超高分辨显微学

[align=center][font='times new roman'][size=16px][b]超高分辨[/b][/size][/font][font='times new roman'][size=16px][b]显微镜及其在生物医学领域的应用[/b][/size][/font][/align][align=center][font='times new roman'][size=14px]刘皎[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][font='times new roman'][size=14px]，[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px] [/size][/sup][/font][font='times new roman'][size=14px]吴晶[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][/align][align=center]1. [font='times new roman']北京大学医药卫生分析中心，北京，[/font][font='times new roman']100191[/font][/align][font='times new roman'][b]摘要[/b][/font][font='times new roman'][b] [/b][/font][font='times new roman']超高分辨显微镜（[/font][font='times new roman']Super-Resolution Microscopy[/font][font='times new roman']）作为一类强大的科学工具，可以突破传统光学显微镜的分辨极限，实现对微小结构的高分辨率成像，已经在生物医学领域引起了广泛的关注和应用。本文将探讨超高分辨显微镜的不同类型和原理，介绍[/font][font='times new roman']其[/font][font='times new roman']在生物医学领域的应用[/font][font='times new roman']及展望其未来发展[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman'][b]Abstract[/b][/font][font='times new roman']Super Resolution Microscopy[/font][font='times new roman'], as a powerful scientific tool, can break through the resolution limit of traditional optical microscopes and achieve high-resolution imaging of small structures. It has attracted widespread attention and application in the biomedical field. This article will explore the different types and principles of Super Resolution Microscopy, introduce their applications in the biomedical field, and look forward to their future development[/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman'][b]关键词[/b][/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']显微镜，[/font][font='times new roman']成像技术[/font][font='times new roman']，应用[/font][font='times new roman'][b]1 [/b][/font][font='times new roman'][b]引言[/b][/font][font='times new roman']显微镜的产生和发展对于生命科学研究的进步有至关重要的作用[/font][font='times new roman']，它将微观世界呈现在大家面前，包括微生物的存在、组织细胞结构及生理病理活动等。显微镜技术的不断革新将成像分辨率不断提高，但相当长一段时间内光学成像无法突破一个极限值，即[/font][font='times new roman']xy[/font][font='times new roman']轴横向分辨率约[/font][font='times new roman']200nm[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']z[/font][font='times new roman']轴纵向分辨率约[/font][font='times new roman']500nm[/font][font='times new roman']，因此小于这个尺寸的生命活动和结构[/font][font='times new roman']，如病毒、亚细胞结构等，[/font][font='times new roman']是无法清楚地观察到的[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']聚焦点的光强会根据点扩散函数（[/font][font='times new roman']point spread functio[/font][font='times new roman']n[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']）而展开[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']对于圆形孔径，[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']呈现为艾里斑（[/font][font='times new roman']Airy disk[/font][font='times new roman']）的模式[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']激光扫描共聚焦显微镜（[/font][font='times new roman']Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM[/font][font='times new roman']）的分辨率取决于[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']的大小，如果焦点很小，则每个像素[/font][font='times new roman']点[/font][font='times new roman']获取到的信息也很小，从而得到清晰锐利的图像；反之，则结果图像变得模糊。因此，[/font][font='times new roman']CLSM[/font][font='times new roman']成像的[/font][font='times new roman']主要挑战在于实现越来越小的[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']以获得更好的分辨率。德国物理学家恩斯特[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']阿贝（[/font][font='times new roman']Ernst Abbe[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']1840-1905[/font][font='times new roman']年）在[/font][font='times new roman']19[/font][font='times new roman']世纪[/font][font='times new roman']70[/font][font='times new roman']年代首次[/font][font='times new roman']提出阿贝衍射极限，即[/font][font='times new roman']由于衍射效应，[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']大[/font][font='times new roman']小与[/font][font='times new roman']λ/NA[/font][font='times new roman']成正比（[/font][font='times new roman']d=0.61λ/NA[/font][font='times new roman']），其中[/font][font='times new roman']λ[/font][font='times new roman']是光的波长，[/font][font='times new roman']NA[/font][font='times new roman']是物镜最重要的参数[/font][font='times new roman']——[/font][font='times new roman']数值孔径[/font][font='times new roman']。由于可见光波长范围在[/font][font='times new roman']400-760nm[/font][font='times new roman']之间，[/font][font='times new roman']NA[/font][font='times new roman']值最大在[/font][font='times new roman']1.7[/font][font='times new roman']左右，所以分辨率极限在[/font][font='times new roman']200nm[/font][font='times new roman']左右。随着物理学和测量技术的进步，突破衍射极限的显微镜不断涌现，目前公认的超高分辨显微镜主要有三类，包括[/font][font='times new roman']结构照明显微镜（[/font][font='times new roman']Structured Illumination Microscopy[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']）[/font][font='times new roman']，受激发射减耗显微镜（[/font][font='times new roman']Stimulated Emission Depletion Microscopy[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']），和[/font][font='times new roman']单分子定位显微镜。单分子定位显微镜包括光敏定位显微镜（[/font][font='times new roman']Photoactivation Localization Microscopy[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']）和随机光学重建显微镜（[/font][font='times new roman']Stochastic Optical Reconstruction Microscopy[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']）[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']2014[/font][font='times new roman']年三位科学家[/font][font='times new roman']史蒂芬[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']霍尔（[/font][font='times new roman']Stefan W. Hell[/font][font='times new roman']）[/font][font='times new roman']、埃里克[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']贝兹（[/font][font='times new roman']Eric Betzig[/font][font='times new roman']）和威廉[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']莫纳（[/font][font='times new roman']William E. Moerner[/font][font='times new roman']）因他们在超[/font][font='times new roman']高[/font][font='times new roman']分辨显微镜技术领域的贡献而获得了诺贝尔化学奖。[/font][font='times new roman'][b]2 [/b][/font][font='times new roman'][b]不同类型的超高分辨显微镜[/b][/font][font='times new roman'][b]2.1[/b][/font][font='times new roman'][b] [/b][/font][font='times new roman'][b]结构照明显微镜（[/b][/font][font='times new roman'][b]Structured Illumination Microscopy[/b][/font][font='times new roman'][b]，[/b][/font][font='times new roman'][b]SIM[/b][/font][font='times new roman'][b]）[/b][/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']本质是利用两束激发光在样品上进行干涉，产生明暗交替的莫尔条纹，高空间频率的莫尔条纹会放大激发条纹与样品空间频率不一致的结构，从而将样品中的高频信息整合入收集到的图像中。[/font][font='times new roman']通过投射特殊的光照明模式如格点或条纹光栅，以一定的模式照射样品，引入空间频率信息，采集多个图像并经过复杂的数据处理之后，重建高分辨率图像。由于每个图像都采用不同的结构照明模式，包含了不同的信息，合并后的图像能够展示出比传统显微镜更多的细节[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']相比于其他超高分辨成像技术，[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']最大的优势就是宽场[/font][font='times new roman']成像，速度快，基本可以达到实时观察。[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']技术的前身可以追溯到[/font][font='times new roman']20[/font][font='times new roman']世纪[/font][font='times new roman']70[/font][font='times new roman']年代初。当时，光学学家特奥多尔[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']赫普恩（[/font][font='times new roman']Theodor [/font][font='times new roman']H?upl[/font][font='times new roman']）首次提出了使用周期性光栅照明来提高显微镜分辨率的想法。这奠定了[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']技术的基础，尽管当时还没有实际的[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']显微镜。[/font][font='times new roman']21[/font][font='times new roman']世纪初期，史蒂芬[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']霍尔（[/font][font='times new roman']Stefan W. Hell[/font][font='times new roman']）和埃里克[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']贝兹（[/font][font='times new roman']Eric Betzig[/font][font='times new roman']）等科学家分别独立开发了[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']的现代版本。[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']技术开始广泛传播，吸引了生物学家和显微镜专家的关注。它被认为是一种相对低成本的[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']率成像方法，因为它不需要昂贵的激光设备或复杂的样品准备。[/font][font='times new roman'][b]2.2 [/b][/font][font='times new roman'][b]受激发射减耗[/b][/font][font='times new roman'][b]显微镜（[/b][/font][font='times new roman'][b]Stimulated Emission Depletion Microscopy[/b][/font][font='times new roman'][b]，[/b][/font][font='times new roman'][b]STED[/b][/font][font='times new roman'][b]）[/b][/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']技术的概念最早由斯德哥尔摩大学的斯蒂芬[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']霍尔（[/font][font='times new roman']Stefan W. Hell[/font][font='times new roman']）提出。他的想法是通过将激发光束与一个特殊的抑制光束结合，从而实现对荧光标记物的光抑制，[/font][font='times new roman']通过受激辐射淬灭光斑外围的荧光分子，[/font][font='times new roman']使其在空间上变得更加紧凑，[/font][font='times new roman']减少[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']从而提高分辨率。[/font][font='times new roman']我们也叫“甜甜圈”技术。[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']显微镜背后基本思想就是利用非线性光学设计一个低于阿贝衍射极限的更小[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']分辨率与[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光强有关，提高[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光的强度可以使荧光光斑焦[/font][font='times new roman']点中心直径趋于[/font][font='times new roman']0[/font][font='times new roman']，但是实际应用中，光损伤较大，[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光强不可能无限增加，顾[/font][font='times new roman']其分辨率[/font][font='times new roman']最高[/font][font='times new roman']可达到[/font][font='times new roman']3[/font][font='times new roman']0[/font][font='times new roman']nm[/font][font='times new roman']左右[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']目前的[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']只能应用于较薄的组织器官或细胞，光毒性较强，成像厚度有限不太适合活体或活细胞长时间成像。[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光路较为复杂，对系统稳定性要求较高。[/font][font='times new roman'][b]2.3 [/b][/font][font='times new roman'][b]单分子定位显微镜[/b][/font][font='times new roman']单分子定位显微镜[/font][font='times new roman']中荧光标记的单个分子被分别激发和检测。单分子的中心可以以极高的精度确定从而实现高分辨率，包括光敏定位显微镜（[/font][font='times new roman']Photoactivation Localization Microscopy[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']）和随机光学重建显微镜（[/font][font='times new roman']Stochastic Optical Reconstruction Microscopy[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']）。[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']的历史可以追溯到[/font][font='times new roman']2006[/font][font='times new roman']年，由埃里克[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']贝兹（[/font][font='times new roman']Eric Betzig[/font][font='times new roman']）和哈拉尔德[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']赫斯（[/font][font='times new roman']Harald Hess[/font][font='times new roman']）提出了单分子定位这一概念。在[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']中，样品中的分子被标记上特定的荧光染料。这些染料可以通过光激活从一个基态转变到一个激发态，此过程可通过使用激活光（通常是紫外光）来实现。同期[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']的成像技术也发展起来，代表科学家是华人庄小威。[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']的工作原理与[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']类似，是通过特殊的分子标记和随机活性化，实现单分子定位进而实现超高分辨率成像。具有光激活能力的标记物通常在某种光照条件下会发光，但也会在某一时刻被随机地熄灭。这种随机光熄灭是[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']技术的关键，因为它允许在不同时间点捕获标记物的位置。通过记录标记物的位置，可以得到它们的坐标。这一过程需要在短时间内多次拍摄样品，以获得足够多的数据点。最后，通过将多个标记物的坐标叠加在一起，可以生成高分辨率的图像。这种以成像时间换取空间分辨率的形式，使得[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']或[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']的分辨率通常能够达到数十纳米。[/font][font='times new roman'][b]3 [/b][/font][font='times new roman'][b]应用领域和未来发展[/b][/font][font='times new roman']超高分辨显微镜可以探索微观世界的无限可能性，已经彻底改变了科学研究的方式。在细胞生物学领域，它被用于研究[/font][font='times new roman']亚细胞结构，如微丝、微管、肌动蛋白等，[/font][font='times new roman']细胞器[/font][font='times new roman']如线粒体、溶酶体等，[/font][font='times new roman']分子分布和细胞膜动态、观察蛋白质的相互作用；在神经科学领域，它可用于观察神经元的亚细胞结构和突触的细节，有助于解剖和理解神经系统的结构和功能，以及神经系统相关疾病的机制；在癌症研究领域，被用于研究癌细胞的特征、蛋白质分布以及肿瘤微环境，这对于癌症的早期诊断和治疗规划非常重要；在材料科学领域，它被用于研究纳米材料的结构和性质、帮助科学家精确控制和制备纳米结构；在药物研发领域，它可用于研究药物靶标蛋白的定位和与其他分子的相互作用，这对于药物设计和筛选非常重要[/font][font='times new roman']；在微生物领域，对于研究细菌[/font][font='times new roman']结构变化至关重要，规避了电子显微镜无法进行活体成像等弊端，可以更加推进微生物学发展。[/font][font='times new roman']当然，[/font][font='times new roman']超[/font][font='times new roman']高[/font][font='times new roman']分辨成像技术[/font][font='times new roman']也有一定的挑战。超高分辨成像技术[/font][font='times new roman']通常需要高度复杂的设备和精密的校准，这使得其设备成本相对较高，[/font][font='times new roman']再加上样本制备的困难，[/font][font='times new roman']限制了其广泛应用。[/font][font='times new roman']样品准备在超高分辨成像中具有重要作用，新的标记技术和荧光探针的发展将提高成像的灵敏度和特异性[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']开发更友好、无损伤的样品准备方法，以减少对样品的干扰[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']甚至[/font][font='times new roman']包括无标记成像技术以减少样品标记的需求。开源软件和自动化工作流程将使超高分辨成像技术更易于使用和共享，促进科学研究的进展。[/font][font='times new roman']超高分辨技术通常对于三维成像和大样本的深度成像有限制，需要克服分辨率和深度之间的权衡。[/font][font='times new roman']同时超高分辨[/font][font='times new roman']成像的时间分辨率还可以继续提升[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']虽然[/font][font='times new roman']目前[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']和[/font][font='times new roman']minflux[/font][font='times new roman']更适合[/font][font='times new roman']观察[/font][font='times new roman']活细胞[/font][font='times new roman']动态过程，但时间分辨率的提高仍然是一个挑战，特别是对于极短时间尺度的现象[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']这将使科学家能够更深入地探索微观世界，并获得更多信息。[/font][font='times new roman']随着技术的不断进步，[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像有望在[/font][font='times new roman']包括临床医学[/font][font='times new roman']等[/font][font='times new roman']更多领域得到广泛应用[/font][font='times new roman']，未[/font][font='times new roman']来如果能实现超高分辨的动物甚至人的[/font][font='times new roman']活体成像，减少样品固定和处理的需求，允许观察生物过程的实时发生[/font][font='times new roman']将会更有现实意义[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']并且在科学研究的需求下，[/font][font='times new roman']多模态[/font][font='times new roman']或多尺度[/font][font='times new roman']成像将[/font][font='times new roman']与[/font][font='times new roman']不同[/font][font='times new roman']的[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']技术相结合，[/font][font='times new roman']例如，结合光学成像和质谱成像[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']从分子水平到组织水平[/font][font='times new roman']提供[/font][font='times new roman']生命活动[/font][font='times new roman']更全面的信息。[/font][font='times new roman']也可以[/font][font='times new roman']发展高通量的样品处理和成像技术，以便更快速地获得大规模的数据。[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像生成的数据量巨大，处理和分析这些大数据需要强大的计算资源和高效的算法。数据存储和传输也是挑战。[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像数据可能受到噪声和伪迹的影响，这需要高级的图像处理技术来减少其影响，以获得准确的图像。数据分析通常需要复杂的算法和数学模型，需要专业知识和技能。对于某些应用，如神经科学中的活体成像，需要实时数据分析，这增加了挑战。深度学习和人工智能技术[/font][font='times new roman']有望[/font][font='times new roman']在数据分析中发挥越来越重要的作用，[/font][font='times new roman']实现[/font][font='times new roman']自动处理和解释图像数据。发展实时数据分析技术，使科学家能够在数据采集过程中获得及时反馈。开发更易用的高级图像处理工具，使非专业用户也能够进行数据分析。结合不同成像技术和数据源的信息，以提供更全面的信息。开发自动化和高通量的数据分析工作流程，以应对大规模数据的挑战。促进数据共享和开放科学，以促进合作和加速科学研究的进展。未来，随着计算能力的提高和新技术的引入，[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像数据分析将变得更加强大和高效。这将有助于更深入地理解微观世界，并在生物学、医学、材料科学等领域推动创新和发展。[/font][font='times new roman']总的来说，尽管[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像面临一些挑战，但其前景充满希望。未来的发展将使这一领域更加强大，有望在科学研究和实际应用中提供更多的机会和洞察力。[/font][font='times new roman'][b]4 [/b][/font][font='times new roman'][b]结论和展望[/b][/font][font='times new roman']超高分辨显微镜的成像原理基于破解传统显微镜的分辨极限，通过结构照明、图像重建[/font][font='times new roman']和单分子成像等策略，实现对微小结构的高分辨率成像。这一技术的应用领域包括生物学、材料科学、纳米技术和医学等，有望推动科学研究的进一步发展。超高分辨显微镜已经在生物医学领域取得了显著的突破，使研究人员更深入地理解细胞和分子结构。然而，仍然存在挑战，包括样品准备和数据分析的复杂性。未来，我们可以期待更多技术的发展，以进一步提高分辨率和扩大应用领域。[/font][font='times new roman']随着技术的不断发展，我们可以期待更多超分辨显微镜技术的突破，如更高分辨率、更高灵敏度和更快成像速度。超分辨显微镜的应用也将继续扩展到新的领域，如药物研发、个性化医学和环境科学。它将为我们提供更多工具来解决生物学的重要问题，如疾病机制、药物研发和生态系统健康。总之，超分辨显微镜技术的未来展望是光明的，它将继续推动科学研究向前迈进，揭示微观世界的微小奥秘，为改善生活质量和解决全球挑战做出贡献。这个领域的不断创新将激发更多科学家的热情，共同追求更深入的科学知识和更广泛的应用。[/font][font='times new roman'][b]参考文献[/b][/font][font='times new roman']Hell[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']S [/font][font='times new roman']W[/font][font='times new roman']．[/font][font='times new roman']Far-field[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']optical[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']nanoscopy[/font][font='times new roman'][J][/font][font='times new roman']．[/font][font='times new roman']Science[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']2007[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']316(5828)[/font][font='times new roman']：[/font][font='times new roman']1153-1158[/font][font='times new roman']Hell[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']S W[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']Wichmann J[/font][font='times new roman']．[/font][font='times new roman']Breaking[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']the diffraction[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']resolution[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']limit[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']by stimulated[/font][font='times new roman']-[/font][font='times new roman']emission[/font][font='times new roman']-[/font][font='times new roman']depletion fluorescence[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']microscopy[J][/font][font='times new roman']．[/font][font='times new roman']Optics[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']Letters[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']1994[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']19(11)[/font][font='times new roman']：[/font][font='times new roman']780-782[/font][font='times new roman']Dani A[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']Huang B[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']Bergan J[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']et[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']a1[/font][font='times new roman']．[/font][font='times new roman'] Super-resolution[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']imaging of chemical synapses[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']in the brain[J][/font][font='times new roman']．[/font][font='times new roman']Neuron[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']2010[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']68(5)[/font][font='times new roman']：[/font][font='times new roman']843[/font][font='times new roman']—[/font][font='times new roman']856[/font][font='times new roman']PATTERSON[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']G[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']DAVIDSON[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']M[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']MANLEY[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']S[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']et[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']al[/font][font='times new roman']. [/font][font='times new roman']Superresolution[/font][font='times new roman'] imaging using single-molecule localization[/font][font='times new roman'][J][/font][font='times new roman']．[/font][font='times new roman']A[/font][font='times new roman']nnual Review of Chemistry[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']2010[/font][font='times new roman']，[/font][font='times new roman']6[/font][font='times new roman']1:345-367[/font]

