说：“这是一个重要的证据，流感疫苗不仅与减少SARS-CoV-2感染有关，而且与疾病严重程度有关，这一观察强烈表明这种保护是真实存在的。但是，我不认为流感疫苗对新冠的防护效力会持续很长时间，可能也就持续六个月到两年。目前尚不完全清楚为什么由灭活流感病毒组成的流感疫苗也能预防新冠肺炎。疫苗训练免疫系统以识别特定病原体，但它们也增强了广泛作用的抗病毒防御能力，Laith Jamal Abu-Raddad在流感疫苗接种者身上发现了这种反应的迹象。”流感病毒与新冠病毒有何异同？病毒是一种在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。不同病毒侵入细胞的方式不同，但大都需要通过结合细胞表面特定的受体蛋白或脂质结构来实现细胞内化，从而启动入侵程序和感染宿主细胞。因此揭示病毒结合和内化侵入细胞的具体过程及机制有助于从源头上开发靶向药物或疫苗。流感病毒按照核蛋白的抗原性，可分为甲（A）、乙（B）、丙（C）、丁（D）四型。人流感主要是A型和B型流感病毒引起的，C型流感病毒只引起人类不明显的或轻微的上呼吸道感染，D型流感病毒的宿主主要是牛。流感病毒属于正粘病毒科，是一种包膜病毒，膜上镶嵌着3类膜蛋白：血凝素（Hemagglutinin，HA）、神经氨酸酶（Neuraminidase，NA）和膜蛋白M2（Membrane protein 2，M2）。HA以同源三聚体的形式存在。HA水解后形成轻链和重链两部分，其中重链负责病毒与细胞的结合，而轻链则协助病毒膜与内吞体膜的半融合。NA是蘑菇状的四聚体糖蛋白，具有水解唾液酸的活性，能帮助病毒从宿主细胞中释放。膜蛋白M2具有离子通道和调节膜内pH的作用。此外，基质蛋白M1构成病毒的外壳骨架，与病毒最外层的包膜紧密结合，起到保护病毒核心和维持病毒空间结构的作用。病毒的遗传物质是单股负链RNA与核蛋白折叠在一起形成的病毒核糖核蛋白复合物。流感病毒结构与形状冠状病毒是自然界广泛存在的一大类病毒，仅感染脊椎动物，最早是从鸡身上分离出来的。冠状病毒粒子直径约为60-220 nm，表面有3种糖蛋白：刺突糖蛋白，小包膜糖蛋白，膜糖蛋白，少数还含有血凝素糖蛋白。冠状病毒的核酸为线性单股正链RNA，5’端具有甲基化帽状结构，3’端具有polyA尾，类似于真核mRNA，自身就可以发挥翻译模版作用，基因组全长27-32 kb，是目前已知RNA病毒中基因组最大的病毒。国际病毒分类委员会将其分为4个属，即α、β、γ及新假定的δ冠状病毒属。新冠病毒是一种β属冠状病毒，有很强的传染能力。目前已经检测出新冠病毒的全基因组序列及病毒与细胞结合的蛋白等，但对于它通过何种路径侵入并感染细胞的机制尚不清楚。新冠病毒结构与透射电子显微图像流感病毒与SARS-CoV-2都是通过配体受体相结合的方式吸附至细胞表面，经细胞内蛋白水解酶的作用将HA和S蛋白活化形成两个亚基，分别负责病毒与宿主细胞的结合及介导膜融合过程。流感病毒结合至细胞受体后需要多种细胞因子的参与才能实现内吞，而有研究表明新冠病毒同样可能利用细胞内的某些促吸附因子，例如与细胞糖蛋白的结合，来增强其感染性。流感病毒与新冠病毒在对细胞作用的机理上存在一些相似之处，因此利用流感病毒的研究方法开展对新冠病毒与细胞作用的研究是一条潜在的途径，流感疫苗对新冠的防护也就不难理解。

上世纪五十年代末期，诺奖得主、物理学鬼才理查德费曼在加州理工学院的物理年会上，作了题为《There' s Plenty of Room at the Bottom》的报告，具前瞻性地提出了他对于纳米尺度操作及控制的框架性想法，并由此开启了无数科研工作者在纳米尺度上探究物质奥秘并通过相关的纳米技术来改变、造福人类的道路。同样是在上世纪五六十年代，采用平面处理工艺批量制备晶体管的策略出现，由此开启了集成电路产业的飞速发展。摩尔博士在六十年代中期提出了著名的摩尔定律“当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍”。而其中元器件数量的增多，是通过不断缩小元器件的关键尺寸来实现的。不论是在纳米尺度上进行探索，或是与人们生活息息相关的集成电路产业发展，都需要制备各种各样的纳米结构、纳米功能单元或纳米器件。而在制备各类纳米结构的过程中，为重要的操作就是通过光刻来实现在不同的材料上定义图案区域。目前，在工业上，先进的EUV光刻机具备7 nm技术节点的制备工艺中所需的图形加工能力，但其单值高，比一架F-35战斗机的价格还会高出不少。对于科研工作者来说，目前通常采用的基于光学曝光原理的科研光刻设备（科研的无掩模曝光系统、掩模对准式曝光系统等），能够实现的图形加工分辨率一般在微米尺度或亚微米尺度。而随着研究对象尺度的不断减小，对纳米尺度结构构筑的需求，上述基于光学曝光原理的科研光刻系统显然是不能够完全满足的。基于聚焦电子束、离子束的各类图案化加工设备，比如电子束光刻系统、聚焦离子束系统等，能够有效满足科研中对于纳米尺寸的图形加工需求。然而，由于电子束流和离子束流需要聚焦，这类设备通常由较为复杂的电子光学系统构成，因此价格相较于上述科研光学光刻设备要高出很多（即使是科研的电子束曝光系统，其单值也远超科研的光学曝光设备）。另一方面，聚焦电子束、离子束系统的复杂性也对操作人员和设备维护人员提出了较高的要求。 图1 热扫描探针光刻系统诱导材料局部变化的三种机制 在科研领域中，扫描探针光刻（thermal scanning probe lithography）是另一种颇受关注的图案化工艺方案，能够实现纳米（甚至原子的）图案制备的需求，其核心思路是通过纳米针诱导材料表面局部的改性来实现图案化。纳米针诱导材料表面改性的机制有很多种，包括力学、电学、热学、扩散等等，也由此产生了许多不同的扫描探针光刻技术。在诸多的扫描探针光刻技术中，热扫描探针光刻技术（thermal scanning probe lithography，t-SPL）是近年来发展起来的一种可快速、可靠、高精度地实现纳米图案化工艺，其技术核心是利用加热针的热能来诱导局部材料的改性。通常，热是材料转化中较为普遍的驱动因素，在很多材料中能诱导结晶、蒸发、熔化等改性现象。在纳米尺度上，由于只有很小的体积被加热，所以材料改性的特征时间是以纳秒量来计算的。因此，加热几微秒就足以改变针下的材料。对于刻写速度而言，悬臂梁的机械扫描运动成为图案化工艺速度方面的主要限制。然而，凭借扫描探针领域良好的技术积累，目前可以实现高达20 mm/s的刻写速度，能够满足大多数科研上的图案化制备工艺需求。同时在微纳图案结构的加工精度及分辨率方面，热扫描探针光刻技术可以实现特征线宽在10 nm以下的微纳结构的制备。图2 利用热扫描探针光刻进行热敏抗刻蚀剂的图案化工艺后，结合各类工艺实现的微纳结构及器件案例 作为一种高精度图案化工艺设备，近些年来热扫描探针光刻技术得到飞速发展，然而很多研究人员还比较陌生。着眼于此，洛桑联邦理工的S. T. Howell博士以及瑞士Swisslitho的F. Holzner博士撰写了综述《Thermal scanning probe lithography—a review》（已于2020年4月6日刊载在NPG旗下期刊Microsystems & Nanoengineering，详细信息可参考链接https://doi.org/10.1038/s41378-019-0124-8），Howell等人向大家详细介绍了热扫描探针光刻的历史、原理、图案转移工艺以及在基于新型低维材料的微纳电子器件、自旋电子器件、光子学微纳结构、微纳流控、微纳机电等领域的应用案例。图3 利用热扫描探针光刻进行定域材料转换的应用案例 另一方面，不同于很多新型光刻策略还停留在实验室中，瑞士Swisslitho公司已经成功将热扫描探针光刻技术商品化，名为NanoFrazor。在国内外的诸多用户当中，已有不少基于NanoFrazor制备的结构而开展的研究，相关结果也都发表在了Science、Nature、PRL、等高水平期刊上。图4 热扫描探针诱导的增材工艺的应用案例

随着量子科学及技术的快速发展，单光子源已成为光量子信息研究中的关键器件，对量子计算起着至关重要的作用。NANOBASE将反聚束实验与快速拉曼和光致发光成像技术联用，该项技术将给科研工作者更便捷的手段进行与量子计算机等新兴技术密切相关的单光子源研究。单光子源具有独特的量子力学特性，其在量子技术和信息科学中得到了广泛的应用，包括量子计算机开发和密码学技术研究等等。常见的单光子源有金刚石中的氮空位（NV）色心、单个荧光分子、碳纳米管和量子点等。反聚束实验则是鉴别单光子源的重要表征方法。知识拓展”NV（Nitrogen-Vacancy）色心是金刚石中的一种点缺陷。金刚石晶格中一个碳原子缺失形成空位，近邻的位置有一个氮原子，这样就形成了一个NV色心。反聚束效应是一种量子力学效应，它揭示了光的类粒子行为。它是由于单光子源一次只能发射一个光子而产生的现象。由于两次光子发射之间必须完成一个激发和弛豫循环，两次光子发射之间的最小间隔主要取决于单光子源的激发态寿命。当将发光信号分成两束，采用两个检测器同时探测，每个光子只能被其中一个检测器探测到。即在同一时刻仅有一个检测器可以探测到光子。反聚束效应会导致两个探测器的信号在很短的延迟时间内呈现反相关（HBT实验）。“光子反聚束测试功能和常见的利用机械位移平台的mapping方式相比，采用扫描振镜的mapping方式无需样品发生任何位移，通过光斑在视场内的nm级位移来实现样品的成像。这种方式可以方便的和磁场，低温，CVD等其他设备结合在一起，实现“绝对”的原位测试，避免位移平台本身重复精度累积带来的成像扭曲和定位偏差。而全新推出的光子反聚束测量模块，在原本拉曼光谱、荧光寿命、光电流成像的基础上新增光子反聚束功能，在方便快捷的进行零声子线的测试的同时，还可以完成光子反聚束的测量，极大的简化色心的搜寻流程，迅速判断制备工艺水平。该模块有助于研究者用拉曼光谱和光致发光（PL）成像来表征样品，快速确定目标区域（可能有单光子源的区域），随后在同一仪器来进行反聚束实验。典型案例：对已经进行过氮离子注入处理过的纳米级金刚颗粒进行光谱分析，从而精准定位符合要求的潜在色心：上图1为在5X物镜下进行快速粗扫后得到的针对零声子线峰位强度成像，图2为40X物镜下粗扫获得的强度图像，可以看到十字标志处单独存在的一个潜在优质色心，图3为该点的PL光谱图，可以清晰看到637nm处的较窄的零声子线。利用扫描振镜直接将光斑移动至感兴趣的点位进行HBT测试，上图为测得的单个NV-所体现的光子反聚束现象。常见的处理金刚石样品的方法有很多，比如以浓硫酸和双氧水配备的食人鱼溶液浸泡和清洗，或者将金刚石样品放入空气中进行高温加热，经过处理后的金刚石样品表面氧化层被去除后，再通过飞秒激光辐射等方法进行N离子的注入，从而生成单个NV色心、多个NV色心发光点，以及高密度NV色心团簇。与显微共聚焦荧光系统联用的光子反聚束实验具有众多优势。不仅可以快速筛选NV色心的可能区域，还能实现空间分辨及对其单光子发光源特性的研究，这一技术可以有效地协助单光子源的前沿研究，助力新型量子技术的快速筛选和实验。 昊量光电作为NANOBASE公司在中国区域的du家代理商，全权负责其在中国的销售、售后与技术支持工作。如想进一步了解光子反聚束测试，或者有任何问题及反馈建议，欢迎与我们来联系

