低加速电压成像

在透射电子显微镜成像实验中，生物样品的成像操作为复杂，成像难度大。这主要是因为传统透射电子显微镜过高的加速电压引起的。上图为各种元素在传统透射电子显微镜的不同照射电压的反冲能量统计图。可以发现电子束加速电压在20kv就已经到达了碳碳单键的临界反冲能量，超过就很有可能使碳碳单键发生断裂，即使强的碳碳三键的临界反冲能量也仅仅在80 kV，这也是为何大多数生物样品在电镜观察的时候使用了透射电子显微镜的低电压80 kV。因此，传统透射电子显微镜在对由C/H/O/N等元素组成的生物样品进行成像时就需要使用重金属盐离子进行负染。负染是在使用传统透射电镜对生物样品成像时“不得不”采用的样品处理手段，负染的处理手段会带来诸多的问题。负染会导致生物样品制样复杂，样品容易产生收缩、膨胀、破碎以及内含物丢失等结构改变，重金属盐离子本身会对生物样品的形貌造成不可逆的损害，且负染液在电镜观察时容易产生“假象”。负染的操作对于制样者的要求较高，生物样品的种类多种多样，而每一种生物样品负染时佳的制样条件（重金属盐溶液的种类、浓度、染色的时间长短等）都不一样。这就需要制样人员根据各自实验室的条件，在长时间地摸索与多次地试错来获取佳的制样条件，大量宝贵的时间和样品就这样浪费在负染制样条件的摸索中了。Delong公司推出的LVEM5生物型透射电子显微镜，地解决了以上的问题。LVEM5生物型透射电镜采用的5kV低电压设计，对生物样品不会造成任何损伤，与传统高压电镜相比，低电压反而提高了生物样品成像的衬度/反差；无需重金属染液负染，对生物样品成像条件温和，摆脱了染液与负染过程本身可能对生物结构造成的损害，所得图像为“正像”，更加真实地展现生物样品的结构特征。 上图分布为传统电镜和LVEM5生物型透射电镜对未染色的小鼠心肌切片（上）和有机纳米颗粒（下）的成像实例。可以看到，传统高压透射电镜本身就会带来样品细节损失，在80-120kV下的透射电镜成像过程中，未染色的生物样品和大量十几纳米尺寸的颗粒会直接被“击穿”。而LVEM5生物型透射电镜采用的5kV低电压设计，不仅避免了传统高压透射电镜长时间照射对于生物样品的损害，还可以保留下更多地小有机颗粒图像，获得更多地细节。LVEM5生物型透射电镜可以对外泌体、脂质体、噬菌体、病毒、细胞切片等生物样品进行无负染成像，所得的图像衬度更高。如下图所示。 LVEM5技术特点：高衬度：低能量电子对有机分子产生更强烈的散射，具有更高对比度。无需染色：突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性。高分辨率：无染色条件下能够达到1.5 nm的图像分辨率。多模式：LVEM5能够在TEM、SEM、STEM三种模式中自由切换。高效方便：真空准备只需要3分钟，空间小，环境需求低。易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低维护费用，无需专业操作人员。

“TESCAN电镜学堂”又跟大家见面了，利用扫描电镜观察样品时会关注分辨率、衬度、景深、形貌的真实性、其他分析的需要等等，不同的关注点之间需要不同的拍摄条件，有时甚至相互矛盾。 今天主要谈一谈如何根据样品类型以及所关注的问题选择合适的加速电压？ 这里是TESCAN电镜学堂第9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！ 第三节 常规拍摄需要注意的问题 平时电镜使用者都进行常规样品的观察，常规样品不像分辨率标准样品那么理想，样品比较复杂，而且有时候关注点并不相同。因此我们要根据样品类型以及所关注的问题选择合适的电镜条件。 关注分辨率、衬度、景深、形貌的真实性、其它分析的需要等等，不同的关注点之间需要不同的电镜条件，有时甚至相互矛盾。因此我们必须明确拍摄目的，寻找最适合的电镜条件，而不是贸然的追求大倍数。 电镜的工作条件包括很多，加速电压、束流束斑、工作距离、光阑大小、明暗对比度、探测器的选择等。这一期将为大家介绍加速电压的选择。 §1. 加速电压的选择 任何电镜都是加速电压越高分辨率越高，但并不意味着任何试样都是电压越大越好。电压的选择是电镜中各个工作条件中最重要的一个。有各种因素需要考虑，而各个因素之间也有矛盾相悖的，这个时候还需要适当进行综合考虑或者采取其它办法。 ① 样品损伤和荷电因素 选择的加速电压不能对试样产生明显的辐照损伤或者荷电，否则观察到的图像不是试样的真实形貌。如果有荷电的产生，需要将电压降至到V2以下，这点在前面电荷效应中已经详细阐述，这里不再重复。 对于金属等导电导热均良好的试样，可以用较高的电压进行观察，如10kV及以上；对于一些导电性不是很好但是比较稳定的试样，可以中等加速电压，如5kV左右；对一些容易损伤的样品，比如高分子材料、生物材料等，可能需要较低的电压，如2kV或以下。 ② 电子产额因素 对于单相材料来说，因为成分没有差别，我们选择电子产额最大的区间V1～V2即可，但是对于混合物相材料来说，我们希望在有形貌衬度的同时还能有较好的成分衬度，这样的图片显得衬度更好，信息量也最大，往往我们也会认为这样的图片最清晰。因此我们需要选择二次电子产额相差较大的区域进行拍摄。 如图5-13，左图是碳和金的二次电子产额，中间图片是金颗粒在1kV下的二次电子图像，右图是200V下的二次电子图像。显然，在200V下碳和金的产额一样，所以此时拍摄的图像仅呈现出形貌上的差别，而碳和金的成分差异无论怎么调节明暗对比度也不会出现。而在1kV下，碳和金的电子产额差异达到最大，所以除了形貌衬度外，还表现出极好的成分衬度。 图5-13 金和碳在电子产额（左）及1kV（中）、200V（右）电压下的SE图像 对于一些金属材料来说，往往较高的加速电压下有相对较大的产额差异，而对于一些低原子序数试样，较低的电压往往电子产额差异更大。 如图5-14，试样为碳银混合材料。左图为5kV SE图像，右图为20kV SE图像。5kV下不但能表现出比20kV更好的成分衬度，还有更好的表明细节。 图5-14 碳银混合材料在5kV（左）、20kV（右）电压下的SE图像 如图5-15，试样为铜包铝导线截面，左图为5kV SE图像，右图为20kV SE图像。20kV下能够更好的将外圈的铜层和内部的铝层做更好的区分。 图5-15 铜包铝导线截面在5kV（左）、20kV（右）电压下的SE图像 对于有些本身差别很小的物相，如果能找到二次电子产额差异最大所对应的电压，也可将其区分。当然有的产额没有参考曲线，需要经过诸多尝试才能找到。比如图5-16，试样为掺杂半导体基底上的本征半导体薄膜，其电子产额差异在1kV达到最大，对应1kV的图像能将两层膜就行区分，而其它电压则没有太好的衬度。 图5-16 半导体薄膜在不同电压下的衬度对比 ③ 衬度的平衡 虽然通过上一点提到的加速电压的选择可以将成分衬度达到最大，但有时该条件并不是观察形貌最佳的电压。此时我们需要考虑究竟是注重形貌还是注重成分衬度，使用二次电子来进行观察，还是用背散射电子进行观察，或者用折中的办法进行观察。这都需要操作者根据电镜照片想说明的问题来进行选择。 要获得好的形貌衬度图像和原子序数图像所需的电压条件一般都不一样，也有另外的办法可以适当解决。对最佳形貌衬度和最佳原子序数衬度单独拍摄照片，后期在电镜软件中通过图像叠加的方式，将不同的照片（位置需要完全一样）按照一定的比例进行混合，形成一张兼有两者衬度的图片。 ④ 有效放大率因素 一般电镜在不同的电压下都有着不一样的极限分辨率，其对应的有效放大率也随之而改变。拍摄特定倍数的电镜照片，特别是高倍照片，需要选择电压对应的有效放大率能够达到需求。否则，视为图像出现了虚放大。虚放大后，图像虽然也在放大，但是并没有出现更多的信息，而且虚放大而会有更多环境因素的影响。 所以如果出现虚放大，可以提高加速电压，以增加有效放大率；如果电压不能改变，可以考虑增加图像的采集像素，来获得类似放大的效果。此时受环境因素或者样品损伤因素更小。 ⑤ 穿透深度因素 前面已经详细的讲述了加速电压和电子散射之间的关系。加速电压越高，能量越大，电子的散射区域就越大。那么产生的二次电子或背散射电子中，从更深处发射的比例则更多。因此较大的加速电压虽然有更好的水平方向的分辨率，但是却忽略了试样很多的表面细节；而低电压虽然水平方向分辨率相对较差，但是却对深度方向有着更好的灵敏度，可以反映出表面更多的形貌细节。 如图5-17，试样为表面修饰的二氧化硅球，5kV电压看不出任何表面细节，而2kV下则能观察到明显的颗粒。再如图5-18，纳米颗粒粉末在不同电压下的表现，因为颗粒团聚严重，所以在5kV电压下无法将团聚颗粒很好的区分，显得粒径更大，而1kV下则能观察到相对更细小的颗粒。 图5-17 SiO2球在5kV（左）、1kV（右）电压下的图像 图5-18 纳米颗粒在5kV（左）、1kV（右）电压下的图像 当加速电压降低到200V左右的超低水平后，电子束的作用区域变得很小，常规的边缘效应或者尖端效应基本可以去除，如图5-19。 图5-19 200V左右的电压可以消除边缘效应 更多详情内容请关注“TESCAN公司”微信公众号