近日，德国IBIDI公司成功开发出一款超高分辨率生物显微镜。该公司宣称基于新型随机光学重建显微技术“（d）STORM”，利用该公司独创的特殊塑料底板“μ-Slides”可实现超高分辨率观察活体细胞。 STED，SIM，（F）PALM 和（d）STORM等新型光学显微技术可有效避免衍射极限，获得纳米级水平的超高分辨率成像。这些超高分辨率显示技术可应用到生物实验研究，观察了解组织细胞分子结构。IBIDI公司采用了创新性的含有亲水性膜涂层的塑料材质底板“μ-Slides”替代传统玻璃底板，首次实现了“活体细胞”超高分辨率观察。这种被成为“ibi-Treat”的亲水性膜涂层性能可以与标准的细胞培养瓶和培养皿相媲美。 IBIDI公司相关研发工作受到了德国联邦教研部《生命科学领域光学技术—基本细胞功能》项目的资助。

本人最近急需有关电子显微学方面的资料，哪位达人有的话，能否告诉我。可以发到我的邮箱 denniszzh1688@sina.com以下书目急需：材料评价的分析电子显微学方法材料评价的高分辨电子显微学方法薄晶体电子显微学高空间分辨分析电子显微学谢谢了！

http://www.cas.cn/ky/kyjz/201207/W020120712608069274506.jpg验收专家现场核查设备情况 7月11日，中国科学院计划财务局组织专家在生物物理研究所对徐涛研究员负责的“光敏定位超高光学分辨率显微镜系统”仪器研制项目进行了现场验收。 验收专家组听取了研制工作报告及经费决算报告、用户报告和技术测试报告，现场核查了设备的运行情况，审核了相关文件档案及财务账目。经过提问与讨论，验收专家组一致认为该项目实现了预期的研制目标，完成了实施方案规定的各项任务，同意通过验收。 2006年9月，美国科学家Eric首次在Science杂志上提出光敏定位显微镜（PALM）的概念，使得光学显微镜能够获得与电子显微镜相匹配的分辨率。PALM的基本原理是将荧光分子附著在目标蛋白上，利用全内反射显微镜（TIRFM）技术和单分子定位技术得到细胞内荧光蛋白纳米级分辨率的精确定位。“光敏定位超高光学分辨率显微镜系统”研制项目总体设计灵活高效，结合了TIRFM、EMCCD成像系统、闭环锁焦系统等技术，提出了新的单分子定位算法，实现了三维防漂移反馈校正、细胞内单分子的三维定位和超精细结构观察，完成了一套具有国际领先水平的超高分辨光学显微成像系统，具有较高的创新性。 目前，该系统已在细胞内单分子（如微管蛋白、离子通道等）成像方面发挥了关键作用。研究人员在Nature Methods、PNAS等杂志上发表了世界领先的研究成果，可应用于细胞生物学的超高分辨荧光成像，具有广泛的应用前景。 该项目研制的仪器符合目前蛋白质科学和系统生物学对创新仪器设备和技术的有关需求，有望产生一定的经济效益。

上个月末，通用电气医疗集团(GE Healthcare)签署了一项协议，收购细胞成像产品制造商Applied Precision，具体收购金额不详。随着这次收购行动，GE Healthcare有望进入快速增长的细胞成像领域。　　总部位于华盛顿西雅图郊外的Applied Precision开发并制造高分辨率以及超高分辨率的显微镜仪器，让研究人员能够以其他类型显微镜无法实现的规模来研究细胞过程。　　一般显微镜所拥有的分辨率能让研究人员观察到200 nm及以上的物体。因此，对于大小在10 nm左右的胰岛素，一般的显微镜是无法看到的。然而，有了超高分辨率显微镜，研究人员就能看到。电镜的分辨率与超高分辨率显微镜相似，但它们不能活体观察细胞，而后者能做到。　　GE Healthcare负责细胞技术的总经理Amr Abid向国外媒体透露，通过在此水平研究细胞功能，研究人员能够对功能异常细胞的机制有了更深入的了解。他举了一些例子，比如利用超高分辨率显微镜来研究HIV病毒如何穿透细胞，这为新药开发提供了信息。　　几个世纪以来，科学家们都是利用光学显微镜对肉眼无法看到的结构进行观测，目前光学显微镜已经成为了实验室必备的实验器材之一，但是随着研究的深入，光学显微镜的分辨率已经无法达到科学家们的要求了。2008年，《Nature》杂志将超高分辨率显微技术评为年度技术。　　Abid估计，如今整个显微镜市场大概在20亿-30亿美元。其中，超高分辨率显微镜占了约20%。Applied Precision和徕卡(Leica)是硬件方面的行业领先者，他们各自的市场份额大约为30%-35%。　　GE目前不提供超高分辨率显微镜，也不曾开发它们。Applied Precision的产品是对GE细胞分析产品线的很好补充。GE也在探索一些方法，将其现有的细胞研究技术与Applied Precision的仪器捆绑起来。　　目前，GE在细胞成像方面的旗舰产品是2009年上市的IN Cell平台。IN Cell Analyzer平台提供了一整套从自动化图像获取到数据的定量和深度分析以及可视化的强大工具，来协助整个高内涵分析过程。前不久，GE推出了最新版本的分析平台——IN Cell 6000。　　据Abid透露，由于Applied Precision在高分辨率以及超高分辨率显微镜方面声名卓著，故GE打算保留其名称。该公司还计划保留全部130名员工，并在技术上继续投资。　　GE还打算加大力度提高Applied Precision在亚太地区(如中国、印度和日本)的知名度，对于超高分辨率显微镜而言，这些区域是一个增长点，然而，Applied Precision目前的份额还很有限。