巨磁阻效应自发现以来就被广泛应用于MRAM、磁传感器等自旋电子器件中。目前，基于巨磁阻效应的自旋电子器件主要是铁磁体磁隧道结，其研究和发展受限于铁磁体的使用。因此，为进一步提升自旋电子器件的磁阻比等性能，探究其他磁体开发的高效自旋电子器件的研究非常有必要。近期，东京大学的Satoru Nakatsuji团队对手性反铁磁体Mn3Sn组成的磁隧道结进行了深入探究。作者首先对Mn3Sn手性反铁磁态中自旋正极化、负极化和磁八极的投影态密度进行了表征，发现八极矩的大多数和少数能带之间存在明显的能量漂移，与铁磁性铁中自旋矩的大多数和少数能带的漂移非常相似，并根据第一性原理进行了模拟验证，结果表明Mn3Sn在基于隧穿磁阻(TMR)的器件(如MRAM)中具有巨大的应用潜力。此外，为了更好的观测其TMR效应，作者制备了基于Mn3Sn的磁性隧道结( MTJ )，测得室温下的隧穿磁阻(TMR)比率约为2%，出现在手性反铁磁状态下簇磁八极的平行和反平行构型之间。该成果以《Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction》为题发表在Nature上。图1 带簇磁八极的反铁磁隧道结（a）铁磁（FM）隧道结示意图（b）反铁磁（AFM）隧道结示意图（c）（d）铁磁隧道结和反铁磁隧道结的投影态密度图（pDOS） 本文中，作者使用了英国Durham公司的磁光克尔效应系统-NanoMOKE3，通过系统自带的磁滞回线测量功能，对反铁磁隧道结顶部和底部Mn3Sn电极的矫顽力进行了测量。图2 室温基于手性Mn3Sn反铁磁体的磁隧道结表征图 （a）高分辨率TEM表征图（b）磁光克尔测量示意图（c）顶部和底部Mn3Sn反铁磁体的磁滞回线图 英国Durham公司是依托于英国Durham大学的高科技企业。与Durham大学强大的磁光学研究相对应，Durham公司的Russell Cowburn教授（英国剑桥大学卡文迪许实验室主任，英国科学院院士）设计并研发了灵敏度能到10-12 emu兼具Kerr显微镜与回线测量功能的高精度磁光克尔效应系统——NanoMOKE3。相比于历代MOKE系统，NanoMOKE3系统将磁光克尔的光路部分集成在光学盒中，避免了实验人员测试前搭建光路的工作，大大减少了实验人员操作量。另外，光学盒中的光路经过特殊设计，可以同时实现极向克尔和纵向克尔的测量，无需调整光路，只需更换镜片即可完成极向克尔和纵向克尔的切换。左）NanoMOKE3磁光克尔效应系统；右）NanoMOKE3光学集成盒因其高集成度的系统设计和开放式的样品环境，NanoMOKE3具备丰富的拓展性。实验人员可以以NanoMOKE3系统为基础，与其他实验设备组合搭建，进行其他领域方面的测量。一、低温磁光克尔系统NanoMOKE3系统允许用户在样品台部分搭建低温恒温器，实现低温磁光克尔的测量。例如，下图所示为NanoMOKE3与美国Montana Instrument无液氦低温恒温器进行了组合使用，从而实现了10K以下的磁光克尔测量。NanoMOKE3的低温磁光克尔测量性能在国内外领域内具有极高的水平。此低温MOKE方案已在南方科技大学安装使用。NanoMOKE3 磁光克尔系统与 Montana Instrument无液氦低温恒温器组合使用示意图二、晶圆扫描探测系统如今，越来越多的晶圆检测设备采用非接触式的光学测量，取代了传统的接触式晶圆测试方法。其中，以磁光克尔效应原理进行晶圆检测的方法就因其操作简单、检测速度快而被广泛使用。Durham公司在现有磁光克尔系统基础上改造升级，推出了超高灵敏度的晶圆扫描探测系统（wafer mapper），专门用于测量整个晶圆表面的磁滞回线和磁畴图像。系统中集成的磁光克尔能对整个晶圆样品区域（可按X和Y轴自由移动）进行磁滞回线扫描和区域Mapping的测量，最终绘制得到晶圆样品整体区域的磁性分布图，从而完成晶圆样品的检测。该款晶圆级磁光克尔测绘仪选用NanoMOKE3特创的光学盒，继承了其测量速度快，操作简单的优点。整个测量过程可以通过系统自带的LX PRO3软件完成，无需进行繁琐的实验预设值，大大增加了实验效率。晶圆扫描探测系统装配图 Durham公司特创的NanoMOKE3磁光克尔光学集成盒是Cowburn教授从事MOKE系统研发和深耕多年的结晶。不但减轻了实验人员的操作繁琐度，更重要的是以磁光克尔效应为基础，为更丰富领域的测量提供了可能，有望助力各个领域科研人员实现更高水平的突破！参考文献：[1]. Chen, X., Higo, T., Tanaka, K.et al. Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction. Nature 613, 490–495 (2023).

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 近日，中国科学院生物物理研究所完成我国首台基于原子磁力计的新型多通道脑磁图系统原型机，并成功获得高质量脑磁信号。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 脑磁图（MEG）设备可通过探测大脑神经活动产生的颅外微弱的磁信号，来反映神经活动发生的位置和时间过程。与其他脑成像技术相比，脑磁图设备能观测到功能磁共振成像（fMRI）无法获得的脑功能实时动态信息，空间定位精度显著高于脑电（EEG），且安全、无创，是脑科学研究中的先进技术手段。脑磁图在临床医学上也有重要应用，例如在癫痫病灶的定位、术前语言功能区定位等领域具有特殊重要的作用。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 传统脑磁图设备基于超导量子干涉仪（SQUID），需在超低温下运行，购置和运行成本高昂，且探头位置固定并距头皮较远，适应性差，大大妨碍了该技术的普及。基于原子磁力计的脑磁图系统是近年来新出现的技术，可在常温下工作，探头可紧贴头皮，具备低建设/运行成本、高灵敏度和高适应性（可做成可穿戴式系统）的优势，有望提高脑磁图普及率并拓展到更多的研究和临床领域。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 生物物理所已成功搭建一套12通道的原子磁力计脑磁图原型机，其中包含96通道3D打印个性化定制，可兼容多种探测器可调型脑磁图头盔等创新技术，并已成功获得高质量脑磁成像信号。与传统SQUID脑磁图系统相比，该原型机信噪比局部提高一倍以上，在某些应用上，通过调整探测器布置，可使用比传统SQUID脑磁图少得多的探头就能达到相同或更高的定位精度。该原型机可有效探测海马、小脑等传统脑磁无法有效探测的脑深部区域，还可有效应用于传统脑磁图难以应用的低龄儿童、帕金森患者等群体，在发育心理学和脑疾病诊断等领域有着潜在的应用前景。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: left " 相关研究由生物物理所脑与认知科学国家重点实验室完成。该实验室已装备国内首台科研专用3T、7T人类磁共振成像系统和传统脑磁图系统。 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/d829f8d2-1fea-4093-abc8-71f31428286c.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " 原子磁力计脑磁图原型机 br/ /p

仪器信息网讯 扫描隧道显微镜(STM)能够以原子精度捕获材料图像，可用于操纵单个分子或原子。多年来，研究人员一直在使用这类仪器来探索纳米尺度世界。近日， 德国Jülich研究中心（Forschungszentrum Jülich）的物理学家开发了一种新方法，这种方法帮助使用STM来研究量子效应创造了新的可能性。由于该技术方法采用磁冷却，他们的扫描隧道显微镜无需任何移动部件即可工作，并且在低至 30 毫开尔文的极低温度下几乎无振动。该仪器可以帮助研究人员解锁量子材料的特殊特性，这对量子计算机和传感器的发展至关重要。物理学家认为接近绝对零度的温度范围是一个特别令人兴奋的研究领域。热波动降至最低，量子物理定律开始发挥作用，揭示材料的特殊性质。电流自由流动，没有任何阻力。另一个例子是一种称为超流体的现象：单个原子融合成一个集体状态，并在没有摩擦的情况下相互移动。Stefan Tautz 教授（左下）、Taner Esat 博士（左上）和 Ruslan Temirov 教授（右）与Jülich量子显微镜，图片自：Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau研究和利用量子效应进行量子计算也需要这些极低的温度。全世界以及 Jülich研究中心的研究人员目前正在全速追求这一目标。在某些项目上，量子计算机可能远远优于传统的超级计算机。然而，发展仍处于起步阶段。一个关键的挑战是寻找材料和工艺，使具有稳定量子位的复杂架构成为可能。来自 Jülich 研究中心的 Ruslan Temirov 解释说：“我相信像我们这样的多功能显微镜是完成这项迷人任务的首选工具，因为它能够以多种不同方式在单个原子和分子的水平上对物质进行可视化和操作。”量子物理研究的一个典型对象：在中心，可以看到一个单一的分子，它是通过显微镜尖端分离出来的。在接近绝对零的温度下，没有干扰图像的噪声。图片来源：Forschungszentrum Jülich / Taner Esat, Ruslan Temirov经过多年的工作，他和他的团队为此装备了带有磁冷却的扫描隧道显微镜。 “我们的新显微镜与所有其他显微镜的不同之处类似于电动汽车与内燃机汽车的不同之处，”Jülich 物理学家解释说。到目前为止，研究人员一直依靠一种液体燃料，即两种氦同位素的混合物，将显微镜带到如此低的温度。 “在操作过程中，这种冷却混合物通过细管不断循环，这会导致背景噪音增加，”Temirov 说。另一方面，Jülich 显微镜的冷却装置则是基于绝热退磁过程。这个原理并不新鲜。它在20世纪30年代首次用于在实验室中达到低于 1 开尔文的温度。 Ruslan Temirov 说，对于显微镜的操作，它有几个优点：“通过这种方法，我们可以通过改变通过电磁线圈的电流强度来冷却我们的新显微镜。因此，我们的显微镜没有移动部件，几乎没有振动。”Jülich 科学家是有史以来第一个使用这种技术构建扫描隧道显微镜的人。 “新的冷却技术有几个实际优势。它不仅提高了成像质量，而且简化了整个仪器的操作和整个设置，”研究所主任 Stefan Tautz补充说，由于采用模块化设计，Jülich 量子显微镜也对技术进步保持开放态度，因为可以轻松实施升级。“绝热冷却是扫描隧道显微镜的真正飞跃。优势非常显着，作为下步计划我们现在正在开发商业原型机。”Stefan Tautz 解释说，量子技术是目前许多研究的焦点，这种仪器也势必会吸引许多相关研究学者的关注。这项研究发表在《Review of Scientific Instruments》上，DOI: 10.1063/5.0050532。mK STM 设置的示意图布局，包括 UHV 室、承载 mK 棒的 ADR 低温恒温器和高容量低温泵。 主 UHV 系统，包括负载锁、制备室 1 和 2 以及转移室，通过柔性波纹管连接到低温恒温器。 要将 mK 棒从真空中取出，低温恒温器和 UHV 系统必须在虚线标记的平面上分开。 右下角：插图显示了从 UHV 中提取 mK 棒的过程。 支撑 UHV 系统的框架在垂直于主图平面的方向侧向平移以进行提取。mK 棒的渲染 CAD 模型。 左：mK 棒全长 156.5 厘米。 箭头表示不同温度阶段的位置。 右上角：mK 棒的头部，其机制将其锁定到垂直操纵器，将其加载到低温恒温器中。 用于与温度传感器和 STM 压电元件建立电接触的两个接触板也是可见的。 建立同轴偏置和隧道电流触点的第三个接触板位于背面。 右下角：4K 载物台下方的 mK 棒的图像细节，无需布线。 左图：自制 STM 的分解图。 STM 的顶部通过蓝宝石板与 STM 主体电隔离。 STM 主体包含一个单独的压电管，用于 STM 尖端的粗略和精细运动。 右图：压电管的剖视图，显示粘滑粗调电机。