在近期的新冠疫情中，各类mRNA疫苗纷纷采用了LNP作为递送载体，有效避免了核酸被降解，提高了mRNA进入细胞的效率。在LNP的应用研究中，质量控制往往为重要也为困难的一环。LNP的质量（如其包封率、载药量与稳定性）很大程度上取决于其囊泡的结构是否均匀、稳定，这就需要研究人员对LNP进行透射电镜成像，来直接观测LNP的囊泡结构、粒径等形态信息。 随着科研的进步，人们对成像仪器的要求与日俱增。但是即便在高分辨成像设备多如牛毛的今天，生物样品的透射电镜成像却一直是一个难题。所谓“电镜易得，样品难求”，如何制得一个无损的电镜样品从而拍摄到清晰、高反差的生物样品图片，一直是生物样品透射电镜成像中的大的难题。这个难题很大程度上是由透射电镜的高电压与制样中的染色/负染步骤导致的。 负染是在使用传统透射电镜对生物样品成像时“不得不”采用的样品处理手段，但是负染的处理手段也会带来显著的问题： 、就是生物样品制样复杂，在制样染色过程中，样品容易产生收缩、膨胀、破碎以及内含物丢失等结构改变； 二、重金属盐离子本身会对生物样品的形貌造成不可逆的损害，这种损害在传统制样过程很难避免； 三、负染所得的“负像”并不能真实地反映生物样品的形貌特征，尤其对于LNP等囊泡结构，囊泡表面局部凹陷，可能会有少量染液遗留在凹陷处，或者载网表面有负染液残留的痕迹等，这些负染液在电镜观察时就会产生“假象”； 四、对于制样操作者的要求较高，生物样品的种类多种多样，而每一种生物样品负染时佳的制样条件（重金属盐溶液的种类、浓度，染色的时间长短等）都不一样。这就需要制样人员根据各自实验室的条件，在长时间地摸索与多次地试错来获取佳的制样条件，大量宝贵的时间和样品就这样浪费在染色制样条件的摸索中了； 五、传统透射电镜操作复杂，维护困难，而实验平台的透射电镜往往一“时”难求，生物样品的佳观测时间往往较短，经常会出现获得好的生物样品，却发现电镜早要在一周后才能预约的尴尬局面； 后，即便已经采用了负染等手段，LNP类的囊泡生物样品还是非常脆弱的，在成像过程中经常会出现囊泡被长时间电子流照射给“轰碎”的状况，这就迫使操作者加快操作速度，更加手忙脚乱。摆脱传统电镜桎梏的生物型透射电镜 Delong Instrument公司推出的LVEM生物型透射电子显微镜（LVEM5&25）采用了5kV与25kV的低加速电压设计，一次性地摆脱了上述所有的生物电镜成像难题，为生物样品的电镜成像提供为便捷高效的解决方案。 高衬度：低能量电子对有机分子产生更强烈的散射，具有更高对比度。无需染色：突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性。高分辨率：无染色条件下能够达到1.5 nm的图像分辨率。多模式：LVEM5能够在TEM、SEM、STEM三种模式中自由切换。高效方便：真空准备只需要3分钟，空间小，环境需求低。易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低维护费用，无需专业操作人员。生物样品友好 LVEM生物型透射电镜采用的5kV与25kV低电压设计，对生物样品不会造成任何损伤，与传统高压电镜相比，低电压反而提高了生物样品成像的衬度/反差；无需重金属染液负染，对于LNP等囊泡结构成像条件温和，摆脱了染液与负染过程本身可能对囊泡结构造成的损害，所得图像为“正像”，更加真实地展现囊泡的结构特征。 生物样品细节损失少 如下图所示，传统高压透射电镜本身就会带来样品细节损失，在80-120kV下的透射电镜成像过程中，大量十几纳米尺寸的颗粒会直接被“击穿”。而LVEM生物型透射电镜采用的5kV与25kV低电压设计，不仅避免了传统高压透射电镜长时间照射对于生物样品的损害，还可以保留下更多地小有机颗粒图像，获得更多地细节。小型化设计，操作更加方便 传统透射电子显微镜体积庞大，对放置环境有严格的要求，并且需要水冷机等外置设备。通常会占据整间实验室。LVEM电镜从根本上区别于传统电镜，尺寸较传统电镜缩小了90%，对放置环境无严格要求，无需任何外置冷却设备，可以安装在用户所需的任意实验室或办公室桌面。操作界面智能化，更加方便。 LVEM生物型电镜案例 LVEM生物型透射电镜对生物样品成像友好，除了LNP之外，对于病毒颗粒、外泌体、噬菌体、DNA、细胞切片等生物样品的成像效果也非常，可以满足研究人员多样化的成像需求，且其操作简便，制样简单，是使生物科研工作者研究更加游刃有余的“科研利器”。 部分用户单位：