显微学表征技术主要扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、扫描探针显微镜（SPM/AFM）及其相关领域的技术。显微学技术以其独特的优势在材料、生命科学、机械、电子、化工等学科中得到了广泛的推广与应用。显微表征新技术也一直被研究领域乃至生产行业高度关注，2017年诺贝尔化学奖授予Jacques Dubochet,Joachim Frank和Richard Henderson 3位科学家,以表彰他们在发展利用冷冻电子显微学技术解析溶液中生物大分子高分辨率结构方面做出的开创性贡献，至此，业界对显微学技术的关注再次掀起热潮。 与此同时，面对市场的需求，各大显微技术仪器设备生产商也纷纷加大对新技术、新产品研发的投入，以期在需求不断增长的市场中博得一席之地。

《分析电子显微学导论》作者：戎咏华 王晓东 黄宝旭 李 伟出版社：高等教育出版社 分析电子显微学是揭示材料介观和微观世界的有力工具，它能对材料显微组织的形貌、结构、成分进行三位一体的原位分析，是材料研究的重要现代技术之一。本书是材料科学与工程专业硕士生的课程教材。全书共分六章，内容包括分析电子显微镜的构造及其功能，样品的制备方法，电子衍射花样的特征和标定方法，晶体衍射中的数学处理，电子衍射衬度运动学和动力学理论及其应用，高分辨和高空间分析电子显微术的原理和应用以及分析电子显微学的进展。 本教材是掌握分析电子显微术原理和应用的入门书，故注重基本的物理概念和相关的数学推导，并附许多实例和思考题、练习题以便读者理解和掌握重点。本书配有电子课件和练习答案的光盘，便于教师授课。本教材也可作为正在从事该领域学习和研究的科技人员的参考书。如有需要该书的课件，可以留下邮箱，发给大家共享！！[em31]

◎降低噪音：（1）傅立叶变换过滤法：布拉格滤波、环形滤波和孪生滤波，用Gatan的DigitalMicrograph都可以搞定布拉格滤波：选择周期性的布拉格点，主要是突出周期性信息；环形滤波：选择感兴趣的频率信息，可以用来处理界面和多次孪晶等的高分辨像；孪生滤波：选择两个布拉格点。（2）实空间平均法主要用于处理生物大分子的图像，也有人用来处理沸石的低剂量高分辨像，主要有两个过程：相关计算和图像强度的叠加。◎图像模拟：用的最多的就是C-M多层法了，现在国内常用的程序有EMS，JEMS，Cerius2，在线模拟：http://cimewww.epfl.ch和http://emaps.mrl.uiuc.edu/default.asp◎图像处理（透过图像处理可以直接得到样品的出射波或投影势分布）：％解卷法：最大熵解卷和直接法解卷，代表人物：物理所的李方华先生和范海福先生，国内专业做高分辨像处理的独此一家，使用的软件：VEC（完整晶体）和DEC（缺陷），这两个软件都是李老师和范老师他们那个组自己发展起来的，厉害！！％波函数重构：（1）TIE/MEM（强度等效传递/最大熵），代表人物：陈福荣等（2）抛物面法(Van Dyck方法)，代表人物：M.Op de Beeck和D.Van Dyck（比利时）（3）最大似然法，代表人物：W.M.J.Coene和A.Thust（荷兰）（4）Wiener过滤，代表人物：A.I.Kirkland（Oxford） 前三种方法要求有20张高分辨像，而且这些像必须是系列焦点的，如果有一张像因为震动或其他原因而模糊，那么这个系列就不能用了。这三种方法中最大似然的方法比较成熟，可以处理完整晶体和缺陷的高分辨像，已经有商业化的程序TrueImage，贾春林老师和陈江华老师用的都是这个方法。 Wiener过滤的方法只需要4、5张高分辨像。Kirkland这个人比较厉害，原来在剑桥，跟Saxton在一起，现在跑到牛津去了，好像年纪不大，四十岁左右，现在已经是教授了。

各位大虾好！兄弟有一事请各位大虾指教：我们有一个项目，相关文章用高分辨电子显微镜做的一些实验有很好的效果，兄弟也想做一下，但不知道高分辨电子显微镜的内涵、或者是具体定义是什么，请各位大虾赐教，谢谢！北京、武汉、广州、上海、济南，这些城市或周边城市中那个单位有比较好的高分辨电子显微镜对外开放，请各位大虾指引一二，不胜感激。高分辨电子显微镜的性能指标是什么？如购买一台大约需要多少钱（这样兄弟一了解某个实验室该仪器的价格大约就能知道其性能了）？有劳各位大虾了！兄弟十分感激！！！

分子级高分辨率的激光扫描共焦显微镜和结构照明显微镜是在细胞生物学和其他相关领域强有力的研究工具，但是它们高昂的价格也使很多潜在用户望而却步。波士顿大学的科学家最近开发出一种显微新技术 （HiLo Microscopy），能够将普通的广域荧光显微镜变成可与激光扫描共焦显微镜和结构照明显微镜相媲美的高分辨率生物显微镜。这一技术包括一个简单的可以在均衡光源和结构光源之间自由转换的显微镜附件和一套功能强大的图像处理软件。该软件仅通过处理在均衡光源和结构光源条件下拍摄的两张分辨率不同的照片就可以得到全分辨率的三维图像。这一技术可用于任何现有的广域荧光显微镜，而成本大大低于激光扫描共焦显微镜和结构照明显微镜。由于成像机理简单，该技术的成像速度是常用的生物显微技术中最快的，而且操作简便，不受样本移动的影响。波士顿大学目前正在积极寻求企业合作，争取早日将这一突破性的技术推向市场。

[color=#000000]原位电镜（in situ transmission electron microscopy）是一种在电子显微镜下实时高空间分辨率观察和记录材料或样品在不同条件下变化的技术，这种技术的应用涵盖了多个领域，包括材料科学、纳米科技、生物学等。特别是得益于气体和液体环境的引入，大大的拓展了原位电镜技术的应用范畴，如腐蚀科学和催化反应等。电子显微镜本身具有非常高的真空工作环境，因此，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]反应介质通常被密封在一个非常小的纳米反应器里面。由于氮化硅（SiNx）具有易于微纳米制造且在一定厚度下仍有可靠的力学特性及适度的电子透明度等优点，被广泛应用于原位电镜中芯片用的密封膜材料。[/color][color=#000000]在过去20年，基于像差校正器、单色器及直接探测器等硬件技术的发展，电子显微镜本身的性能包括空间和能量分辨率都得到显著提升。但是原位电子显微学直到目前为止，在空间分辨率上并无显著突破。关键原因是作为密封的SiNx膜材料限制了电镜本身及原位实验的品质因子。目前商用的SiNx膜的厚度一般为50 nm，而[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]电子显微学一般需要用两个原位芯片，这样仅密封膜的厚度就高达100 nm。如此厚的密封膜会造成非常高的有害电子散射，大大降低了原位电子显微学实验中采集的各种数据的信噪比。在原位电子显微学领域，学者们都一直认为降低SiNx膜的厚度非常必要，但是直到目前仍很难实现，因为仅通过刻蚀降低SiNx膜厚度，会造成力学性能的显著恶化。[/color][color=#000000]针对此问题，[b]美国西北大学的Xiaobing Hu[/b]和[b]Vinayak Dravid教授[/b]研究团队从自然界蜂窝结构稳定性获得灵感，巧妙利用[b]掺杂浓度对Si的刻蚀速率影响，在观察窗口区域引入了额外的微米尺度Si支撑图案，成功的将SiNx膜的厚度从50 nm降至10 nm以下。[/b]这种在窗口区域具有支撑图案的超薄原位芯片具有很多优点，如优异的力学性能、耐电子束辐照、充分大的可观察区域，保证了该超薄芯片在原位电子显微学上的广泛应用。基于Pd的储氢特性，作者系统了探索了超薄芯片对原位实验测量品质因子的影响，及Pd纳米颗粒的吸/析氢行为。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/c12df4c5-8db9-4fce-8ddf-16d17cfd42fd.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图1. 超薄原位电镜用芯片的制备及其优异的力学稳定性和电子束耐辐照性能，插图A、C中标尺分别为10 mm, 100 μm[/color][/size][/align][color=#000000]图1A显示超薄芯片的制备过程，图1B显示了具有不同厚度的SiNx窗口的原位芯片。图1C的扫描透射模式下的暗场和明场像显示出超薄芯片窗口区域的蜂窝状特征。图1D显示出这种超薄芯片优异的力学特性，即使在5 nm厚的情况下，仍能承受1个大气压，完全满足绝大多数的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]原位实验。图1E显示出超薄芯片非常好的耐电子束辐照特性，当厚度从50 nm降到10 nm时，临界电子束剂量几乎没有改变。图1E为用光学方法和电子能量损失谱测量的不同厚度的SiNx膜数据。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/6f3b49eb-f7b1-4f8f-8a5f-362aa1e61846.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图2. 基于超薄原位芯片的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]电子显微学实验品质因数的显著提升[/color][/size][/align][color=#000000]图2A为理论模拟不同厚度的SiNx对Au纳米颗粒明场像信噪比的影响，对于超薄原位芯片而言，即使在电子剂量比较低的情况下，仍可以拥有很好的信噪比，成像质量比较高。图2B、C显示出在一个大气压的Ar环境不同SiNx膜厚度下的高分辨像对比。可以看出与常规50 nm厚的原位芯片相比，超薄芯片的应用不仅提高了图像的信噪比，分辨率也从2.3 ?提高到1.0 ?。图2C显示出了能谱对比结果，可以看出在一个大气压的Ar环境下，当原位芯片窗口区域膜厚度从50 nm 降低到10 nm时，Ar/Si峰值比从0.59%升到8.3%，提高了14倍以上。图2E-G数据显示了超薄原位芯片显著提高了电子能量损失谱分析的灵敏度。[/color][align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/6d6e2657-12c9-4711-80d5-725e65b1eeb9.jpg[/img][/align][align=center][size=14px][color=#7f7f7f]图3. 基于超薄原位芯片电子显微学在储氢材料中应用[/color][/size][/align][color=#000000]图3A、3B为在不同支撑载体下纳米Pd颗粒的电子衍射对比图，可以看出超薄芯片显著压制了膜材料本身的有害电子散射，提高的电子衍射的信噪比。而这也允许研究人员在原位[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]实验中进行定量衍射分析。图3C-D的原位电子衍射，显示出Pd纳米颗粒在原位充氢、放氢过程中的相变行为。图3E的电子能量损失谱分析确认了相变产物PdHx的产生。[/color][color=#000000]基于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]超薄原位芯片的设计与探索实验，作者提出这种超薄芯片的设计策略可大规模推广到[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]原位及其它基于SiNx的原位芯片上，大大提高原位电子显微学实验的品质因子，从而允许研究人员在原位实验过程中不单单观察形貌变化，可将其它先进电子显微学方法应用到原位实验上来。更进一步，这种超薄芯片也可拓展到原位X射线领域。可以说，超薄芯片的概念提出，将大大的影响整个原位实验领域。[/color][color=#000000]这一成果近期发表在[b][i]Science Advances[/i][/b]上，美国西北大学[b]胡肖兵研究副教授[/b]，[/color][color=#000000][b]Vinayak Dravid讲席教授[/b][/color][color=#000000]为文章的通讯作者，[b]Kunmo Koo博士[/b]为文章的第一作者。[/color][来源：材料学网][align=right][/align]