Mirrorcle MEMS扫描镜技术概述（1）高速的点到点以及倾斜性能 大多数的Mirrorcle MEMS Mirror设备类型都是为点对点光束扫描而设计和优化的。稳态模拟驱动电压会产生MEMS镜像的稳态模拟转角。该设备有一个一对一的对应的驱动电压和角度:它是高度可重复的，没有检测到随时间而发生变化。这在很大程度上是由于静电驱动方法和单晶硅材料的选择。镜面运行机构开环驱动的机械倾斜位置精度在每轴上至少14位(16384点)。对于大多数设备，每个轴上的机械倾斜范围为-5°到+5°，这种倾斜分辨率在0.6毫米或10微弧度内。一系列的驱动电压对应点对点扫描的一系列角度。Mirrorcle技术公司(MTI)的设备可以在非常宽的带宽内工作，从直流(它们在恒定电压下保持位置，设备功耗几乎为零)到几千赫兹。这种快速和宽带能力允许几乎任意的波形，如矢量图形，匀速线扫描，点对点步进扫描，目标跟踪等。图1 Mirrorcle专利的无框架两轴扫描驱动器的示例示意图（该驱动器基于四个静电双向旋转器，通过特殊的硅支架连接）多个授予的专利描述了专有的无平衡环设计方法和独特的专有多级光束制造方法，用于从单晶硅单片创建一个完整的驱动器。无框架设计的一个主要优点是能够在两个轴上以相同的速度控制光束或图像。一个具有0.8 mm直径镜的典型装置的倾斜角从-6°到+6°，非谐振光束转向超过1000 rad/s，在两个轴上的第yi谐振频率都在3.6 kHz以上。当开环驱动专用输入整形滤波器时，c) 第三种模式为共振模式。在这种情况下，两个轴都利用窄的高增益共振来获得大的偏转角和相对低的电压。运动被限制在窄带宽的正弦轨迹中，其相位滞后于外加电压。由于谐振模式可以在蕞高增益点的几个百分点以内获得，因此没有必要在准确的谐振峰值处驱动装置。由此产生的二维运动描述了圆、椭圆和各种高阶李萨如模式，并且可以以某种速率调制。当设计为点对点模式的器件在共振附近或共振处被驱动时，它们可能会超过安全工作角度。因此，在共振附近或共振处进行操作时，电压要明显降低，而且要格外小心。图2.使用Mirrorcle MEMS镜的三种例子（(a)点对点扫描模式(准静态)两轴上激光在每个角度都停下,然后走到下一个角度,(b)共振扫描模式在x轴上(正弦运动光束)和准静态轴,(c)两轴共振扫描模式，为二维共振李萨如模式。所有的图像都是用连续波激光使用同一个Mirrorcle MEMS镜拍摄的）模块化设计MIRRORCLE驱动器有固定的模块化设计方法。每个运行机构都可以使用任意长度的静电转子、任意刚性连杆和任意位置的机械旋转变压器。此外，该装置由较多种镜面直径。无二维框架设计的概念示意图如图1所示。由于这种模块化，设备很容易根据特定的应用程序需求进行定制。根据硅模具的可用面积/尺寸(在一些应用中，如生物医学成像的尺寸受成像设备规格的限制)，可以设计适当尺寸的驱动器，在允许的参数空间内获得蕞大的性能。由于这种设计的灵活性和广泛的应用需要波束转向，具有广泛不同的规格，MIRRORCLE提供多种类型的无框架两轴执行器设计。拥有超过20代主要的设计和制造产品，多个子代的设计调整为特定的客户或一套规格，完整的工作设计清单有超过100种设备类型。这些设备类型中的大多数在研发数量上都是可用的，为我们的客户提供了快速找到应用程序开发的蕞佳参数。设备运行速度与镜片大小的关系由于惯性增加，镜片直径较大的设备速度也相应较慢。圆形镜片的惯量与半径的四次方成正比，因此，随着反射镜尺寸的增加，速度会再次降低。这是一个非常粗略的估计，但许多其他参数影响实际性能，特别是模具尺寸和角度摆动。例如，将直径0.8mm的集成镜片与直径2.0mm的集成镜片进行比较，两者都具有相同的硅模具尺寸，并且都具有非常相似的机械端面/倾斜角(-5°到+5°)。0.8mm器件的第yi共振频率为~6kHz，而2.0mm器件的第yi共振频率为~1.3kHz。图3.两个器件的电压与角度(静态响应)和小信号(频率)响应图（上面为集成0.8mm镜的A7M8.1设备，以下为集成2.0mm镜的A7M20.1设备）蕞优的驱动器尺寸MIRRORCLE已经设计和制造了超过100种不同的设备类型。对关键性能规格有很大影响的一个非常重要的设计参数是驱动器(硅芯片)的尺寸。更大的驱动器可以提供更高的力和扭矩，以更快的速度驱动更大的镜子，但也需要更多的生产成本和更大的包装。小的驱动器适合小尺寸的镜子，因为驱动器本身也有较小的惯性。目前设计分为3种尺寸:1) 4.23mm x 4.23mm 2) 5.20mm x 5.20mm3) 7.25mm x 7.25mm重要的是查看每个特定的设计，以确定与特定应用程序的适配。一般来说，直径等于或大于3mm的镜子，应与尺寸#2或#3一起使用，以获得蕞佳性能，而直径等于或小于2.0mm的镜子应与尺寸#1或#2一起使用。关于昊量光电昊量光电 您的光电超市！昊量光电作为Mirrorcle在中国区的总代理，可给客户提供更全的产品、更低的价格、更短的货期以及优良的服务。上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近日，中国科学技术大学侯建国院士领衔的单分子科学团队的董振超研究组与罗毅研究组，在单分子拉曼成像领域取得重大进展，将空间分辨率推向新极限，实现了埃级单化学键分辨的分子内各种振动模式的实空间成像，并提出了一种全新的分子化学结构重构技术——扫描拉曼埃分辨显微术（Scanning Raman Picoscopy，SRP）。该成果于2019年11月8日在《国家科学评论》上在线发表研究论文“Visually Constructing the Chemical Structure of a Single Molecule by Scanning Raman Picoscopy”。 br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/1c99e193-5263-4cb7-b135-48cb65706eae.jpg" title=" 图片2.png" alt=" 图片2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 精确确定分子的化学结构对于任何一个分子相关领域都具有至关重要的意义，是深刻理解分子的化学、物理、生物等性质和功能的关键。扫描隧道显微镜和原子力显微镜具有在实空间对单分子骨架进行成像的杰出能力，但这些技术通常缺乏精确确定单分子结构所必须的化学信息。拉曼散射光谱中包含了丰富的分子振动结构信息，不同化学基团的拉曼光谱的谱形特征各不相同，因此拉曼光谱可以作为分子化学基团的“指纹”识别工具，但常规拉曼成像技术达不到扫描针尖技术所具有的的超高空间分辨率。因此，将二者结合发展起来的针尖增强拉曼光谱技术（TERS），可以克服各自技术的缺陷，融合两种技术的优势，为实现单分子化学结构的确定提供了可能。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2013年，由侯建国院士领衔的单分子科学团队首次展示了亚纳米分辨的单分子拉曼成像技术 [Nature 498, 82 (2013)]，将具有化学识别能力的空间分辨率提高到了一个纳米以下（~5埃），此项突破性成果已被国际同行引用八百多次。在此基础上，研究者们一方面探索单分子拉曼成像技术空间分辨率的极限，另一方面思考如何充分发挥这项技术的独特优势。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 最近，该团队通过改进低温（液氦）超高真空针尖增强拉曼光谱系统和精细调控针尖尖端高度局域的等离激元场，将空间分辨率提高到了1.5埃的埃级单个化学键识别水平，在实空间获得了分子各种本征振动模式完整的空间成像图案，并发现和观察到了分子对称和反对称振动模式中显著不同的干涉效应。 span style=" text-indent: 2em " 更为重要的是，该团队基于埃级分辨的分子振动模式成像图以及由此揭示的新物理效应，结合化学基团的拉曼指纹数据库，提出了一种可视化构建分子结构的新方法——扫描拉曼埃分辨显微术。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描拉曼埃分辨显微术充分彰显了基于拉曼信号的针尖扫描技术“锋芒毕显”地在实空间精确确定分子化学结构的能力。研究者以单个镁卟啉分子作为模型体系，采用“搭积木”(Lego-like)方式把各个化学基团拼接起来，实现对整个分子化学结构的构建。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 埃级分辨的扫描拉曼显微术所具备的这种解析未知分子化学结构的能力，无疑将引起化学、物理、材料和生物等领域科研人员的广泛兴趣，催生这一领域的大量相关研究。可以预见，通过与人工智能、机器学习相结合，SRP有望发展成为一种成熟和通用的技术，将为在单个化学键尺度上确定单分子的化学结构、原位研究表面物理化学过程和表面催化反应等提供新的手段，也为生物分子的高分辨成像和结构确定提供了新的思路。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 338px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/47c007ae-9907-4795-aaad-fd122b1fdc5f.jpg" title=" 5ed3bc27-97c4-4eec-bd3d-158345f6ee72.png" alt=" 5ed3bc27-97c4-4eec-bd3d-158345f6ee72.png" width=" 600" height=" 338" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 扫描拉曼埃分辨显微术的艺术化效果图 /strong /p p style=" text-align: justify " 图片说明：高度局域化的等离激元电磁场会显著增强针尖下方单个分子内部局域化学基团的拉曼散射信号。将不同化学基团简正振动模式对应的拉曼成像图样进行合并，就可以采用类似“堆积木”的方式将各个化学基团拼接起来，构建出完整的分子化学结构。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 文章链接： /span a href=" https://academic.oup.com/nsr/article/6/6/1169/5614536" target=" _self" span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong span style=" text-indent: 2em " Visually Constructing the Chemical Structure of a Single Molecule by Scanning Raman Picoscopy /span /strong /span /a /p

Hello，好久不见距离上次更新已有时日，这段时间小编没密集更新是因为知道大家在忙着立新年flag！但2018年的计划一定不能少的是跟随tescan电镜学堂持续输入电镜知识，稳定输出科研成果！ 这里是TESCAN电镜学堂第7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！第二节 特殊试样的处理对于一些特殊的试样，除了常规制样方法外，可能还需要一定的特殊处理。§1. 金相试样金相试样要经过严格的抛光程序，为了在电镜下观察能有更好的衬度，需要进行一定的腐蚀处理。不同的金属需要不同的腐蚀剂以及腐蚀时间，这需要去慢慢摸索。腐蚀不能过度，否则表面会有太多的腐蚀坑，此外，腐蚀剂要清洗干净。§2. 生物试样对于生物样品，为了保证在电镜样品室的高真空下不发生变形而保持原貌，需要对试样进行一系列的处理，需要经过清洗、固定、脱水、干燥等步骤。① 清洗：试样取材好后可用生理盐水或缓冲液清洗，或用5%的苏打水清洗；用超声震荡或酶消化的方法进行处理。② 固定：常用戊二醛及锇酸双固定。③ 脱水：样品经漂洗后用逐级增高浓度的酒精或丙酮脱水，然后进入中间液，一般用醋酸异戊酯作中间液。④ 干燥：可用空气干燥法、临界点干燥、冷冻干燥等方法。§3. 石墨烯试样石墨烯是近年特别火热的样品，不过利用扫描电镜进行石墨烯的观察需要一定的技巧，否则难以有很好的说服力。理论上石墨烯厚度非常小，在扫描电镜下难以有很好的衬度。而那些铺展的很平整，却有着很好的明暗衬度的试样，本人觉得只能算是石墨薄片而不能算石墨烯。扫描电镜分辨率还不足以观察到石墨烯的碳原子结构，也没有探测器能证明其碳结构，不过扫描电镜可以定性判断其膜层的厚薄，当然这需要特殊的制样。我们可先对硅片这种平整基底镀上一层较厚的金膜，然后将石墨烯分散镀金硅片上。我们对镀金的形貌有着非常清晰的认识，如果表面有一层石墨烯的话，金膜就会像蒙了一层纱一样。石墨烯膜层越薄，金颗粒越清楚；反之如果金颗粒越不清楚，则膜层越厚；当完全看不见金颗粒时，则膜层已经相当厚，完全不算是石墨烯了，这点可以通过蒙特卡罗模拟来得到印证。之所以选择先镀金，就是让被覆盖的与未被覆盖的区域进行一个对比，这样可以定性判断石墨烯的膜厚。图4-9 石墨烯分散在硅片和镀金硅片上的对比如图4-9，左边四张图片是石墨烯直接分散在硅片上，因为没有参照物，只能判断出不同区域的厚薄，而这些厚薄是否能达到石墨烯要求的水准则难以判断；而右边六张图片是分散在镀金硅片上的图片，我们很容易通过与空白处金颗粒的对比来大致判断其膜层厚度是否符合石墨烯的要求。第三节 试样的放置问题 试样在放入电镜室中需要满足一定的几何条件。首先，一次性放置多个样品时，尽量保持高度一致。遇到高度不等的情况，可以将较矮的样品放置在加高台上，如图4-10。将不同高度的样品垫平。 图4-10gm-163-r样品台其次，样品如果表面凹凸不平，如断口材料或楔形样品，在放置样品的时候尽量将要观察的区域的朝着eds或etd的方向，避免在电镜观察时，因为观察面背向探测器而有强烈的阴影或者没有eds信号。还有，对于截面样品观察，有时候并非在90度的绝对垂直下效果最好。特别是对于一些膜面质量不是很好有点撕裂的薄膜，有时候倾转一点的角度，在非正入射的条件下有更好的立体感和景深，有时候更能观察到膜面和基体的结合情况。不过在进行测量的时候要记住需要进行倾斜修正。如图4-11上图，在正90度下虽然能观察到膜面，但是膜面质量的好坏及整体情况却无法判断，而在70度下则能看出膜层的整体情况。将倍数放大后，也可看到70度下有更好的景深和立体感，也更有助于进行膜面和基底结合的判断。 图4-11 膜的截面在90度和70度倾转下的对比再如图4-12，试样为两层同样成分的薄膜，如果在正90度下进行观察，膜之间的界线很不明显，而如果旋转到55度，可以发现膜在断裂过程中有发生“错位”地方，这个角度的观察使得对膜层的观察更加清楚。图4-12 双层膜的截面在90度和55度倾转下的对比特别是一些半导体的截面样品，时常都是先在非正入射的情况下进行观察，再转到90度的情况下进行测量。?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】截面样品观察，是否一定是在90°的绝对垂直下效果最好，为什么？（快去留言区回答问题领取奖品吧→）简介《扫描电子显微镜及微区分析技术》是由业内资深的技术专家李威老师（原上海交通大学扫描电镜专家，现任TESCAN技术专家）、焦汇胜博士（英国伯明翰大学材料科学博士，现任TESCAN技术专家）、李香庭教授（电子探针领域专家，兼任全国微束分析标委会委员、上海电镜学会理事）编著，并于2015年由东北师范大学出版社出版发行。本书编者都是非常资深的电镜工作者，在科研领域工作多年，李香庭教授在电子探针领域有几十年的工作经验，对扫描电子显微镜、能谱和波谱分析都有很深的造诣，本教材从实战的角度出发编写，希望能够帮助到广大电镜工作者，特别是广泛的TESCAN客户。这里插播一条重要消息： TESCAN服务热线 400-821-5286 开通“应用”和“维修”两条专线啦！按照语音提示呼入帮你更快找到想要找的人 ↓ 往期课程，请关注“TESCAN公司”微信公众号查看：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) - 荷电效应电镜学堂丨扫描电子显微镜的结构(一) - 电子光学系统电镜学堂丨扫描电子显微镜的结构(二) - 探测器系统电镜学堂丨扫描电子显微镜样品要求及制备 (一) - 常规样品制备统

1000亿质子数量刷新世界纪录 　　据英国广播公司(BBC)6月29日(北京时间)报道，位于法国与瑞士交界处的世界最高能级粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)，近日完成了每秒1万次的粒子对撞实验，刷新了单位时间内对撞质子数的世界纪录，而每一束多达1000亿个质子的数量，同时创造了对撞质子数的新世界纪录。 　　在过去数月内，欧洲核子物理研究中心(CERN)研究团队极为缓慢地逐步提高着LHC内质子束的能量与强度，终于在近日使两束质子束完成了每秒1万次的粒子对撞实验。这是LHC首次达到了设计时所预期的工作强度——即运行于环形隧道中的粒子数量达到物理学家所计划的数量，因为每秒1万次的粒子对撞实验意味着，每一束要多达1000亿个质子，其同时创造了对撞质子数量的新世界纪录。 　　CERN的顶级理论物理学家之一约翰埃利斯博士表示，质子拥有夸克粒子及其他更小粒子，性质相当复杂，也因此质子的碰撞“才有看头”，而实现的对撞次数越多，就越接近超对称性、暗物质以及物理界翘首以盼的“上帝粒子”——希格斯玻色子，以此达到一个物理学新领域。 　　刚活动完“筋骨”的LHC似乎正要大展抱负。近一年来，世界第二强大的对撞机、美国费米国家实验室中的万亿电子伏特加速器在LHC的休整期间内屡立奇功、风头正劲，但LHC项目运行组负责人迈克拉蒙特却没把它放在眼里，“再过两年我们会让费米国家实验室失业。” 　　虽然忍气吞声已久，但LHC的团队人员这次小心行事，只因这个庞大的仪器实在颇“脆弱”，稍有意外或操作不慎它就会宣布罢工。自2008年9月正式启动以来，LHC已频频“抱恙”，其“病因”包括液氦泄漏、磁铁损坏、冷却重启，更有甚者，一只路过的飞鸟掉下的面包屑正好落到机器裸露在室外的部分，导致加速器部分过热而自动关闭了些时日。 　　对于这个经常需要休养生息的矜贵家伙，伟大的科学家们亦只能看它脸色，毕竟它将呈上一场前所未见的科学盛宴。人们已耗了太久来等它开席，而今向预期目标的一步步冲击让希望重现：LHC，将揭开一个前所未见的科学世界的帷幕。

p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " 施普林格· 自然旗下专业学术期刊《自然-结构和分子生物学》最新发表一篇病毒学研究论文称，通过对新型冠状病毒(SARS-CoV-2)及其近缘蝙蝠病毒RaTG13的刺突糖蛋白 strong (刺突糖蛋白可以让病毒与细胞结合并进入细胞) /strong 结构进行比较研究，为进一步了解新冠病毒刺突的演化过程提供了信息，这对疫苗设计或具借鉴意义。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 413px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/b316467b-3f03-46b6-b0df-d15b9cd8871f.jpg" title=" 111.png" alt=" 111.png" width=" 600" height=" 413" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 0em " 　　该论文指，研究人员认为蝙蝠冠状病毒可能是新冠病毒的演化前体，此前研究发现蝙蝠病毒RaTG13与新冠病毒的亲缘关系是已知关系中最近的。不过，尚不清楚新冠病毒如何演化到可以感染人类，也不清楚它是通过某个中间宿主还是直接传播给了人类。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 0em " 　　论文通讯作者、英国伦敦弗朗西斯· 克里克研究所病毒学研究专家Antoni Wrobel和Donald Benton及其同事，通过 strong 比较新冠病毒 /strong 和 strong RaTG13的刺突糖蛋白 /strong 发现， strong 两者虽然结构相似 /strong ， strong 但新冠病毒刺突糖蛋白的形式更稳定，与人受体蛋白ACE2的亲和力要高出1000倍左右。 /strong /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 0em " 　　他们还发现新冠病毒刺突上的 strong 弗林蛋白酶切位点可能对病毒有利 /strong ，因为 strong 它可能会促进病毒与细胞上受体的结合。 /strong 基于这些观察结果， strong 论文作者认为与RaTG13相似的蝙蝠病毒不太可能感染人类细胞，这也支持了新冠病毒是不同冠状病毒基因组重组后演化而来的理论。 /strong /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 0em " 　　论文作者指出，他们进行研究的新冠病毒刺突糖蛋白分辨率高，几近完整，比之前报道的结构有更多的外部环(loop)，这对于疫苗研发设计或许具有重要意义。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " strong 关于刺突糖蛋白（spike glycoprotein） /strong /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " 刺突即病毒包膜的糖蛋白。有些病毒除了具有包膜外，还有包膜突起。病毒包膜突起的化学本质多为糖蛋白，其功能各不相同。有的是病毒粒子的吸附蛋白，与病毒的吸附有关；有的是病毒的融合蛋白，可以促进病毒包膜与细胞膜融合，与病毒的侵入有关。 /p p style=" text-align: justify line-height: 1.75em text-indent: 2em " 关于论文《SARS-CoV-2 and bat RaTG13 spike glycoproteinstructures inform on virus evolution andfurin-cleavage effects》，点击附件了解更多。 /p p style=" line-height: 16px " img style=" vertical-align: middle margin-right: 2px " src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif" / a style=" font-size:12px color:#0066cc " href=" https://img1.17img.cn/17img/files/202007/attachment/5b4a8287-977a-42ff-8b2d-858c8fe5345c.pdf" title=" SARS-CoV-2 and bat RaTG13 spike glycoprotein.pdf" SARS-CoV-2 and bat RaTG13 spike glycoprotein.pdf /a /p p br/ /p