各位论坛的老师你们好，学生刚接触此方向，请教个有关超高分辨率傅里叶光谱仪的问题：超高分辨率傅里叶红外光谱仪的意义在哪里？具体实现起来有哪些技术难度不能被攻克？

http://203.64.230.194/web/Content.asp?ID=39269【汉语拼音】dianzi xianweixue 【中文词条】电子显微学 【外文词条】electron microscopy 【作　　者】郭可信 用电子显微镜研究物质的显微组织﹑成分和晶体结构的一门科学技术。电子显微镜是用一束电子照射到样品上并将其组织结构细节放大成像的显微镜。根据成像特点﹐目前广泛使用的电子显微镜有﹕透射电子显微镜﹔扫描电子显微镜﹔扫描透射电子显微镜。 透射电子显微镜 (transmission electron microscopy﹐简写为TEM)。 构造原理 电子显微镜的构造原理与光学显微镜相似﹐主要由照明系统和成像系统构成(图1 光学显微镜与电子显微镜的对比 )。照明系统包括电子枪和聚光镜。钨丝在真空中加热并在电场的作用下发射出电子流﹐经聚光镜会聚﹐照射到样品上。成像系统主要是物镜和投影镜﹐后者相当于光学显微镜中的目镜。从样品上物点发射出的散射电子波﹐经过物镜的聚焦成像作用在其像面上产生一次放大像﹐再经过投影镜在荧光屏上产生二次放大像﹐可供直接观察或拍摄相片。在电子显微镜中所有透镜都是磁透镜﹐利用强磁场使电子束聚焦。 分辨极限 光学显微镜的分辨极限受所用光波波长的限制﹐大约相当于波长的一半。可见光的波长为0.4～0.7微米﹐因此不能观察小于0.2微米的细节﹐放大倍数不过一两千倍。电子的运动也具有波动特征﹐加速电压越高﹐波长越短。下列是常用的一些加速电压与电子波的波长﹕ 加速电压(kV) 100 200 500 1000 波长(0.01A) 3.70 2.51 1.42 0.87显然﹐根据电子波长得出的电子显微镜的理论分辨极限远小于0.1A﹐但是由于磁透镜的球面象差和象散﹐电压与电流的波动﹐仪器的震动﹐样品的漂移等等﹐透射电子显微镜的实际分辨本领远逊于此值。1939年第一台商品电子显微镜问世(1932年在实验室中就已研制成功)﹐使用单聚光镜和两个成像透镜﹐分辨本领优于100A。现在的一级电子显微镜普遍采用双聚光镜和3～4个成像透镜(在物镜与投影镜之间安装1～2个中间镜﹐见图3 改变中间镜物距(改变透镜电流)可以在中间镜像面上得到二次放大像或一次放大衍射图。BB及CC截面相当于图4(b)及(c)的情况﹐前者是散焦的像﹐后者是散焦的衍射图 )﹐可以直接得到放大一百万倍的像﹐分辨本领为2～3A﹐不但可以分辨点阵平面像(图9 金膜的(200)及(020)点阵平面象 )﹐而且可以分辨原子﹐直接观察到晶体与分子中的原子(图10 金原子在 (111)点阵平面上的分布 )。由此可见﹐放大倍数高﹐分辨极限可以小到原子尺度﹐这是透射电子显微镜的最显著的特点。

下面是J. Spence教授来信推荐书籍（网页http://www.public.asu.edu/~jspence/ElectrnDiffn.html上有），中文注解和中文书籍为王建波所加，供大家学习参考。Books, special issues of journals, tables.(More details, including ISBN numbers and out-of-print books can be found on at specialist booksellers on the web.)"Analytical electron microscopy for materials science". D. Shindo, T. Oikawa. Springer (2002). Excellent, up to date, practical . (ELS, EDX, CBED, Alchemi, Sample prep, holography etc).有中文版，即《材料评价的分析电子显微学方法》，图文并茂，非常实用，分析电子显微学讲述深入浅出。作者T. Oikawa是日本电子首席研究员，来电镜中心多次，十月份会议将参加。强烈推荐，案头必备（新、实际应用）。 "High resolution electron microscopy and related techniques". P. Buseck, J.Cowley and L.Eyring, Eds. Oxford Univ Press.(1989). Comprehensive overview. Electron Backscattering Diffraction in Materials Science, A. J. Schwartz, M. Kumar and B. L. Adams (Eds.) Plenum (New York, 2000) Atlas of Backscattering Kikuchi Diffraction Patterns D J Dingley, K Z Baba-Kishi and V Randle IOP (Bristol, 1995)扫描电镜的强有力附件EBSD，可以在扫描电镜中看到表面形貌和微区成分（EDS）的同时得到对应的结构（EBSD），最新技术。本书先给出基本原理，其后附上大量EBSD图片。实用，易学。强烈推荐，EBSD(SEM)必备。Introduction to Texture Analysis V Randle and O Engler Gordon and Breach (Amsterdam 2000)Texture and Anisotropy U F Kocks, C. N. Tomé and H-R Wenk Cambridge (Cambridge 1998)Elastic and Inelastic Scattering in Electron Diffraction and Imaging Z L Wang Plenum (New York 1995)王中林的大作，理论功底深厚，推导数学化，愿意深入理解电子显微学得可以阅读。Introduction to Analytical Electron Microscopy J J Hren, J I Goldstein and D. C Joy (Eds) Plenum (New York 1979)Principles of Analytical Electron Microscopy D C Joy, A D Romig and J I Goldstein (Eds) Pleum (New York 1986)分析电子显微学较早的书籍，有影印本。Convergent Beam Electron Diffraction of Alloy Phases J Mansfield (Ed) Adam Hilger (Bristol 1984)Large-angle convergent beam electron diffraction. J.P. Morniroli. (Society of French Microscopists. Paris). 2002. In english. ISBN 2-901483-05-4Diffraction Physics. J.M.Cowley. North-Holland. 3rd Edition. 1990. 高分辨电子显微学的鼻祖Cowley教授的镇山之作，衍射物理的有一圣经，几次重版。强烈推荐，案头必备。上邹化民老师《电子衍射与衍衬》必备参考书。读懂后会理论功力大涨，方圆几里无对手。Advanced computing in electron microscopy. E.J.Kirkland. Plenum. New York. 1998.计算原理讲解，附有源代码，可以仔细调试研读。"Transmission Electron Microscopy and Diffractometry of Materials". B. Fultz and J. Howe. Springer. 2001. Excellent coverage of theory and worked examples."Fundamentals of HREM". S. Horiuchi. North Holland. 1994."Structural Electron Crystallography" D. L. Dorset, Plenum/Kluwer. 1997. Mainly organics."Transmission electron microscopy: A textbook for materials science". D.B.Williams and C.B.Carter. Plenum Press. 1996. Pedagogically sound introductory text. Indispensible.美国电镜最好的教科书，四卷本，有基础、衍射、成像、谱，深入浅出，初学者和高级研究人员都会开卷有益。Amazon网上书店最畅销书。作者Carter也是现任国际显微学联合会秘书长，下任理事长，可能于十月来武汉出席会议。最强烈最强烈推荐，案头必备。读懂后在电镜中心也成为牛人了。See http://www1.cems.umn.edu/research/carter/book.html"High Resolution Electron Microscopy". J.C.H.Spence. Oxford Univ Press. 2003. (3rd Edn).How to do HREM.Electron energy loss specrtroscopy in the electron microscope. R.F. Egerton. Plenum. New York. 2nd edition 1996.电子能量损失谱的专著，作者Egerton是显微学联合会理事，Micron杂志主编，预计十月份出席武汉会议。强烈推荐，EELS必备。"Convergent beam electron diffraction IV". M.Tanaka, M.Terauchi, K.Tsuda, K.Saitoh. JEOL Ltd. Tokyo. and earlier volumes. Superb collection of CBED patterns.不只是这一本，共有四本，是会聚束电子衍射的权威Tanaka教授的一生心血，大量精彩的图片。强烈推荐，CBED必备。"Electron microdiffraction". J.Spence and J.M. Zuo (Plenum, 1992). How to do QCBED. Workedexample of how to find space-group of crystal from CBED patterns.定量CBED，左建民作了大量工作。推荐，定量CBED必备。"Electron Diffraction Techniques". Vols 1 and 2. Oxford/IUCr Press. J.Cowley, ed. 1993.不错，可以学习很多大家的电子衍射技巧。推荐"High resolution electron microscopy for materials science". D.Shindo, K.Hiraga.Springer. 1998.Beautiful collection of HREM images and examples of their analysis.有中文版，《材料评价的高分辨电子显微学方法》，大量精彩的高分辨照片，使用技巧。强烈推荐，HRTEM必备。"Electron Microscopy of thin crystals". P.B.Hirsch et al. Krieger. New York. 1977.Classic text with many worked examples. Indispensible.电子显微学的圣经，开创电子显微学的开山之作，可以比如盘古开天辟地。迄今也是电子衍射和衍衬的最重要参考书。据说王仁卉教授通读达6-7遍，平时翻阅参考还不算。作者之一A Howie教授将于十月到武汉大学开会。强烈推荐，案头必备。读懂后也是一代牛人。"Electron-diffraction Analysis of Clay Mineral Structures". B. B Zvyagin. Plenum. 1967"Electron Diffraction Structure Analysis". B. K. Vainshtein. Pergamon. 1964"Intro. to Scanning Transmission Electron Microscopy", R. J. Keyse, A. J. Garratt-Reed, P.J. Goodhew and G. W. Lorimer, (BIOS Scientific Publishers, Royal Micros. Soc., 1998)"Electron Energy Loss Spectroscopy", Rik Brydson, (BIOS Scientific Publishers, Royal Micros. Soc., 2001)."Transmission Electron Microscopy. 4th edit.", L. Reimer, (Springer-Verlag 1997).Excellent broad coverage with all the basic physics, including radiation damage. Indispensible."Electron Holography", A. Tonomura, (Springer-Verlag, 1999)"Introduction to electron holography". E. Voelkl, Ed. (1998). Plenum."Practical Electron Microscopy in Materials Science", J. W. Edington (Van Nostrand Reinhold, 1976)"Electron beam analysis of materials" by M. Loretto. Chapman and Hall. 1984."Electron microscopy in heterogeneous catalysis". P. Gai and E. Boyes. Inst Phys. (2003)."Interpretation of electron diffraction patterns" Andrews, K., Dyson, D., Keown, S. (1971). Plenum New York."Crystallography and crystal defects". Reprinted by Techbooks, 4012 Williamsburg Court, Fairfax, Virginia, USA 22032. Extremely useful. Highly recommended.JCPDS-ICDD Powder diffraction file. http://www.icdd.com/ . Identify crystalline phases from their diffraction data.Special issue of Zeitschrift Kirstallographie on electron crystallography. 2003/4. U.Kolb.Journal of Microscopy and Microanalysis (mid 2003) Special issue on Quantitative Electron Diffraction. J.C.H. Spence, editor.中文书籍推荐：郭可信《电子衍射图》王仁卉、郭可信《晶体学中的对称群》