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

耶鲁医学院神经生物学和精神病学教授Joy Hirsch博士 在生命科学的所有挑战中，对大脑的了解是难中之最。大脑是人体最复杂的器官，拥有超过1千亿个神经元和其他细胞，形成了超过100兆个连接。这些连接由多种神经化学因子调节，这些因子跨越空间维度，从分子开始并发育到细胞、循环、系统、并最终导致包括认知过程、情绪、感知、记忆和目标导向行为。从出生到生命终结的人类发育所有阶段的大脑疾病在世界范围内的流行，导致了严重的医学、政治、经济、法律和生活质量问题。无论如何，在健康和疾病领域，大脑仍是一项科学前沿问题。 不过，这种广泛而未被满足的医疗需求的紧迫性再加上神经系统科学领域的近期进展已经激发了这样一个充满希望的愿景：对于大脑的全面理解是一个可以实现的目标。在美国，这一愿景最近已经集中到了一项被称为BRAIN（通过推进创新神经科学技术来进行大脑研究）倡议的行动计划上。此项倡议于2013年4月2日由美国总统巴拉克奥巴马（Barack Obama）公布，他宣布“加速对能够让研究人员生成显示设想速度下个体脑细胞与复杂神经回路间互相作用的大脑动态图片的新技术的开发和应用”是一项巨大挑战（The White House，2013年）。随后，国立卫生研究院（NIH）制定了一项10年计划，用以实现加速技术开发以便获得关于神经系统在健康和疾病中所起到功能的基础见解这一主要目标。一开始，BRAIN倡议的终点是大脑中的神经回路，包括组成细胞的表征、突触连接、以及行为相关活动的动态集合。这一总体目标横跨多个研究领域，从管理短程细胞回路的分子和细胞过程到由人类神经成像观察到的管理复杂行为的远程流程。行动过程人类大脑成像 针对这一倡议的一个主要目标包括现有技术的改善以及用于大脑机制及行为之间关系探索和建模的全新技术的开发。主要采用核磁共振成像（MRI）和诸如脑磁图描记术（MEG）及脑电图描记术（EEG）等电磁技术的现有脑成像技术，是正常及病理条件下人类大脑研究的基础。这些技术对一个重点为功能性脑活动与认知及行为之间相关性的神经系统科学主要分支做出了大量贡献。尤其是大脑成像技术的爆发式成长，实现了对于人类语言、记忆、决策制定、视觉和听觉过程、情绪、学习及社交互动等复杂认知行为相关的专门神经过程的操作性了解。 总之，这些系统的神经学和生理学组成部分1) 局限于特定的大脑区域和接收及传输信息的短程神经回路，并且2) 通过涉及的大脑区域之间的远程途径相互连接。因此，出现了两大大脑组织原则。首先是隔离原则，大脑特定区域专门用于特定的任务和处理；第二是互动原理，在特定任务需求下大脑中共同有效区是相互连接的。例如，在人类语言系统中，位于左颞上回的一个通常被称为威尔尼克语言区（Wernicke’s area）的区域，专门用于语言接收功能（理解并解读说出的语句）。此外，位于左额下回的一个通常被称为布鲁卡语言区（Broca’s Area）的区域专门用于产生语言功能（产生语音）。 这两种专用大脑区域的复合体通过广为人知的途径相互连接，包括弓状纤维束和用于传输了解语言并用于说话的过程相关当地信息的弓形钩突。其他被广泛认可为和记忆及情绪有关的大脑区域，在特定任务过程中和语言系统功能性连接。语言相关操作过程中这些互动区域之间的动态关系，已经采用当代神经成像技术进行了广泛研究。技术进步 主要由于采用磁共振成像（MRI）技术研究大脑过程的限制，主流神经成像技术被局限于单个个体的研究。在扫描仪环境下，两个个体之间的自然人际互动是不可能的。不过，实时交流涉及语言和非言语交流，包括目光接触，动态面部表情和反应手势。虽然涉及两个个体之间动态交流的互动社会行为是人类社会化的一个基本方面，但这些隐含的沟通线索不会出现在仅包含一个个体的扫描环境中。主要是由于这些技术的局限性，导致人类对调节和调制自然人际互动和交流的潜在神经回路知之甚少。因此，具有社交互动相关潜在深刻缺陷的神经病（例如孤独症谱系障碍、精神分裂症、焦虑症和抑郁症）的神经生理学机制仍无法确定。用于生态学上有效的条件下两个个体间交流过程中大脑成像的新技术的开发，为在传统神经成像中收集的信息不足的大型临床全体的需求的解决提供了一个特别有影响力的机会。近红外光谱法（NIRS）的基础性新角色 一种新兴的神经成像技术——功能性近红外光谱法（fNIRS）采用了固定在头戴帽上的光极，并且适合在自然情况下用于多位受试者而且不受头部移动影响。和MRI一样，NIRS能够在无离子化造成的毒性的情况下，实现对个体受试者运作中神经系统的观察。此项技术利用了活跃神经组织回路氧合的血液比例比非活跃神经组织更大这一生理学原理的优势。在这一过程中局部微脉管系统内脱氧血红蛋白（deOxyHb）的顺磁性作用降低。被称为血氧水平依赖性（BOLD）信号（Ogawa等人，1990年）的MRI中信号放大是由于deOxyHb比例降低以及由此导致的顺磁性作用减少。BOLD信号也是利用光谱吸收（J?bsis，1977年）通过NIRS测定的，这种方法能够区分氧合血红蛋白、OxyHb和deOxyHb信号。脉冲激光（采用岛津NIRS系统）发射三种波长的光，而检测器则测量氧合血红蛋白（OxyHb）和脱氧血红蛋白（deOxyHb）浓度的变化。对于每个通道，测量在780nm、805nm和830nm下的近红外光吸光度，并根据改良朗伯-比尔定律（Beer-Lambert Law）分别换算为相应的deOxyHb、总Hb（HbT）和OxyHb（Matcher & Cooper，1994年）（图1）。 图1. 脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白吸收光谱这些函数显示了OxyHb和deOxyHb在780nm及830nm波长处的最大吸光度差异。大脑血液中的氧浓度影响着反射的光波长。改良朗伯-比尔定律被用于换算对应于deOxyHb（780nm）、总血红蛋白（805nm）和OxyHb（830nm）浓度变化的三个波长下的光衰减直接测量结果。 Shimadzu Corporation（日本东京）是一家fNIRS系统的领先制造商。图2显示了专门用于超高扫描的岛津LABNIRS配置，可为参与互动任务的两个个体同时获取信号。这种特殊系统可利用配备场景及瞳孔摄像头的SMI镜片实现实时NIRS信号的获取及眼球追踪采集。在此示例中，每顶帽子都包含42个通道，并为每位受试者分为两个半球。帽子配置是灵活性的，可以根据实验目的修改。NIRS信号的获取速率范围为10至33毫秒，空间分辨率为约3厘米。这种时间分辨率非常适合大脑内和大脑间活跃区域连接性的测量，不过和fMRI相比空间分辨率方面相对有所损失。 fMRI和fNIRS信号都反映出了大脑血流和大脑血氧饱和度的变化，而这些和潜在神经活动关联。后者已经由Eggebrecht及其同事（Eggebrecht等，2012年）最近在健康志愿者的视觉刺激过程中得到证实。fMRI BOLD和deOxyHb及OxyHb之间高度的正相关性目前已经得到很好证实（Sato等人，2013年；Scholkmann等人，2014年）。 在单个受试者、单次运行和单个光极的大拇指敲击任务中获得的“原始”fNIRS信号显示，同时获得了对任务相关时间系列作出响应的OxyHb和deOxyHb信号（图3）。注意OxyHb和deOxyHb信号之间的反相关性，和理论预期一致。由于和神经（而非心血管）事件的已知相关性，deOxyHb信号预期将是和fMRI BOLD信号最紧密相关的信号（Franceschini等人，2006年） 图2. 耶鲁大学医学院大脑功能实验室的fNIRS系统（LABNIRS，ShimadzuCorp.）。采用LABNIRS系统的参与者以SMI（ETG-2）眼部追踪镜片显示。单个受试者/单个通道/单个位置 图3显示了在不采用岛津LABNIRS系统（白色箭头）进行滤波的单次运行、单个受试者、单个通道手指大拇指敲击任务中，OxyHb（红色）和deOxyHb（蓝色）信号之间的反相关性。大脑覆盖最优的帽子设计 两位受试者相应大脑半球上的光极放置如图4所示。表1中包含了每个通道解剖学位置的示例（单个受试者），采用现行蒙特利尔神经学研究所系统（Montreal Neurological Institute）以标准解剖学坐标表示（ICBM152，Mazziota等人，2001年）。由于NIRS不会和MRI一样提供结构信息，使用标准脑图谱将通道位置与已知解剖结构相关联。 在两位受试者身上，光极被放置在相似的头部位置上，以便获得来自几乎相应脑区的皮质信号。探针被放置在每位受试者的头部，和被定义为从鼻根通过Cz到枕骨隆突的中线对齐。探针的位置以10-20国际坐标系统（Jasper，1958年）为基础，可提供与皮质解剖结构之间的准确关系（Koessler等人，2009年）。诸如PATRIOT Polhemus（Colchester，VT）等3D磁数字化仪通常被用于识别光极位置从而识别每位受试者的通道位置，根据受试者头骨的形状和尺寸进行标准化（Singh等人，2003年）。除了个体光极的位置之外，还记录了头部解剖学标志的三维坐标（Okamoto等人，2004年）。这些坐标被用于估计每个通道的位置，由发射器-检测器光极对采用比如NIRS-SPM （http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）（一种基于MATLAB的应用）等标准软件包进行定义。继续所有渠道。表1 通道为止MNI坐标示例通道几何中心位置：MNI坐标 图4两个脑半球的通道分布 两个或以上个体的新神经系统科学 两人或以上个体间互动的近期研究已经证实了NIRS技术的功效，目前正引领着一种个体间自然交流的新神经系统科学之路（Babiloni和Astolfi，2014年；Scholkmann等人，2013年）。技术、计算算法和实验范式的突破，为社会大脑理论框架开发、以及通常社交功能受损的多种精神疾病和神经疾病的治疗的未来进展保证了一个质的飞跃。一种新的神经系统科学的新型基础，源于用以观察特定功能相关大脑间同步的高级计算方法。例如，已经采用小波分析测量了某项计算机任务合作过程中额叶皮质信号的一致性，并且显示了在同一个任务上进行竞争的受试者之间的一致性更高，表明了一种对合作特定的人际关系敏感的神经生理学底物（Cui等人，2013年）。在一项采用四个受试者群组同步记录的方法进行的合作性文字游戏中报告了相似的额极结果（Nozawa等人，2016年）。采用左前额和顶叶脑区同步NIRS记录的方法，对群组中领导者和追随者的出现进行了研究。研究发现揭露了团队领导者的出现，与领导者和追随者之间神经同步相对于追随者之间同步的增加相关（Jiang等人，2015年）。这些发现表明，未来可采用超高扫描方法和NIRS来了解领导能力的神经学机制。面对面交流中观察到的大脑间左半球神经同步相对于背对背交流中同步的增加表明面部表情为人际交流提供了特殊的神经信号，并且为将生动面部表情作为自然个体间交流的基础组成部分的研究指明了道路（Jiang等人，2012年）。参与某项手指敲击模仿人物的两个大脑的运动前区的同步，大于以自身步调进行的控制任务中的同步（Holper等人，2012年）。目光接触也可以增加大脑之间的一致性（Hirsch等人，2017年）。其他示例包括合作性按按钮（Funane等人，2011年）和正回任务（Dommer等人，2012年）。这些研究发现都为关于大脑间作用特定于某些神经区域、以及在不同人际交流条件下一致性出现增加提供了证据。这些基础性发现是记录基于NIRS的新型超高扫描技术潜在重要性的早期切入点，并且前进的轨迹正在以非常快的速度移动。当两人互相对话时两个大脑会发生什么？ 在我们对健康成人配对组之间面对面交流过程中进行的大脑间同步互动早期研究中，在15秒的回合内关于对话和倾听对象的画面交替出现。这些回合是结构化的，并且决定了讲话和倾听的顺序。对受试者配对组在独白/对话和面对面/阻挡条件下获得的信号的神经活动进行了比较。三分钟的运行时间被分为十二个15秒长的回合。此处假设与独白相比，在对话过程中讲话及倾听相关的脑区中大脑内和大脑间同步将增加。对于每个回合，监视器上将显示某个对象的单独照片并由每位受试者查看。任务在面对面交流条件下以及面部被阻隔的条件下（即受试者无法看到他们的搭档）进行。结构化独白任务：在第一个示例中，受试者1识别了图片对象并提供了和对象相关的口头叙述。受试者2进行了倾听但并未回应。第二个回合采用了一个新的图片。受试者2说出了对象的名字并进行了口头叙述，而受试者1则进行了倾听。这种讲话和倾听的交换持续了3分钟，如图5所示。结构化对话任务：除了讲话的人对先前讲话人叙述进行了回应之外，结构化对话任务和结构化独白任务是相同的。预期是对话条件将揭露面对面条件下由于动态互动强度变化而到导致的语言系统的上调。 图5. 独白和对话范式 图6. 单独通道的fNIRS信号：通道12背外侧前额叶皮层（DLPFC，顶行）和通道18额极皮质（底行）显示了讲话和倾听过程中来自两位互动受试者的同源位置S1和S2的反相关信号。图片显示了OxyHb（中列）和deOxyHb（右列）的信号平均值并证实了配对受试者之间对应于角色变换（倾听和说话）的预期反相关性、以及OxyHb和deOxyHb信号之间的反相关性。 图6展示了两位受试者源自对讲话和倾听敏感的脑区S1和S2的信号之间的反相关性。和fNIRS信号的预期相同，每位受试者每个通道内的deOxyHb和OxyHb信号反相关（详见上文吸收光谱和示例）。对话过程中大脑内功能连接性大于独白期间：采用常规线性模型和心理生理互动（PPI）分析技术。 旨在了解传统人物相关、单个大脑功能连接性作用的分析，证实了面对面互动中对话的神经显著性。大脑偏远区域间功能连接性的测量表明，和独白相比在对话过程中同步会增加。尤其是在一项面部敏感性大脑区域梭状回（Kanwisher等人，1997年）被选定为重点区域的心理生理学互动（PPI）（Friston等人，1997年）的分析中，证实了面对面目光下对话可以增强威尔尼克语言区和布鲁卡语言区之间神经共变的强度（图7）。研究发现证实了对面对面过程中布鲁卡语言区和威尔尼克语言区间互动性增加的规范性语言系统的预期。对话过程中大脑间一致性大于独白过程：旨在研究大脑间互动的大脑间一致性（采用小波比较）。 根据内部（大脑内）功能连接性研究发现预计，这些区域在面对面条件下也会产生大脑间的共鸣。根据在每个通道获得的分级信号的小波核心，为对话（红色）和独白（蓝色）条件下的大脑间一致性（图8A）进行了绘图。对于两个大脑间大脑区域所有可行配对都以不偏不倚的方式进行了考虑。仅在对话和独白条件下发现了布鲁卡-威尔尼克语言区配对的核心范围内约6.34秒的大脑间一致性的显著差异（x轴）。语言产生区域（布鲁卡语言区）和语言接收区域（威尔尼克语言区）推定功能之间的大脑间一致性和这些研究发现一致，并且和以当前对这些区域的了解为基础的预期结果一致（图8B）（Jiang等人，2012年）。 图7. 在双方面对面目光下，对话条件下的大脑内功能连接性（PPI）大于独白条件下。依据是梭状区（绿色），连接区域（p ≤ 0.05）为布鲁卡区（-55, 20, 16）和威尔尼克区（-48, -36, 40）deOxyHb信号。（Hirsch, J., Noah, A., Zhang, X., Yahil, S., Lapborisuth, P., & Biriotti, M.（2014年10月）。背外侧前额叶皮层内专用于人际交流的神经专区：一项NIRS研究。神经系统科学协会年度会议上的演讲，美国伊利诺斯州芝加哥。） 这些研究表明了采用fNIRS和超高扫描技术研究互动人脑间动态关系的潜在未来方向。此外，语言超高扫描研究记录了诸如语言系统组分等广为人知的功能性神经解剖结构是可以采用fNIRS观察到的，而且两个个体间大脑一致性和同步的其他特征可以被作为新型探索方向进行研究，以便对作为社交互动神经事件基础的未知问题进行表征。这些研究还证实了光极覆盖范围可涵盖整个头部表面的技术的优势（Zhang等人，2016；Zhang等人，2017年；Dravida等人，2017年）。由于神经系统依赖于多个区域之间的信号合作（整体性原则），最成功的NIRS技术将取决于整个大脑的大脑功能采样。潜在获益包括可实现人际交往和相互交往过程中涉及的神经组织原则的方法及技术的标志性突破。进一步的研究可采用这些新的技术来进一步了解交流障碍的神经学基础，以及发育障碍中的社交能力障碍的神经学基础是如何偏离正常发育基础的。 之后我们应该怎么做？ 功能性NIRS是一种正在快速成长的神经成像技术，在过去的20年间每3.5年相关著作数量就会翻一倍（Boas等人，2014年），且目前的增长轨迹呈指数型。主要开发领域包括神经发育、感知和认知、运动控制、以及精神疾病及神经疾病和治疗等传统神经系统科学主流领域中应用的仪器、分析方法、以及实验程序优化。神经反馈（Lapborisuth等人，2017年）和成人冲突认知神经系统科学（Noah等人，2017年）的近期应用展现了这些新的目录。不过，fNIRS的主要优势和自然环境中信号获取相关，而不受到高磁场以及限制头部运动及交流的不适成像条件带来的局限性的限制。这些优势让fNIRS成为了神经系统科学领域一种新前沿的潜力领先技术；这一前沿旨在了解社会行为和大脑间人际互动的神经相关性（Pinti等人，2015年；Noah等人，2015年；Hirsch等人，2017年）。旨在实现这一主要进展的各方各面基本已就绪。这一特定最终目标的关键开发优先事项 包括：1) 专注于代表和系统及其他非神经组分区分的信号的神经贡献的信号组分的计算算法（Kirilina等人，2012年； Zhang 等人，2016年）；2) 光极完全覆盖头部以便获取潜在远程神经回路的动态活动；3) 同步EEG、fNIRS、以及眼部追踪综合测量（例如）用于远程大脑机制综合性报告的多模式系统。BRAIN倡议和fNIRS作为主流神经技术兴起的共同发生，催动了专门针对两个或以上个体之间人际互动的未开发神经系统的有效潜力。 图8. 大脑间同步的一致性分析。A. 为独白（蓝线）和对话（红线）条件下威尔尼克及布鲁卡语言区（WA和BA）的deOxyHb fNIRS信号绘制了一致性，表明了和独白相比对话条件下同步性显著更高（p 0.005），并且仅在面对面条件下观察到。研究发现在成对受试者中具有双边意义，并且在目标区域方面无偏倚。B. 这些一致性研究结果仅限于布鲁卡和威尔尼克语言区（群组数据）。（Hirsch, J., Noah, A., Zhang, X., Yahil, S., Lapborisuth, P., & Biriotti, M.（2014年10月）。背外侧前额叶皮层内专用于人际交流的神经专区：一项NIRS研究。神经系统科学协会年度会议上的演讲，美国伊利诺斯州芝加哥。）参考文献Babiloni, F., & Astolfi, L. (2014).Social neuroscience and hyperscanning techniques: past, present and future.Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 44, 76-93.Boas, D. A., Elwell, C. E., Ferrari, M., & Taga, G. (2014).Twenty years of functional near-infrared spectroscopy: Introduction for the special issue.Neuroimage, 85, 1-5.Cui, X., Bryant, D. M., & Reiss, A. L. (2012).NIRS-based hyperscanning reveals increased interpersonal coherence in superior frontal cortex durintion and methodology.Neuroimage, 85, 6-27.Singh, M., Kim, S., & Kim, T. S. (2003).Correlation between BOLD‐fMRI and EEG signal changes in response to visual stimulus frequency in humans.Magnetic Resonance in Medicine, 49(1), 108-114.The White House, Office of the Press Secretary.(2013).Remarks by the President on the BRAIN Initiative and American Innovation [Press release].Retrieved fromhttps://www.whitehouse.gov/the-press-office/2013/04/02/remarks-pr esident-brain-initiative-and-american-innovationZhang, X., Noah, J. A., & Hirsch, J. (2016).Separation of the global and local components in functional near-infrared spectroscopy signals using principal component spatial filtering.Neurophotonics,3(1), 015004-015004.Zhang, X., Noah, J. A., Dravida, S., & Hirsch, J. (2017).Signal processing of functional NIRS data acquired during overt speaking.Neurophotonics, 4(4), 041409. doi: doi:10.1117/1.NPh.4.4.041409