摘要:　本文扼要介绍了电子显微镜的现状与展望。透射电子显微镜方面主要有：高分辨电子显微学及原子像的观察，像差校正电子显微镜，原子尺度电子全息学，表面的高分辨电子显微正面成像，超高压电子显微镜，中等电压电镜，120kV,100kV分析电镜，场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等，透射电镜将又一次面临新的重大突破；扫描电子显微镜方面主要有：分析扫描电镜和X射线能谱仪、X射线波谱仪和电子探针仪、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜、超大试样室扫描电镜、环境扫描电镜、扫描电声显微镜、测长／缺陷检测扫描电镜、晶体学取向成像扫描电子显微术和计算机控制扫描电镜等。扫描电镜的分辨本领可望达到0.2—0.3nm并观察到原子像。 关键词　透射电子显微镜　扫描电子显微镜　仪器制造与发展 中图法分类号　TN16　O766.1　Q336 　　 电子显微镜(简称电镜，EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展［1］。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖［2］。 　　电子与物质相互作用会产生透射电子，弹性散射电子，能量损失电子，二次电子，背反射电子，吸收电子，X射线，俄歇电子，阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。电子显微镜有很多类型，主要有透射电子显微镜(简称透射电镜，TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜，SEM)两大类。扫描透射电子显微镜(简称扫描透射电镜，STEM)则兼有两者的性能。为了进一步表征仪器的特点，有以加速电压区分的，如：超高压(1MV)和中等电压(200—500kV)透射电镜、低电压(～1kV)扫描电镜；有以电子枪类型区分的，如场发射枪电镜；有以用途区分的，如高分辨电镜，分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD-扫描电镜；有以激发的信息命名的，如电子探针X射线微区分析仪(简称电子探针，EPMA)等。 半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子，并获得有关试样的更多的信息，如标征非晶和微晶，成分分布，晶粒形状和尺寸，晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征，以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究［3］。近来，电子显微镜(电子显微学)，包括扫描隧道显微镜等，又有了长足的发展。本文仅讨论使用广泛的透射电镜和扫描电镜，并就上列几个方面作一简要介绍。部分透射电镜和扫描电镜的主要性能可参阅文献［1］。 透射电子显微镜 1、高分辨电子显微学及原子像的观察 材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关。观察试样中单个原子像是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之2—3mm。因此，要分辨出每个原子的位置需要0.1nm左右的分辨本领，并把它放大约1千万倍。70年代初形成的高分辨电子显微学(HREM)是在原子尺度上直接观察分析物质微观结构的学科。计算机图像处理的引入使其进一步向超高分辨率和定量化方向发展，同时也开辟了一些崭新的应用领域。例如，英国医学研究委员会分子生物实验室的A.Klug博士等发展了一套重构物体三维结构的高分辨图像处理技术，为分子生物学开拓了一个崭新的领域。因而获得了1982年诺贝尔奖的化学奖，以表彰他在发展晶体电子显微学及核酸—蛋白质复合体的晶体学结构方面的卓越贡献［4］。 用HREM使单个原子成像的一个严重困难是信号／噪声比太小。电子经过试样后，对成像有贡献的弹性散射电子(不损失能量、只改变运动方向)所占的百分比太低，而非弹性散射电子(既损失能量又改变运动方向)不相干，对成像无贡献且形成亮的背底(亮场)，因而非周期结构试样中的单个原子像的反差极小。在档去了未散射的直透电子的暗场像中，由于提高了反差，才能观察到其中的重原子，例如铀和钍—BTCA中的铀(Z＝92)和钍(Z＝90)原子［5］。对于晶体试样，原子阵列会加强成像信息。采用超高压电子显微镜和中等加速电压的高亮度、高相干度的场发射电子枪透射电镜在特定的离焦条件(Scherzer欠焦)下拍摄的薄晶体高分辨像可以获得直接与晶体原子结构相对应的结构像。再用图像处理技术，例如电子晶体学处理方法，已能从一张200kV的JEM-2010F场发射电镜(点分辨本领0.194nm)拍摄的分辨率约0.2nm的照片上获取超高分辨率结构信息，成功地测定出分辨率约0.1nm的晶体结构［6］。 2.像差校正电子显微镜 电子显微镜的分辨本领由于受到电子透镜球差的限制，人们力图像光学透镜那样来减少或消除球差。但是，早在1936年Scherzer就指出，对于常用的无空间电荷且不随时间变化的旋转对称电子透镜，球差恒为正值。在40年代由于兼顾电子物镜的衍射和球差，电子显微镜的理论分辨本领约为0.5nm。校正电子透镜的主要像差是人们长期追求的目标。经过50多年的努力，1990年Rose提出用六极校正器校正透镜像差得到无像差电子光学系统的方法。最近在CM200ST场发射枪200kV透射电镜上增加了这种六极校正器，研制成世界上第一台像差校正电子显微镜。电镜的高度仅提高了24cm，而并不影响其它性能。分辨本领由0.24nm提高到0.14nm［7］。在这台像差校正电子显微镜上球差系数减少至0.05mm(50μm)时拍摄到了GaAs〈110〉取向的哑铃状结构像，点间距为0.14nm［8］。 3、原子尺度电子全息学 Gabor在1948年当时难以校正电子透镜球差的情况下提出了电子全息的基本原理和方法。论证了如果用电子束制作全息图，记录电子波的振幅和位相，然后用光波进行重现，只要光线光学的像差精确地与电子光学的像差相匹配，就能得到无像差的、分辨率更高的像。由于那时没有相干性很好的电子源，电子全息术的发展相当缓慢。后来，这种光波全息思想应用到激光领域，获得了极大的成功。Gabor也因此而获得了诺贝尔物理奖。随着Mollenstedt静电双棱镜的发明以及点状灯丝，特别是场发射电子枪的发展，电子全息的理论和实验研究也有了很大的进展，在电磁场测量和高分辨电子显微像的重构等方面取得了丰硕的成果［9］。Lichte等用电子全息术在CM30 FEG/ST型电子显微镜(球差系数Cs＝1.2mm)上以1k×1k的慢扫描CCD相机，获得了0.13nm的分辨本领。目前，使用刚刚安装好的CM30 FEG/UT型电子显微镜(球差系数Cs＝0.65mm)和2k×2k的CCD相机，已达到0.1nm的信息极限分辨本领［10,11］。

美国科学家称，利用世界上最先进的高分辨率光学显微镜，他们观察到了H2AX蛋白质在细胞核内的团状分布情况，以及DNA受损后它们如何移动到所需地方对基因进行“急救”或修复。 目前，有许多生物过程都是无法用视觉观察到的，原因是高分辨率电子显微镜常常因样品制备问题出现偏差，而光学显微镜虽然容易制备且能观察活细胞，但其分辨率却比较低。然而，通过对光波进行适当的操作，生物科学家扩展了光学显微镜的能力，成功地研制出4Pi显微镜，并通过它观察到了细胞的成分，其中包括细胞核的内部结构。 在新出版的美国《国家科学院学报》上，美国杰克逊实验室分子生物物理学所研究人员乔尔格• 毕瓦斯多夫及其合作者联合发表文章介绍说，借助4Pi光学显微镜，他们观察到了DNA双螺旋结构断裂情况下细胞的反应，并发现了DNA双螺旋结构断裂（即遗传物质严重受损）后引发的细胞内H2AX蛋白质一系列验证和修复损伤动作。如果细胞成分在修复过程中出现缺陷，则存在着发生癌症和免疫问题的危险，因此细胞内的反应十分重要。 H2AX是一种组蛋白。作为结构蛋白质，它们能缠绕在受损的DNA上，同时它们具有基因管理和基因修复的功能。H2AX在DNA受损后能快速做出反应，转变成γ-H2AX，这对协调发信号和修复等极其重要。 利用选择性着色技术和4Pi显微镜，毕瓦斯多夫还观察到H2AX组蛋白成团状均匀地分布在细胞核内。他认为，这种团状结构或许决定了DNA发生断裂时，γ-H2AX进行对应扩散的边界。 毕瓦斯多夫说：“H2AX团状分布也许为迅速和有效地应对DNA受损提供了平台。下一步，我们将分析H2AX团的位置及与其他细胞核成分的关系。”

下面是J. Spence教授来信推荐书籍（网页http://www.public.asu.edu/~jspence/ElectrnDiffn.html上有），中文注解和中文书籍为王建波所加，供大家学习参考。Books, special issues of journals, tables.(More details, including ISBN numbers and out-of-print books can be found on at specialist booksellers on the web.)"Analytical electron microscopy for materials science". D. Shindo, T. Oikawa. Springer (2002). Excellent, up to date, practical . (ELS, EDX, CBED, Alchemi, Sample prep, holography etc).有中文版，即《材料评价的分析电子显微学方法》，图文并茂，非常实用，分析电子显微学讲述深入浅出。作者T. Oikawa是日本电子首席研究员，来电镜中心多次，十月份会议将参加。强烈推荐，案头必备（新、实际应用）。"High resolution electron microscopy and related techniques". P. Buseck, J.Cowley and L.Eyring, Eds. Oxford Univ Press.(1989). Comprehensive overview.Electron Backscattering Diffraction in Materials Science, A. J. Schwartz, M. Kumar and B. L. Adams (Eds.) Plenum (New York, 2000) Atlas of Backscattering Kikuchi Diffraction Patterns D J Dingley, K Z Baba-Kishi and V Randle IOP (Bristol, 1995)扫描电镜的强有力附件EBSD，可以在扫描电镜中看到表面形貌和微区成分（EDS）的同时得到对应的结构（EBSD），最新技术。本书先给出基本原理，其后附上大量EBSD图片。实用，易学。强烈推荐，EBSD(SEM)必备。Introduction to Texture Analysis V Randle and O Engler Gordon and Breach (Amsterdam 2000)Texture and Anisotropy U F Kocks, C. N. Tomé and H-R Wenk Cambridge (Cambridge 1998)Elastic and Inelastic Scattering in Electron Diffraction and Imaging Z L Wang Plenum (New York 1995)王中林的大作，理论功底深厚，推导数学化，愿意深入理解电子显微学得可以阅读。Introduction to Analytical Electron Microscopy J J Hren, J I Goldstein and D. C Joy (Eds) Plenum (New York 1979)Principles of Analytical Electron Microscopy D C Joy, A D Romig and J I Goldstein (Eds) Pleum (New York 1986)分析电子显微学较早的书籍，有影印本。Convergent Beam Electron Diffraction of Alloy Phases J Mansfield (Ed) Adam Hilger (Bristol 1984)Large-angle convergent beam electron diffraction. J.P. Morniroli. (Society of French Microscopists. Paris). 2002. In english. ISBN 2-901483-05-4Diffraction Physics. J.M.Cowley. North-Holland. 3rd Edition. 1990. 高分辨电子显微学的鼻祖Cowley教授的镇山之作，衍射物理的有一圣经，几次重版。强烈推荐，案头必备。上邹化民老师《电子衍射与衍衬》必备参考书。读懂后会理论功力大涨，方圆几里无对手。Advanced computing in electron microscopy. E.J.Kirkland. Plenum. New York. 1998.计算原理讲解，附有源代码，可以仔细调试研读。"Transmission Electron Microscopy and Diffractometry of Materials". B. Fultz and J. Howe. Springer. 2001. Excellent coverage of theory and worked examples."Fundamentals of HREM". S. Horiuchi. North Holland. 1994."Structural Electron Crystallography" D. L. Dorset, Plenum/Kluwer. 1997. Mainly organics."Transmission electron microscopy: A textbook for materials science". D.B.Williams and C.B.Carter. Plenum Press. 1996. Pedagogically sound introductory text. Indispensible.美国电镜最好的教科书，四卷本，有基础、衍射、成像、谱，深入浅出，初学者和高级研究人员都会开卷有益。Amazon网上书店最畅销书。作者Carter也是现任国际显微学联合会秘书长，下任理事长，可能于十月来武汉出席会议。最强烈最强烈推荐，案头必备。读懂后在电镜中心也成为牛人了。See http://www1.cems.umn.edu/research/carter/book.html"High Resolution Electron Microscopy". J.C.H.Spence. Oxford Univ Press. 2003. (3rd Edn).How to do HREM.Electron energy loss specrtroscopy in the electron microscope. R.F. Egerton. Plenum. New York. 2nd edition 1996.电子能量损失谱的专著，作者Egerton是显微学联合会理事，Micron杂志主编，预计十月份出席武汉会议。强烈推荐，EELS必备。"Convergent beam electron diffraction IV". M.Tanaka, M.Terauchi, K.Tsuda, K.Saitoh. JEOL Ltd. Tokyo. and earlier volumes. Superb collection of CBED patterns.不只是这一本，共有四本，是会聚束电子衍射的权威Tanaka教授的一生心血，大量精彩的图片。强烈推荐，CBED必备。"Electron microdiffraction". J.Spence and J.M. Zuo (Plenum, 1992). How to do QCBED. Workedexample of how to find space-group of crystal from CBED patterns.定量CBED，左建民作了大量工作。推荐，定量CBED必备。"Electron Diffraction Techniques". Vols 1 and 2. Oxford/IUCr Press. J.Cowley, ed. 1993.不错，可以学习很多大家的电子衍射技巧。推荐"High resolution electron microscopy for materials science". D.Shindo, K.Hiraga.Springer. 1998.Beautiful collection of HREM images and examples of their analysis.有中文版，《材料评价的高分辨电子显微学方法》，大量精彩的高分辨照片，使用技巧。强烈推荐，HRTEM必备。"Electron Microscopy of thin crystals". P.B.Hirsch et al. Krieger. New York. 1977.Classic text with many worked examples. Indispensible.电子显微学的圣经，开创电子显微学的开山之作，可以比如盘古开天辟地。迄今也是电子衍射和衍衬的最重要参考书。据说王仁卉教授通读达6-7遍，平时翻阅参考还不算。作者之一A Howie教授将于十月到武汉大学开会。强烈推荐，案头必备。读懂后也是一代牛人。"Electron-diffraction Analysis of Clay Mineral Structures". B. B Zvyagin. Plenum. 1967"Electron Diffraction Structure Analysis". B. K. Vainshtein. Pergamon. 1964"Intro. to Scanning Transmission Electron Microscopy", R. J. Keyse, A. J. Garratt-Reed, P.J. Goodhew and G. W. Lorimer, (BIOS Scientific Publishers, Royal Micros. Soc., 1998)"Electron Energy Loss Spectroscopy", Rik Brydson, (BIOS Scientific Publishers, Royal Micros. Soc., 2001)."Transmission Electron Microscopy. 4th edit.", L. Reimer, (Springer-Verlag 1997).Excellent broad coverage with all the basic physics, including radiation damage. Indispensible."Electron Holography", A. Tonomura, (Springer-Verlag, 1999)"Introduction to electron holography". E. Voelkl, Ed. (1998). Plenum."Practical Electron Microscopy in Materials Science", J. W. Edington (Van Nostrand Reinhold, 1976)"Electron beam analysis of materials" by M. Loretto. Chapman and Hall. 1984."Electron microscopy in heterogeneous catalysis". P. Gai and E. Boyes. Inst Phys. (2003)."Interpretation of electron diffraction patterns" Andrews, K., Dyson, D., Keown, S. (1971). Plenum New York."Crystallography and crystal defects". Reprinted by Techbooks, 4012 Williamsburg Court, Fairfax, Virginia, USA 22032. Extremely useful. Highly recommended.JCPDS-ICDD Powder diffraction file. http://www.icdd.com/ . 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超高分辨率场发射扫描电镜，日本电子，欢迎有需要求的测试，量大优惠大[img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/03/202403041546441431_3168_4087606_3.png[/img]