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。交流现场走访第1站，由北京大学分析测试中心电镜平台负责人鞠晶老师，仪器信息网材料物性组执行主编杨厉哲、营销服务中心经理韩永风、郭航等组成的走访项目组走进聚束科技(北京)有限公司（以下简称“聚束科技”）北京总部，聚束科技总经理李帅、销售总监朱悦等接待了走访一行人员。——企业发展进展聚束科技（北京）有限公司成立于2015年，总部位于北京市经济技术开发区，创始和核心技术团队曾在ASML-HMI从事半导体晶圆检测SEM开发，有十余年开发经验。公司是国内集研发、制造、销售及维护为一体的电子束类科学仪器综合服务商。公司自成立以来一直耕耘中国创造，拥有条件非常完善的电子光学研发生产平台，拥有诸多电镜自主知识产权（目前拥有国内外专利70余项，包括国外专利20余项），是国内掌握电镜领域核心科技的高科技公司。2015年，聚束科技将半导体电镜技术引入科学仪器行业，研发出具有自主知识产权的SORRILTM镜筒。2017年，成功研发出具备多倍视频级高速SEM成像能力的单束高通量扫描电镜NavigatorSEM-100。2021年，推出全新机型NavigatorSEM-100plus。聚束科技聚焦单束高通量扫描电镜，通过对成像技术、运动平台、电路控制及智能算法的系统化创新设计，实现了高通量成像，成像速度可达到传统电镜的数十倍以上。高通量（场发射）扫描电子显微镜NavigatorSEM-1002018年，仪器信息网“创新100”项目第1站曾走访了聚束科技，五年来，聚束科技取得了稳定的发展。2019年，聚束科技在BCEIA2019展会上公开发售首款以“高通量”定名的扫描电镜类别，并在面世以来获得业界广泛认可。相关产品先后荣获仪器信息网颁发2018年度中国科学仪器行业“优秀新产品”奖、2019年度“中国分析测试协会科学技术金奖（BCEIA）”、 2020年入围国际仪器行业“R&D 100”大奖评选、2021年度“CISILE 2021自主创新奖”、2021年度中国科学仪器行业“优秀新产品”奖、2021年度“朱良漪分析仪器创新奖”等。——产品技术与市场应用当前，商业化高通量扫描电镜主要通过两种技术路径，一是提高单束电子束成像速度，二是增加电子束数量。聚束科技聚焦于第一路径，在相对大电流下，实现单束SE+BSE成像速度100M像素/秒(10ns 每像素驻留时间)，双通道SE和BSE成像速度最高上限可达400 M像素/秒。相比多束技术路线，单束高通量具有普适性更强（两种成像模式）、性价比高、运行对样品量要求适中等优势，因此获得相对更广的应用场景。企业参观聚束科技单束高通量场发射扫描电镜采用直接电子探测器的技术方案，成功克服了传统SEM技术在速度、精度和样品损伤等方面的局限性，颠覆性地将扫描电镜从传统意义上的纳米“照相机”提升为纳米“摄像机”。同时操作简单，全自动一键换样，7*24小时无人值守运行，全面提升科研效率。目前，聚束科技产品技术已应用在生命科学、材料研究、半导体工业、地质资源等领域。尤其在神经生物学3D重构、材料大面积表面分析、半导体反向工程、纳米技术分析等应用领域有显著优势。如在芯片分析应用中具有拍摄区域全、 刻线更细的优势；在生物和病理分析应用中具有连续切片制样方式、一次性载入SEM、样品可持续保存、随时重复拍摄等优势；在地质油气应用则利用先进显微镜技术与地质学、岩石物理学和石油工程相结合，实现跨尺度、高通量研究页岩气/油储层岩石的孔隙尺度微观结构；在高温合金材料中应用可全面统计分析工程材料样品的均匀性，实现高温合金样品宏观全貌与微观细节间的信息关联、统计不同析出相尺寸和位置分布图等。——国产电镜发展观点短期聚焦高通量场发射扫描电镜，保证盈利能力——李帅表示，聚束科技有常规扫描电镜产线计划，但短期将主要聚焦高通量场发射扫描电镜技术。当前，国产电镜呈“内卷”局面，尤其在常规扫描电镜领域，虽然整体在数量上取得一些成绩，但面临产业链尚未成熟、进口品牌的压力，产品利润较难保障。结合这样的现状和聚束科技的体量现状，公司将目前主要重点放在专注、打磨好已有的高通量场发射扫描电镜技术上，尤其投入在更能解决当下用户痛点的操作软件和交互体验上，加强在此领域的先发优势，进而保障企业的市场盈利能力。我国电镜供应链有待进一步发展——目前，国产电镜利润难保，产品成本相比进口品牌降不下来，主要原因就是供应链不健全。虽然近年来，随着国产电镜的活跃发展，一些核心部件技术得到了显著发展，但针对场发射扫描电镜等稍微高端一些的产品，真空泵等核心部件依旧主要依赖国外供应。作为市场需求数量级较小的科学仪器，很难通过走量摊薄成本，如此，我国电镜产业竞争力的提升还有待供应链的快速发展。合影留念附1：2024年4月，“第三届中国电镜产业化发展论坛”将在苏州举办，现进入论坛内容筹备阶段，为更好解决产业痛点，切实助力产业发展，现向广大网友征集论坛内容建议，欢迎大家积极参与，建议被采用的网友或专家将获得论坛定向邀请函，邀请现场与电镜业界专家、企业精英共议行业发展！扫码填写论坛内容建议或点击链接填写：https://www.wjx.cn/vm/hxJFe0g.aspx#或直接邮件或电话沟通，邮箱：yanglz @instrument.com.cn ，电话（同微信）：15311451191。附2：2023年年底中国电镜产业链系列走访名单走访企业聚束科技惠然科技速普仪器大束科技格微仪器康尔斯特国仪量子祺跃科技雷博科仪屹东光学苏州冠德上海精测纳克微束

一、项目基本情况项目编号：SCZE2022-ZB-1900-001项目名称：核磁共振扫描仪采购方式：公开招标预算金额：10,000,000.00元采购需求：合同包1(1.5T磁共振扫描仪):合同包预算金额：10,000,000.00元合同包最高限价：10,000,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1医用磁共振设备100000001(台)详见采购文件10,000,000.0010,000,000.00本合同包不接受联合体投标合同履行期限：90日历天二、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：合同包1(1.5T磁共振扫描仪)落实政府采购政策需满足的资格要求如下:本项目为非专门面向中小企业的项目3.本项目的特定资格要求：合同包1(1.5T磁共振扫描仪)特定资格要求如下:3.本项目的特定资格要求：3.1、投标人在递交投标文件截止时间前被“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）和中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）上被列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单的，不得参加投标；3.2、投标人参加本项目的合法授权人授权委托书；投标人应授权合法的人员参加投标全过程，其中法定代表人直接参加投标的，须出具法人身份证，并与营业执照上信息一致。法定代表人授权代表参加投标的，须出具法定代表人授权书及授权代表身份证、授权代表本单位证明（养老保险缴纳证明）；具备本采购项目的以下专项资质要求：（1）、投标人为经销商的应出具医疗器械经营许可证或医疗器械经营备案凭证（投标产品须在其经营范围内），投标产品属于医疗设备的提供医疗器械注册证；（2）投标人为制造厂家应出具医疗器械生产许可证或医疗器械生产备案凭证（投标产品须在其生产范围内）、投标产品属于医疗设备的提供医疗器械注册证或医疗器械备案凭证。3.3、投标人不得存在下列情形之一：（1）单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同投标人，不得参加本次采购活动；（2）为本项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得再参加本项目的采购活动；3.4、需向采购代理机构购买招标文件并登记备案，未向采购代理机构购买招标文件并登记备案的投标人均无资格参加投标。三、获取招标文件时间： 2022年09月13日 至 2022年09月21日 ，每天上午 08:00:00 至 12:00:00 ，下午 12:00:00 至 18:00:00 （北京时间,法定节假日除外）地点：西安市高新二路2号山西证券大厦8层招标五部方式：现场获取售价： 500元四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点时间： 2022年10月09日 10时00分00秒 （北京时间）提交投标文件地点：西安市高新二路2号山西证券大厦21层第六会议室开标地点：西安市高新二路2号山西证券大厦21层第六会议室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜注：1、投标人购买招标文件时须携带法定代表人授权委托书及被授权人身份证、授权代表本单位证明（养老保险缴纳证明）。2、各投标人购买招标文件后，按照陕西省财政厅《关于政府采购投标人注册登记有关事项的通知》要求，通过陕西省政府采购网注册登记加入陕西省政府采购投标人库。3、本项目落实政府采购政策：3.1 《关于进一步加大政府采购支持中小企业力度的通知》（财库〔2022〕19号）、《政府采购促进中小企业发展管理办法》（财库〔2020〕46号）、《关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》（财库〔2014〕68号）、《关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》（财库〔2017〕141号）。3.2 财政部、国家发展改革委《关于印发〈节能产品政府采购实施意见〉的通知》（财库〔2004〕185号）、财政部、国家环保总局联合印发《关于环境标志产品政府采购实施的意见》（财库〔2006〕90号）、国务院办公厅《关于建立政府强制采购节能产品制度的通知》（国办发〔2007〕51号）、财政部、国家发改委、生态环境部、市场监督总局联合印发《关于调整优化节能产品、环境标志产品政府采购执行机制的通知》（财库〔2019〕9号）、《关于印发环境标志产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕18号）、《关于印发节能产品政府采购品目清单的通知》（财库〔2019〕19号）。3.3 《财政部 农业农村部 国家乡村振兴局关于运用政府采购政策支持乡村产业振兴的通知》（财库〔2021〕19 号）、《财政部农业农村部国家乡村振兴局 中华全国供销合作总社关于印发关于深入开展政府采购脱贫地区农副产品工作推进乡村产业振兴的实施意见的通知》（财库〔2021〕20 号）。3.4 《陕西省财政厅关于加快推进我省中小企业政府采购信用融资工作的通知》（陕财办采〔2020〕15 号）、陕西省财政厅关于印发《陕西省中小企业政府采购信用融资办法》（陕财办采〔2018〕23 号）。若享受以上政策优惠的企业，提供相应声明函或品目清单范围内产品的有效认证证书。七、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：宝鸡市妇幼保健院地址：宝鸡市新建路东段2号联系方式：0917-32672272.采购代理机构信息名称：陕西省采购招标有限责任公司地址：西安市高新二路2号山西证券大厦 8层联系方式：029-884905433.项目联系方式项目联系人：刘舰电话：029-88490543陕西省采购招标有限责任公司2022年09月13日

这里是TESCAN电镜学堂第三期，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！第四节 各种信号与衬度的总结前面两节详细的介绍了扫描电镜中涉及到的各种电子信号、电流信号、电磁波辐射信号和各种衬度的关系，下面对常见的电子信号和衬度做一个总结，如图2-36和表2-4。图2-36 SEM中常见的电子信号和衬度关系表2-4 SEM中常见的电子信号和衬度关系第五节 荷电效应扫描电镜中还有一种不希望发生的现象，如荷电效应，它也能形成某些特殊的衬度。不过在进行扫描电镜的观察过程中，我们需要尽可能的避免。§1. 荷电的形成根据前面介绍的扫描电镜原理，电子束源源不断的轰击到试样上，根据图2-6，只有原始电子束能量在v1和v2时，二次电子产额δ才为1，即入射电子和二次电子数量相等，试样没有增加也没减少电子，没有吸收电流的形成。而只要初始电子束不满足这个条件，都要形成吸收电流以满足电荷的平衡， i0= ib+is+ia。要实现电荷平衡，就需要试样具备良好的导电性。对于导体而言，观察没有什么问题。但是对于不导电或者导电不良、接地不佳的试样来说，多余的电荷不能导走，在试样表面会形成积累，产生一个静电场干扰入射电子束和二次电子的发射，这就是荷电效应。荷电效应会对图像产生一系列的影响，比如：① 异常反差：二次电子发射受到不规则影响，造成图像一部分异常亮，一部分变暗；② 图像畸变：由于荷电产生的静电场作用，使得入射电子束被不规则偏转，结果造成图像畸变或者出现阶段差；③ 图像漂移：由于静电场的作用使得入射电子束往某个方向偏转而形成图像漂移；④ 亮点与亮线：带点试样经常会发生不规则放电，结果图像中出现不规则的亮点与亮线；⑤ 图像“很平”没有立体感：通常是扫描速度较慢，每个像素点驻留时间较长，而引起电荷积累，图像看起来很平，完全丧失立体感。如图2-37都是典型的荷电效应。图2-37 典型的荷电效应§2. 荷电的消除荷电的产生对扫描电镜的观察有很大的影响，所以只有消除或降低荷电效应，才能进行正常的扫描电镜观察。消除和降低荷电的方法有很多种，这里介绍一下常用的方法。首先，在制样环节就要注意以便减小荷电：1） 缩小样品尺寸、以及尽可能减少接触电阻：这样可以增加试样的导电性。2）镀膜处理：给试样镀一层导电薄膜，以改善其导电性，这也是使用的最多的方法。常用的镀膜有蒸镀和离子溅射两种，常用的导电膜一般是金au和碳，如果追求更好的效果，还可使用铂pt、铬cr、铱ir等。镀导电膜不但可以有效的改善导电性，还能提高二次电子激发率，而且现在的膜厚比较容易控制，一定放大倍数内不会对试样形貌产生影响。不过镀膜也有其缺点，镀膜之后会有膜层覆盖，影响样品的真实形貌的，严重的话还会产生假象，对一些超高分辨的观察或者一些细节（如孔隙、纤维）的测量以及eds、ebsd分析产生较大影响。如图2-38，石墨在镀pt膜后，产生假象；如图2-39，纤维在镀金之后，导致显微变粗，孔隙变小。图2-38 石墨镀金膜之后的假象图2-39 纤维在镀金前（左）后（右）的图像除了制样外，还要尽可能寻找合适的电镜工作条件，以消除或减弱荷电的影响：3） 减小束流：降低入射电子束的强度，可以减小电荷的积累。4） 减小放大倍数：尽可能使用低倍观察，因为倍数越大，扫描范围越小，电荷积累越迅速。5） 加快扫描速度：电子束在同一区域停留时间较长，容易引起电荷积累；此时可以加快电子束的扫描速度，在不同区域停留的时间变短，以减少荷电。6） 改变图像采集策略：扫描速度变快后，图像信噪比会大幅度降低，此时利用线积累或者帧叠加平均可以减小荷电效应同时提升信噪比。线积累对轻微的荷电有较好的抑制效果；帧叠加对快速扫描产生的高噪点有很好的抑制作用，但是图像不能有漂移，否则会有重影引起图像模糊。如图2-40，样品为高分子球，在扫描速度较慢时，试样很容易损伤而变形，而快速扫描同时进行线积累的采集方式，试样完好且图像依然有很好的信噪比。图2-40 高分子球试样在不同扫描方式下的对比7）降低电压：减少入射电子束的能量（降至v2以内）也能有效的减少荷电效应。如图2-41，试样是聚苯乙烯球，加速电压在5kV下有明显的荷电现象，降到2kV下荷电基本消除。不过随着加速电压的降低，也会带来分辨率降低的副作用。图2-41 降低加速电压消除荷电影响8）用非镜筒内二次电子探测器或者背散射电子探测器观察：在有大量荷电产生的时候，会有大量的二次电子被推向上方，倒是镜筒内二次电子接收的电子信号量过多，产生荷电，尤其在浸没式下，此时使用极靴外的探测器，其接收的电子信号量相对较少，可以减弱荷电效应，如图2-42；另外，背散射电子能量高，其产额以及出射方向受荷电的影响相对二次电子要小很多，所以用bse像进行观察也可以有效的减弱荷电效应，如图2-43，氧化铝模板在二次电子和背散射图像下的对比。图2-42 镜筒内（左）和镜筒外（右）探测器对荷电的影响图2-43 SE（左）和BSE（右）图像对荷电的影响9） 倾转样品：将样品进行一定角度的倾转，这样可以增加试样二次电子的产额，从而减弱荷电效应。 除此之外，电镜厂商也在发展新的技术来降低或消除荷电，最常见的就是低真空技术。低真空技术是消除试样荷电的非常有效的手段，但是需要电镜自身配备这种技术。10）低真空模式：低真空模式下可以利用电离的离子或者气体分子中和产生的荷电，从而在不镀膜或者不用苛刻的电镜条件即可消除荷电效应。不过低真空条件下，原始电子束会被气体分子散射，所以分辨率、信噪比、衬度都会有一定的降低。如图2-44，生物样品在不镀导电膜的情况下即可实现二次电子和背散射电子的无荷电效应的观察。图2-44 低真空BSE（左）和SE（右）的效果对比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，请您关注“TESCAN公司”微信公众号，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】低真空模式下，空气浓度高低对消除荷电能力的强弱有什么影响？（快关注微信去留言区回答问题吧~）简介《扫描电子显微镜及微区分析技术》是由业内资深的技术专家李威老师（原上海交通大学扫描电镜专家，现任TESCAN技术专家）、焦汇胜博士（英国伯明翰大学材料科学博士，现任TESCAN技术专家）、李香庭教授（电子探针领域专家，兼任全国微束分析标委会委员、上海电镜学会理事）编著，并于2015年由东北师范大学出版社出版发行。本书编者都是非常资深的电镜工作者，在科研领域工作多年，李香庭教授在电子探针领域有几十年的工作经验，对扫描电子显微镜、能谱和波谱分析都有很深的造诣，本教材从实战的角度出发编写，希望能够帮助到广大电镜工作者，特别是广泛的TESCAN客户。↓ 往期课程，请关注微信查阅以下文章：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