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透射电子显微学(黄孝瑛编著_上海科技出版社_1987.05)希望对大家有用[~125482~]

“第五届电子显微学网络会议(iCEM 2019)”四天的报告日程[color=#ff0000][b]正式揭晓[/b][/color]，34位电子显微学领域主流专家将在8月13-16日，与大家线上相约，在线“面对面”，共同探讨2019年电子显微学领域的方方面面。[url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2019/][color=#ff0000]【会议官网】[/color][/url]　　本次网络研讨会邀请的34位电镜专家，涵盖了当下电子显微学领域主流学术专家、应用专家，以及电子显微学相关仪器技术专家，报告主题涉及代表先进电子显微学技术的冷冻电镜/球差电镜技术与应用、时下火热的原位电镜技术与应用、电镜研究离不开的在生命科学与材料科学领域的应用、电镜仪器新技术，以及电镜实验操作技巧与经验分享等电镜的方方面面。[align=center][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2019/][img=001.jpg,500,111]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/398733ac-d0de-4306-a0e4-6cf1cefce9f6.jpg[/img][/url][/align]　　无论你是电镜的使用者、研究者、学者，或是电镜仪器研发应用工作者，还是你的工作可能即将使用到电镜技术，iCEM 2019都是一次绝佳的学习或与业内人士交流机会。　　[b][color=#ff0000]学习时间[/color][/b]：8月13-16日　　[b][color=#ff0000]学习形式[/color][/b]：网络线上学习　　[b][color=#ff0000]参与方式[/color][/b]：免费报名，[color=#00b0f0][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2019/]【报名链接】[/url][/color]　　[b][color=#ff0000]什么是“电子显微学网络会议”?[/color][/b]　　电子显微学网络会议(iConference on Electron Microscopy,iCEM)由仪器信息网于2015年在业内首次发起，每年一届，旨在利用互联网技术为国内的广大电子显微学工作者提供一个突破时间地域限制的免费学习平台，让大家足不出户便能聆听到电子显微学主流专家的精彩报告，节省时间与资金成本。　　截至目前，iCEM已成功举办四届，累计邀请电子显微学领域技术及应用专家报告70余个，在线课堂及课后视频用户关注量超过10万人次，获得网络在线用户的广泛好评和持续支持。　[color=#ff0000]　[b]本次iCEM 2019将呈现哪些内容?[/b][/color]　　iCEM 2019根据电子显微学技术热点与广大用户建议，将会议分设为：电子显微学技术及应用、原位电子显微学技术与应用、电镜实验操作技术及经验分享、先进电子显微学技术及应用、电子显微学仪器在材料领域应用、电子显微学仪器在生命科学领域应用6个主题专场。以下简要分享部分本次会议即将呈现的精彩内容。[align=center][img=0.jpg,600,359]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/c02ccf32-1eac-45bf-8f61-378c3cd9f0b8.jpg[/img][/align]　[color=#ff0000]　[b]1)冷冻电镜技术[/b][/color]　　[b]王宏伟[/b]教授——中国冷冻电镜领域翘楚，清华大学生命科学学院成立以来第二任院长(第一任院长为施一公院士)，将在8月16日上午“生命科学”会场为大家分享冷冻电镜技术的最新见解。　　[b]李宗利[/b]教授——美国哈弗大学医学院，在新成立的哈佛冷冻电镜结构生物学中心担任facility director，在冷冻电镜研究工作超过20年。在8月16日上午“生命科学”会场为大家分享关于冷冻电镜单颗粒技术高分辨数据收集的相关研究进展。　　[b]沈庆涛[/b]研究员——中国生物物理学会监事，生物物理学学会冷冻电镜分会理事，上海科技大学iHuman研究所冷冻电子显微学实验室。将在8月14日上午“先进电子显微学”会场，为大家分享利用冷冻电镜技术在新城疫病毒的基因组与结构蛋白方面的研究。　[color=#ff0000]　[b]2)扫描透射/球差电镜技术[/b][/color]　　[b]车仁超[/b]教授——中国电子显微学学会常务理事，中国晶体学会理事，中国材料学会理事，复旦大学先进材料实验室。将在8月14日“先进电子显微学”会场为大家分享磁斯格明子的洛伦兹低温透射电镜方面的研究进展。　　[b]王玉梅[/b]副研究员——中科院物理所副研究员。2006年获中科院物理所凝聚态物理博士学位。2014年11月到2017年2月在美国休斯顿大学物理系及德克萨斯超导研究中心任Research Associate。主要研究方向为电子显微学，电子晶体学及其在热电等功能材料中的应用。将在8月14日“先进电子显微学”会场为大家分享扫描透射电镜技术在热电材料研究中的应用。　[b]　毛晶[/b]副主任——天津大学材料学院测试中心副主任，负责透射电镜、X射线衍射仪及透射相关制样仪器(包括球差透射电镜、离子减薄仪等)的运行维护及分析测试工作，掌握球差及冷冻杆、原位加热杆、电感、三维重构等各种透射电镜先进技术。将在8月15日“材料学”专场，为大家分享球差矫正透射电子显微镜基本原理及其在新能源材料研究中的应用。　　[b][color=#ff0000]3) 原位电镜技术[/color]　　孙立涛[/b]教授——东南大学电子科学与工程学院、微电子学院院长，东南大学-江南石墨烯研究院先进碳材料应用联合研发中心主任，东南大学-FEI纳皮米中心主任。中国电子显微学会常务理事兼原位电子显微学专业委员会主任。将在8月13日下午“原位电镜”会场，为大家分享原位电子显微学的创新性新技术和新方法。　　[b]王建波[/b]教授——武汉大学电子显微镜中心主任，中国晶体学会理事、中国电子显微镜学会常务理事、湖北省电子显微镜学会理事长。主要从事固体材料超微结构表征工作，利用先进的球差校正及原位电子显微学，结合第一性原理计算等针对微纳尺度材料结构和缺陷的原子尺度表征、演变及调控开展系统深入的研究工作，取得一系列重要研究进展和成果。将在8月13日下午“原位电镜”会场，为大家分享纳米材料的原子尺度表征及其动态结构演变。　　[b]张跃飞[/b]研究员——北京工业大学固体微结构与性能研究所研究员，师从中国科学院张泽院士，长期从事原位电子显微学方法及仪器的开发。研发并完成了原位扫描电镜高温(1200℃)力学微尺度仪器系统，该仪器为系统探究材料显微结构、成分、加工工艺与性能之间关系，满足国家重大战略需求提供了有力的条件保障。将在8月13日下午“原位电镜”会场，为大家分享原位高温扫描电子显微学及应用。　　[b]白雪冬[/b]研究员——中科院物理研究所研究员，1999年在中科院金属研究所获得博士学位，2002-2003年在美国佐治亚理工学院和哈佛大学做博士后，在透射电镜-扫描探针联合实验技术的开发与科研应用方面做出了系列工作。2011年获得国家自然科学二等奖，2015年获得中国物理学会胡刚复奖，2016年入选万人计划领军人才。将在8月13日下午“原位电镜”会场，为大家分享原位透射电镜研究进展：从纳米操纵到量子调控。　　[b]谷猛[/b]副教授——南方科技大学材料科学与工程系副教授。专注于使用原位/像差校正扫描透射电镜探测研究能源相关材料的结构-性能关系。于2011年在加州大学戴维斯分校获材料科学博士学位。随后加入太平洋西北国家实验室EMSL后，主要从事电池材料、催化剂等能源材料的研究。于2014年2月加入密歇根州道康宁，担任核心研发材料科学家，专注于工业催化剂的开发和反应的高级显微镜分析。2015年，因其杰出的研究成果获得了美国显微学会颁发的Albert CREWE奖。将在8月13日下午“原位电镜”会场，为大家分享原位透射电镜在能源存储材料中的应用。　[color=#ff0000]　[b]4)电子显微学技术在材料学中应用[/b][/color]　　[b]杜奎[/b]研究员——中国科学院金属研究所研究员。1999年到德国马普金属研究所和美国凯斯西储大学进行定量电子显微学研究，2006年后在中国科学院金属研究所工作。将在8月15日上午“材料科学”会场，为大家分享镍基单晶高温合金形变机制的电子显微学研究。　　[b]闫鹏飞[/b]教授——北京工业大学教授。2010年博士毕业于中科院金属研究所，师从隋曼龄教授。2010-2013在日本NIMS从事博士后研究，2013-2017在美国太平洋西北国家实验室(PNNL)从事锂电池相关的透射电子显微学研究。于2017年10月加入北京工业大学固体微结构与性能研究所。将在8月15日下午“材料科学”会场，为大家分享先进电子显微学技术在电池材料研究中的应用。　　[b]贾志宏[/b]教授——重庆大学教授，轻金属科学与技术重庆市重点实验室副主任。组织了全国扫描透射电子显微镜及相关分析技术研讨会(2017，主席)，第七届中国FIB学术与技术交流研讨会(2016，主席)，首届东亚电镜会议(2013)。中国FIB专业委员会委员，中国电镜学会会员，重庆大学分析测试中心专家委员会委员。将在8月15日下午“材料科学”会场，为大家分享铝合金中析出相结构演变与溶质原子界面偏聚原子尺度研究。　　[b]曾毅[/b]研究员——中国科学院上海硅酸盐所分析测试中心副主任，主要从事材料显微结构-性能-工艺关系研究，近年来作为项目负责人承担了863、科技部国际合作专项、中科院重点部署项目、上海市民口科技支撑项目等多项材料表征技术相关研究项目。出版《低电压扫描电镜应用技术研究》和《扫描电镜和电子探针的基础及应用》学术专著两部，起草扫描电镜相关国家标准5个。将在8月13日上午，与大家分享EBSD技术在材料学研究中的最新进展。　[b]　林君浩[/b]副教授——南方科技大学物理系副教授。博士毕业于美国范德堡大学(Vanderbilt University)，后赴日本任JSPS特聘研究员(合作导师Kazu Suenaga博士)。主要利用高分辨扫描透射电镜和第一性原理计算作为研究工具，致力于实验与理论相结合的手段研究二维材料中原子结构与材料性能之间的关联。将在8月15日上午“材料科学”会场，为大家分享结合透射电子显微镜与第一性原理计算探索二维材料的缺陷动态演变行为。　　[b]于奕[/b]研究员——于2013年获得清华大学材料科学与工程博士学位，2013-2017年在美国加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室从事博士后研究工作，2017年至今任上海科技大学助理教授、研究员、博士生导师。目前研究聚焦在能源纳米材料的原子尺度表征以及显微原子成像与谱学的方法研究。将在8月15日下午“材料科学”会场，为大家分享电子束敏感材料的原子尺度电子显微学研究。　　[b]徐强[/b]博士——1999年毕业于清华材料与科学工程系，获学士学位 2002年硕士毕业于清华大学电镜中心 2007年博士毕业于荷兰国家电镜实验中心。2007-2009年间，在荷兰Delft大学做博士后，2009-2011年间在比利时EMAT国家电镜中心做博士后。自2012年起，回到Delft大学做从事原位电子显微镜学研究，将研制的电镜原位样品系统开发成标准产品，并出任 DENSsolutions公司副总裁及应用总监，兼职浙江大学客座研究员。将在8月15日下午“材料科学”会场，为大家分享原位电子显微学在材料研究的应用。　　[b][color=#ff0000]5)电子显微学技术在生命科学中应用[/color]　　陈文列[/b]教授——福建中西医结合研究院重点实验室主任兼电镜实验中心主任，国家中医药三级科研实验室-中药药理(细胞结构与功能)实验室主任、福建省中西医结合老年性疾病重点实验室常务副主任 中国中西医结合学会基础研究专委会委员、中国电镜学会理事及医学电镜专委会委员、福建电镜学会理事长、中国原生动物学会理事、省动物学会常务理事。从事医学细胞超微结构与功能等细胞生物学、细胞药理学等研究及研究生教学工作二十多年 目前主要研究方向为中西医结合基础研究，侧重于中医药干预的细胞生物学和细胞药理-毒理学研究。将在8月16日下午“生命科学”会场，为大家分享电子显微学在医药学中的应用研究。　[b]　王亚林[/b]主任——西湖大学生物医学实验技术中心主任，毕业于美国堪萨斯大学，冷泉港实验室博士后，历任纽约城市大学斯塔腾岛学院、霍华德休斯医学研究院珍妮莉亚研究园区、弗吉尼亚大学医学院、清华大学生命学院显微成像平台主管，主要从事各类显微成像和样品制备技术工作，有20多年生物影像工作经验。研究方向为光电联用及三维电镜成像样品制备、超分辨率荧光与电镜同源成像、以及用于光电联用的新荧光探针研究。将在8月16日下午“生命科学”会场，为大家分享光电联用的应用与发展。　　[b]宋敬东[/b]副研究员——中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所，任中国医学影像技术研究会第四届电子显微镜分会主任委员。主要从事医学病毒形态学、病毒结构生物学、生物医学电子显微镜技术研究。曾多次参与我国重大疫情病原体鉴定工作。将在8月16日上午“生命科学”会场，为大家分享透射电镜制样技术在病毒形态鉴定中的应用。　　[b]张辉[/b]研究员——中国科学院植物研究所研究员，在美国爱荷华大学就读博士期间，任Keck显微成像中心的研究助理, 参与了显微成像系统的组建和二维/三维图像分析系统 (DIAS) 的开发。在全美国The Scripps Research Institute做助理研究员时，运用RhoGTPases生物探针研究了如何调控嗜中性白血球细胞的极性定向运动和超氧化物的产生。将在8月16日下午“生命科学”会场，为大家分享电子显微学技术应用于生物研究中的进展。　[b][color=#ff0000]　6)电子显微学实验技术与经验分享[/color]　　常圣海[/b]助理研究员——2009-2015年就读于中国科学院生物物理研究所并获博士学位。2015年至今在浙江大学医学院工作，主要负责冷冻电镜的维护和技术支持，多年来一直从事生物大分子的结构生物学研究。将在8月14日下午“实验技术”专场，与大家分享冷冻电镜数据自动收集的相关设定和监控。　　[b]李晓明[/b]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。现任上海科技大学生命学院分子影像平台主任，负责学院影像平台的组建与管理。将在8月14日下午“实验技术”专场，与大家分享如何选择适合的显微成像技术。　[b]　郭建胜[/b]——2014年于同济大学获得博士学位。现任职于浙江大学冷冻电镜中心，主攻技术方向：大尺度三维重构技术、电子断层技术和高压冷冻-冷冻替代制样技术。将在8月14日下午“实验技术”专场，与大家分享基于FIB-SEM大尺度三维重构技术在生物超微结构研究中的应用。　　[b]周固[/b]高级工程师——1982年起在北京师范大学分析测试中心电镜室工作至今。主要从事各种材料的扫描和透射电子显微镜的分析测试工作。近年来主要在扫描电镜上开展STEM模式的方法及应用。将在8月14日下午“实验技术”专场，与大家分享场发射扫描电镜的使用技巧。　　[b][color=#ff0000]7)电镜仪器技术动向[/color]　　韩伟[/b]——Thermo Fisher Scientific高级产品工程师，将会在8月13日上午“电子显微学技术”专场，为大家分享赛默飞扫描双束新产品与应用。　　[b]何伟[/b]——聚束科技(北京)有限公司总经理、联合创始人，将会在8月14日上午“先进电子显微学”专场，为大家分享高通量(场发射)扫描电镜的概述及其应用-半导体到脑科学。　　[b]赵颉[/b] ——北京天耀科技有限公司赵颉博士，将会在8月13日上午“电子显微学技术”专场，为大家分享台式扫描电镜操作技巧以及应用。　[b]　日本电子[/b]——日本电子将会在8月14日上午“先进电子显微学”专场，为大家分享日本电子电镜技术的最新进展。　　[b]程路[/b]——徕卡显微系统电镜制样技术资深应用专家，将会在8月15日上午“材料学”专场，为大家分享四种制样实验方案在SEM/EBSD领域的应用。　　[b]赵同新[/b]——岛津企业管理（中国）有限公司上海分析中心应用工程师，将会在8月15日下午“材料学”专场，为大家分享EPMA与SEM的异同及其在材料测试中的应用。　　[b]张天庆[/b]——徕卡电镜制样领域资深产品经理，将在8月16日上午“生命科学”专场，为大家分享低温电镜制样技术全套解决方案。　　[b][color=#ffffff]附1：如何免费参会[/color][/b]　[color=#ff0000]　[b]1)点击以下链接进入报名通道[/b][/color][align=center][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2019/][img=1.jpg,350,124]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/10e92be7-83b0-4ffc-885a-5b5472634efa.jpg[/img][/url][/align][b]　[color=#ff0000]　2)加入“电镜技术交流群”随时关注会议动向及会议交流[/color][/b][align=center][img=110.jpg,250,306]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/127cfc6c-6fd4-4106-8b75-6017150e3816.jpg[/img][/align][align=center]　　[b][color=#ff0000]或电话咨询[/color]：[/b]15311451191(同微信)[/align][align=center]　　[b][color=#ff0000]邮件咨询[/color][/b]：yanglz@instrument.com.cn[/align]　[color=#ff0000]　[b]附2：往届回顾[/b][/color][align=center][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2018/][img=01.jpg,250,188]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/d02f3c4a-27a7-45ee-ab23-fe56e89160ad.jpg[/img][/url][/align][align=center][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2017/][img=02.jpg,250,187]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/8204faee-8eab-4844-8273-e9702e6ba67f.jpg[/img][/url][/align][align=center][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html][img=03.jpg,250,187]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/d58be49c-273d-42c0-aefb-71e2aa7ac93b.jpg[/img][/url][/align][align=center][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/icem2015/][img=04.jpg,250,187]https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/c3a59d29-261f-4533-9ab0-ea790ca4255c.jpg[/img][/url][/align]

共焦显微镜因其高分辨率和能三维立体成像的优点被广泛应用在生物、医疗、半导体等方面。文章首先分析了影响共焦显微镜分辨率的因素，主要有光源、探测器孔径和杂散光等；并结合这些因素介绍了双光子共焦碌微镜、彩色共焦显微镜、荧光共焦显微镜、光纤共焦显微镜；然后从提高系统成像速度的方面介绍了波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜；最后分析了共焦显微镜的发展趋势。一、引言随着人们对于生物医学的研究，传统的光学显微镜已经无法满足研究的需要，人们需要可以实现三维成像的显微镜。1957年Marvin Minsky提出了共焦扫描显微镜的原理。1969年，耶鲁大学的Paul Davidovits和M．David Egger设计了第一台共焦显微镜，1987年第一台商业化共焦显微镜的问世，真正实现了三维立体成像。与普通光学显微镜相比，共焦显微镜具有极其明显的优点：能对物体的不同层面进行逐层扫描，从而获得大量的物体断层图像；可以利用计算机进行图像处理；具有较高的横向分辨率和纵向分辨率；对于透明和半透明物体，可以得到其内部的结构图像；还可以对活体细胞进行观察，获取活细胞内的信息，并对获得的信息进行定量分析。自共焦显微原理被提出以来，引起了研究者的广泛关注，提高显微系统的分辨率和改善系统的性能是研究者开发新型显微镜时考虑的主要因素。近几十年，国内外学者通过对共焦显微成像系统的三维点扩散函数、光学传递函数等方面的分析，得出影响显微系统分辨率的因素，主要包括系统的激励光源、探测器孔径、杂散光等。此外，共焦显微镜的成像速度也是决定系统性能的一个重要因素，专家们也一直在进行提高系统成像速度的研究。本文主要从提高显微系统分辨率和系统成像速度这两个方面来介绍共焦显微镜的发展情况。二、共焦扫描显微镜分辨率的提高光源、探测器孔径和杂散光等是影响共焦显微镜分辨率的几个主要因素，因此可以通过改善这些方面来提高显微系统的分辨率。1.光源显微镜的成像性质在很大程度上取决于所采用光源的相干性，有关研究表明，光源相干性好的系统其分辨率要比相干性差的系统要好，并且照明光源对分辨率的改变范围达到了26.4%。因此，选取适合的照明光源对提高显微系统的分辨率有很大帮助。常规的共焦扫描显微镜主要使用普通单色激光作为光源，随着技术的进步，目前已经出现了使用飞秒激光、超白激光、高斯光束作为光源的共焦显微镜，以提高系统性能，获得更高的分辨率。①飞秒激光为光源的双先子扫描共焦显微镜双光子扫描共焦显微镜通常使用近红外的飞秒激光作为激发光源，由于红外光具有较强的穿透性，它能探测到生物样品表面下更深层的荧光图像，并且生物组织对红外光吸收少，随着探测深度的增加衰减会变小，另一方面红外光的衍射低，光束的形状保持性好。2005年，Wild等人利用双光子扫描共焦显微技术实时观察和定量分析了PAHs在植物叶片表面和内部的光降解过程。后来又进一步研究了菲从空气到叶片的迁移过程、菲在叶片内部的运动及其分布情况等，该技术可观测PAHs在叶片内部的最大深度约为200μm。②白激光( supercontinuum laser）为光源的彩色共焦显微镜彩色共焦显微镜是利用光学系统的彩色像差，光源的不同光谱成分会聚焦到样品的不同深度，通过分析由样品反射的光谱能有效地获得样品的扫描深度。2004年，美国宾夕法尼亚州立大学的Zhiwen Liu课题小组使用光子晶体光纤产生的超连续谱白光作为彩色共焦显微镜的光源，这种超连续谱白光具有大的带宽，能够提高系统的扫描范围，能达到7μm扫描深度。另外超白激光有较高的空间相干性，无斑点噪声，能提高系统的信噪比和扫描速度。③使用高斯光束的荧光共焦显微镜荧光共焦显微镜是通过激光照射样品激发样品发出荧光，再通过探测器接受荧光对样品进行观察的共焦显微镜。华南农业大学的杨初平等人研究了不同光源孔径和束斑尺寸的高斯光束对荧光共焦显微镜分辨率的影响表明：与一定孔径尺寸的平行光束相比，采用高斯光束系统可以获得更好的分辨率。 2. 探测器孔径和杂散光共焦显微镜中探测器孔径能滤除部分杂散光，提高系统的分辨率和信噪比。根据相关文献对共焦扫描显微镜的三维光学传递函数与探测器孔径之间的依赖关系的研究，可以得到探测小孔直径为：d=β*1.22λ/NA，式中，β为物镜的放大率，λ为光的波长，NA为物镜的数值孔径。由该公式确定探测器小孔的直径，一方面满足了共焦扫描系统对探测器小孔直径的要求，从而保证高的横向和纵向分辨率，另一方面，又最大限度地使由试样中发射的荧光能量被探测器接收。为了更进一步提高系统分辨率，许多研究者对共焦显微镜中探测孔径进行了改进，例如使用单模光纤代替普通针孔孔径，还有双D型孔径等。① 使用单模光纤的光纤共焦显微镜在光纤共焦显微镜中用光纤分路器代替传统共焦显微镜中的光束分路器，并以单模光纤来代替光源和探测器的微米尺寸针孔孔径。使用单模光纤的优点在于：首先，在采用寻常针孔制作的共焦显微镜中，光源、针孔、探测器等有可能不在一条直线上从而会引起像差；但是在光纤作为针孔的共焦显微镜中，即使有的部件偏离直线时也不会引入像差。其次，使用单模光纤代替微型针孔，容易清除针孔的污染，而且不易受污染。第三，在使用光纤的系统中，可以自由移动显微镜部分而不必挪动探测器。2006年德克萨斯大学使用光纤共焦显微镜进行口腔病变检测，测得的系统横向和轴向分辨率分别为2. 1µm和10µm，成像速度为15帧／s，可观测范围为200µm×200µm。② 具有D型孔径的共焦显微镜近几年，具有对称D型光瞳的共焦显微成像技术引起广泛的关注，图1所示是该系统示意图。2006年美国东北大学的Peter J．Dwyer等人使用这种共焦显微镜进行了人体皮肤内部成像的实验，测得横向分辨率为1.7士0.1µm。2009年新加坡国立大学的Wei Gong等人采用傍轴近似方法理论分析了在共焦显微镜中使用双D型孔径对轴向分辨率的影响。分析表明在图1中的d值给定时，进入瞳孔的光信号强度l会随着探测器尺寸的增加而增加；但是在探测器尺寸给定时，光信号强度I会随着d的增加而单调递减。在使用有限大小的探测器时，改变d的大小，轴向分辨率可以得到改善。 http://www.biomart.cn//upload/userfiles/image/2011/11/1321512815.png 图1 双D型孔径共焦成像系统示意图在共焦成像光学系统中，到达像面的杂散光会在像面上产生附加的强度分布，从而进一步降低了像面的对比度，限制了系统分辨率的提高，因此在显微系统设计时，杂散光的影响也是不容忽视的。一般除了使用探测小孔来抑制杂散光，其他的一些设备例如可变瞳滤波器等对杂散光也有很好的过滤作用。最近以色列魏茨曼科学研究所的O.sipSchwartz and Dan Oron等人提出在系统中使用可变瞳滤波器，这个滤波器能够使多光子荧光共焦显微镜达到分辨率阿贝极限的非线性模拟，从而改善系统的分辨率。三、共焦扫描显微成像速度的提高共焦显微镜快速的成像速度为研究者观察生物细胞中快速动态反应提供了良好的条件。在共焦扫描显微成像系统中，传统的方法是通过改善扫描探测技术来提高成像速度。现有的扫描探测技术主要有Nipkow转盘法、狭缝共焦检测法、多光束的微光学器件检测法。这些方法可以改善扫描速度，但是与系统分辨率，视场之间都存在矛盾，因此又诞生了两种提高成像速度的新型显微镜：波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜。