原料药中杂质的分离和特征描述的战略性方法 迈克尔 道. 琼斯, 玛丽安 特渥辛, 罗布 Plumb,宋相晋, 约翰 Shockcor, 乔斯 卡斯特罗 佩雷斯 和 安德鲁 奥宾 沃特世公司, 米尔福德市, 马萨诸塞州, 美国, 01757 简介 监测化合物中的杂质对于生产制剂和原料药的公司来说是有既得利益的，除了法规要求外，还有其它很多原因。杂质的鉴定可以帮助发现潜在未知的降解途径，虚假的过程/专利保护侵害，和/或遗传毒性影响。杂质的分析是劳动密集型的工作，包括方法开发，杂质分离技术和各种各样的分析方法，以得出所感兴趣杂质的真实结构。 这篇文章介绍了一种战略性的方法，该方法应用了高分离液相色谱理论和强制降解研究，以最大化生产原料药喹硫平中的杂质。高分离液质联用和核磁被用来解释结构。 方法学 分析 仪器: ACQUITY 超高效液相 色谱柱: ACQUITY UPLC™ BEH C18 规格: 100 x 2.1mm, 1.7µ m 流动相: A: 20mM Ammonium 碳酸氢铵, pH10 B: 乙腈 梯度: 见图 1 和 2 柱温: 650C 进样量: 3 µ L 检测器: ACQUITY PDA @ 250 nm ACQUITY SQD 扫描范围 100-1000amu 质谱条件 仪器: Waters® SYNAPT™ 软件: Masslynx™ 4.1 离子源: ES+ 毛细管电压 (kV): 3.2 提取电压 (V): 4.0 脱溶剂气温度 (0C): 350.0 源温度 (0C): 120.0 脱溶剂气流速 (L/Hr): 650.0 锁定质量: 300pg/µ L白氨酸/脑啡肽@ 50µ L/min 质谱/质谱参数设置 飞行时间 椎孔电压 (V): 15 碰撞能 (V): 变化从15到30 采集范围: 质谱 100 - 1000Da 质谱/质谱 50—600 Da 制备 沃特世质谱引导的纯化系统 泵 2454二元溶剂管理器 进样/收集器 2767 检测器 2998 光电二极管阵列 质谱 3100 色谱柱 100X19mm XBridge, 5 um 溶剂 A = 10 mm 碳酸氢铵 pH 10 溶剂 B = 乙腈 流速 25/mL/min 梯度 B 经过10分钟 从5% 到60% 95% 有机相保持5分钟 核磁 仪器参数见图9 观察，制备和分离 喹硫平的酸解 该杂质鉴定方法（以前建立的）被用来鉴定喹硫平原料药在0.1mol/L盐酸中降解的主要杂质。 图1: pH 9 的碳酸氢铵, ACQUITY BEH C18 2.1x100 mm 1.7um, 乙腈, 0.8mL/min. 650C, 20 分钟, 15-39%B到10.5分钟, 39-43%B到14.4分钟, 43-95%B到18分钟, 保持95%B到20分钟. 制备分离的准备 此方法为了更快的速度、更低的温度和更短的色谱柱，而进行了再优化，同时又能保持主要杂质和喹硫平间足够的分辨率 . 为什么呢? 在从超高效液相方法转换到制备型高效液相时，有些因素必须要考虑： 保持分离效率: L/dP (柱长度/颗粒度) 例如: 50 mm、1.7 um色谱柱的L/Dp为29,411，和具有30,000 L/Dp 值的150mm、5um制备柱等效 能使用更短的制备柱吗？在杂质402的分离中，100 mm的制备柱仍能提供足够的柱效以完全分离杂质。 在放大制备梯度中，对于制备流速，柱体积数必须保持合适的数值。如果这些因素都被考虑到，从超高效液相方法转换到制备型高效液相是能保证相似的选择性的。 从超高效液相放大到制备色谱 传统上, 从分析型高效液相放大到制备型高效液相使用同样的色谱柱长度和颗粒度，并运用下面的公式: Fp= Fa [(Dp)2]/[Da2] 注： Fp=制备柱的流速 Fa=分析柱的流速 Dp=制备柱的内径 Da=分析柱的内径 其它工具: Waters 制备放大计算器可以计算每个梯度段的时间，柱长度的变化和进样量。 聚焦梯度 *克利里等. 纯化过程中聚焦梯度的影响, Waters 应用文献 720002284EN 质谱引导的自动纯化 主要杂质m/z =402的分离在分析和化学上都很容易。 最大化产出: 8g/mL 喹硫平的储备液在 600C、0.1mol/L的盐酸中加热回流8小时， 以增加m/z=402 杂质的 产量 制备上样研究允许色谱柱进样20uL。 图3: 强制降解样品的制备色谱 仪器优势: 分离是通过Masslynx™ Fractionlynx™ 软件中的自动质量触发进行的。 ACQUITY BEH C18的方法可以无缝转换到XBridge C18 制备柱 通过超高效液相对感兴趣杂质的再优化可提供快速方法，以通过UPLC-SQD, UPLC-oaTof, 和/或UPLC MS/MS进一步确认分析 鉴定，确认和特征描述 分离的确认 通过质谱引导的纯化系统收集的m/z = 402的馏分被收集并挥干。该分离步骤得到了28.6mg m/z = 402的杂质。用甲醇稀释得到浓度为286µ g/mL和2.86µ g/mL的溶液，并用3分钟的UPLC-SQD方法进样以确认分离的质量 . 图4: 被分离杂质m/z=402的UPLC UV/SQD 确认 质量精度的重要性 杂质的质荷比为402，等于喹硫平(m/z = 384)加合了18 amu。样品进样到Waters SYNAPT™ MS可得到精确质量数以确认元素组成 . 图5: m/z = 402杂质的元素组成. 双键等价值(DBE) 、低的同位素匹配度（low i-Fit）、毫道（mDa）和结果都支持第一个分子式 加合可以在喹硫平结构中氧化一个点，同时减少一个双键 . 图6: 建议的结构. A.) 硫代氧化物 或 B.氮代氧化物 )? 氮代氧化物为基础的结构的确认 通常, 在低PH流动相的反相液相中，含有氮代氧化物杂质的化合物在原料药后被洗脱出来。超高效液相是在pH=9.0下进行的，所以使用pH=3.0的甲酸铵和乙腈的梯度检测速度变快 。 图7: 酸性流动相条件下进样时，酸降解喹硫平的洗脱顺序。因为感兴趣的峰在喹硫平原料药前被洗脱出来，所以氮代氧化物的可能性不大 . 质谱/质谱分析 精确质量数质谱/质谱分析是为了确认任何碎片数据的存在已进一步支持喹硫平的硫代氧化物降解形式。指示性的碎片最有可能是分子量很低的碎片，在那里所发生的裂解可以区分硫代氧化物和氮代氧化物。 图 8: 裂解分析显示了硫代氧化物/裂解为基础的结构。 通过分析m/z = 137.0063的碎片可得出： -元素组成是 C7 H5 O S -质量精度为 0.2毫道尔顿 -双键等价值（DBE） = 5.5, 对于环结构转换为4.5，而对于硫代氧化物为1.0。 如果N=C是完整的，由于四价碳缺少质子，所以不可能得到228.0480和175.1428的碎片 NMR 支持的数据 核磁数据和建议的结构是一致的 图 9: 被分离的喹硫平中m/z = 402杂质的C13-NMR and H-NMR 结论 从超高效液相转换到制备色谱 -保持L/Dp不变被证明是放大可能性的关键因素 -相容的化学性质可最小化分离度差异 -利用强制降解研究可增加最大化产出的潜能 -质谱引导的馏分收集可保证正确的杂质收集 杂质确认和说明 -ACQUITY UV/SQD 为很多的馏分组成提供快速确认 -高分辨率 SYNAPT MS为母离子和产物离子的元素组成确认提供很好的质量精度 -对于有显著不同色谱行为的结构，高/低PH值流动相测试可以帮助确定建议的结构 -尽管采集了核磁数据（不是决定性的），但它的精确质量质谱/质谱数据证明了杂质是硫代氧 化物而不是遗传毒性结构。