2010年4月13日，由北京理化分析测试技术学会和北京市电镜学会共同主办的“北京市2010年度激光共聚、原子力显微学最新进展学术研讨会”在北京北科大厦举办。来自科研院所、大专院校、检测机构等单位的150余人参加了此次会议。会议旨在推动北京市及周边省市激光共焦扫描显微学、原子力显微学的进步和发展，提高广大相关工作者的学术及技术水平，促进上述学科在生命科学等领域中的应用和发展。闲话少说，让我们一起走进会议现场吧~~~[img]http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09511.gif[/img]

像差校正透射电子显微镜是从原子尺度认识物质微观结构的有力工具。为满足相关人员对像差校正透射电子显微学理论、应用和实验技术学习的需求，在教育部高等教育仪器设备和优质资源共享系统项目、科技部国家科技基础条件平台和中国电子显微镜学会支持下，清华大学北京电子显微镜中心联合中科院物理所和西安交通大学，举办“像差校正透射电子显微学培训班”。培训内容包括像差校正电子显微学的发展、原理、应用以及实验技术等内容。培训方式为请国内知名专家学者做主题讲座和实验室参观及演示等。主办单位：清华大学北京电子显微镜中心时间：2014年4月4日地点：清华大学主楼11区（东配楼）培训班对象：电子显微学、材料、化学、化工、物理等方向的研究生、教师、研究人员、技术人员等。报名办法：本次培训班培训人员限额为55人，按报名先后，额满为止。报名者请将回执发送至邮箱：程志英：czy@mail.tsinghua.edu.cn会务事宜：具体报到地点和会议议程我们将根据回执情况寄发下一轮通知，请有意参加会议者及时返回回执。报名咨询电话：010-62773998 清华大学北京电子显微镜中心 2014年1月3日请填写回执后于2014年3月1日前Email至czy@mail.tsinghua.edu.cn，以便寄送下一轮详细通知。http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif像差校正透射电子显微镜培训班 姓名 性别 工作单位 通讯地址 邮编 联系电话 手机 E-mail 注：此次研讨会不收参会

高分辨质谱　　用低分辨质谱测定时,分子的质量数都是整数表示,如CO、N2、C2H4和CH2N的质量都是28。如果用高分辨质谱测定就能得到如C2H4＝28.031299，CH2N=28.018723，因此，根据高分辨质谱所测得的精密质量就可以对结构加以剖析和区别　　小分子化合物确定结构式有多种方法，NMR，高分辨质谱(由于每个元素的原子量实际都是小数的，通过高分辨质谱可以直接获得化学式！　　其中高分辨质谱我们强烈推荐THERMO LTQ ORBITRAP　　Orbitrap具有高分辨率[最高可达45万半峰全宽（FWHM）]，高质量精度（0.1×10-6~1×10-6），质量范围宽，动态范围广的优点，可提供大范围的定性和定量分析，并且克服了其他高分辨质谱如傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）质谱、飞行时间（TOF）质谱的尺寸大，维护与操作复杂的缺点。　　在药物分析的应用　　此段摘取贺美莲 郭常川 石峰 姜玮 所著的《Orbitrap高分辨质谱技术在药物分析领域中的应用进展》　　在药物代谢方面的应用　　Orbitrap高分辨质谱可以在很宽的质量范围内生成全扫描数据，同时提供组分的定性和定量分析[21]。此外，在各种生物基质（如血浆、血清，尿液等）中的药物代谢物分析需要复杂的前处理过程，而Orbitrap质谱对于复杂生物基质中的痕量分析物也可进行准确的分析，从而简化了样品前处理过程。基于这些优势，Orbitrap质谱已成为药物代谢研究中强有力的分析工具　　在中药组分分析方面的应用　　Orbitrap串联超高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱仪[/color][/url]实现单针进样即可高通量获取中药中的成百上千化合物的定性和定量信息，能够显著提高中药复杂体系中化学成分的快速分析鉴定能力。　　中药由于成分复杂，对于其真正起治疗作用的化学成分往往不够清晰。应用二维[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]串联LTQ-Orbitrap质谱对丹参中的酚酸和双萜类成分进行定性和定量分析。根据裂解机制和高分辨MSn数据，共鉴定或初步表征了102个化合物，同时检测到丹参样品中的14个生物活性化合物，其中10个酚酸类和4个双萜类，这些成分是丹参发挥心血管疾病治疗作用的主要成分。　　从中药中探索新的化学实体是筛选候选药物的重要来源。采用Orbitrap高分辨质谱鉴定蛇麻花中具有潜在抗菌活性的化合物，对钩藤中的92个吲哚生物碱进行系统表征并发现56个新的潜在生物活性分子，进一步明确了钩藤治疗作用的物质基础。　　在药品杂质检查方面的应用　　杂质检查是药品质量安全评价的重要环节。得益于其强大的定性和定量分析性能，Orbitrap技术可为原料药中杂质和药物降解产物研究提供强有力的支持。采用超高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]串联紫外检测器和高分辨质谱检测器（UPLC-UV-LTQ-Orbitrap）对左旋甲状腺素的氧化降解杂质进行鉴定，利用时间分辨的高分辨质谱数据和自动数据处理的结合能够推断出单个化合物基础上杂质形成的动力学及其形成机制；通过比较降解曲线，总共识别了4个主要类型的甲状腺素降解杂质的产生路径。　　采用超高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]串联Orbitrap质谱仪对伊潘立酮降解杂质进行分离和鉴定，通过[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS分析共鉴定了7种降解杂质，并发现在水解和氧化条件下，伊潘立酮是不稳定的。　　在中成药非法添加筛查方面的应用　　[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]串联高分辨质谱技术不仅可以用来筛查已知的非法添加成分，还可以发现并鉴定复杂基质中的未知成分，先后对中成药中非法添加的磷酸二酯酶-5抑制剂、降糖药和糖皮质激素的筛查和鉴定进行了研究。在63批次中成药和34批次保健品样本的检测中，共有7批保健品检测到降糖药，涉及二甲双胍、苯乙双胍和格列本脲等在非法添加糖皮质激素的检测中，分析物响应与质量浓度（1.0~1 000 ngmL-1）呈良好的线性关系，回归系数（r2）大于0.999 0，所有分析物检测下限（LODs）为1.0 ngmL-1，在42批中成药中共有22批样品检测到醋酸泼尼松，其中1批样品同时检测到了泼尼松和醋酸氢化可的松。　　在蛋白质组学的应用　　目前广泛使用的用于蛋白质鉴定的质谱分析主要使用两种类型质谱：一种是MALDI-TOF直接对分子量进行测量；另一种是使用ESI-MS高分辨率质谱分析电喷雾得到的多电荷信号，然后对信号进行去卷积分析，获得精确分子量数值。这两种方法各有其优点及适用的领域　　采用直接MALDI-TOF进行分子量测定的主要问题是，MALDI-TOF质谱仪在不同质量区域内分辨率差别很大，分子量越大，分辨率越低。因此当样品为大分子蛋白质样品（比如抗体类药物）时，MALDI-TOF无法测得精确分子量，更不用说对蛋白质的糖基化等修饰形式进行分析。　　(1) 抗体类蛋白质药物的精确分子量测定　　抗体类蛋白质药物是生物医药界非常重要的一类样品，这些蛋白质分子的分子量非常大，一般情况下150KDa左右。因此在没有高分辨率质谱仪的情况下，要对这类蛋白质进行精确分子量测定是困难的。　　在高分辨率质谱仪，特别是orbitrap原理的质谱仪出现以后，抗体类蛋白质的去卷积分子量测定变得容易实现。　　(2) 还原后抗体类样品的不同亚基精确分子量测定　　抗体类蛋白质样品通过还原，可以将轻链和重链分开，然后通过HPLC分离，在线进行MS分析得到亚基的精确分子量。　　(3) 小分子量（25KDa）蛋白质样品的精确分子量测定　　常用蛋白质样品包括抗体类蛋白质（150 KDa），同时也包括一些相对较小的蛋白质分子。对着这些相对较小的蛋白质，进行[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]分析，并去卷积分析得到精确分子量，不需要太高的分辨率即可实现（早期的离子阱，如LTQ就可以实现对小分子量蛋白质的分子量测定）。　　高分辨率质谱可以对蛋白质样品（约10-150KDa）进行精确分子量测定，精度达到1Da左右，可以满足分析蛋白质的修饰状态（比如糖基化、磷酸化、氧化、C末端K缺失情况等），并可以对这些修饰情况进行定量分析

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