低电压台式透射电子显微镜-LVEM25是由Delong Instrument公司研发推出的新一代生物友好型透射电子显微镜，设备采用25kV的加速电压设计，对生物样品不会造成任何损伤，摆脱了染液与负染过程本身可能对生物样品结构造成的损害，可以高效、高衬度地对生物样品进行透射电镜成像。 近日，Quantum Design中国顺利将低电压台式透射电子显微镜-LVEM25安装于上海大学附属南通医院老年医学研究院，并为用户进行详细的仪器介绍和操作培训，其优越的生物样品、纳米材料表征特点将协助上海大学附属南通医院在老年病研究、外泌体等研究方向取得进一步发展。 上海大学附属南通医院低电压台式透射电子显微镜-LVEM25上海大学附属南通医院低电压台式透射电子显微镜-LVEM25培训现场上海大学附属南通医院低电压台式透射电子显微镜-LVEM25培训现场 Delong Instrument公司推出的LVEM低电压台式透射电子显微镜（LVEM5&25）采用了5kV与25kV的低加速电压设计，为生物样品的电镜成像提供便捷高效的解决方案。 高衬度：低能量电子对有机分子产生更强烈的散射，具有更高对比度。无需染色：突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性。高分辨率：无染色条件下能够达到1.0nm的图像分辨率。高效方便：真空准备只需要3分钟，空间小，环境需求低。易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低维护费用，无需专业操作人员。部分高分文献：[1] Babaei-Ghazvini A , Cudmore B , Dunlop M J , et al. Effect of magnetic field alignment of cellulose nanocrystals in starch nanocomposites: Physicochemical and mechanical properties[J]. Carbohydrate Polymers, 2020, 247:116688.[2]Process Pathway Controlled Evolution of Phase and Van‐der‐Waals Epitaxy in In/In2O3 on Graphene Heterostructures[J]. Advanced Functional Materials, 2020.[3] Sun C , Ma Q , Yin J , et al. WISP-1 induced by mechanical stress contributes to fibrosis and hypertrophy of the ligamentum flavum through Hedgehog-Gli1 signaling[J]. Experimental & Molecular Medicine.[4] Wang H , Maimaitiaili R , Yao J , et al. Percutaneous Intracoronary Delivery of Plasma Extracellular Vesicles Protects the Myocardium Against Ischemia-Reperfusion Injury in Canis[J]. Hypertension, 2021.[5] Weiss M , Fan J , Claudel M , et al. Density of surface charge is a more predictive factor of the toxicity of cationic carbon nanoparticles than zeta potential[J]. Journal of Nanobiotechnology, 2021, 19(1).[6] Su, Yu, et al. "Steam disinfection releases micro (nano) plastics from siliconerubber baby teats as examined by optical photothermal infrared microspectroscopy." Nature nanotechnology 17.1 (2022): 76-85. 部分用户单位：

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-indent: 2em " 【作者按】 /span /strong span style=" text-indent: 2em " 扫描电镜测试条件的选择主要包括以下四个方面：加速电压、束流与工作距离、探头。前两个主要影响样品信息的溢出，后两者影响着信息的接收。测试条件选择的是否合适，决定了您能获得怎样的测试结果。 /span br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 本人在第一篇32载经验谈《扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系》一文中，就加速电压与图像分辨力的辨证关系进行了深入的探讨。充分分析了改变加速电压会给表面形貌像的分辨力带来怎样的变化；解答了为什么获取高分辨像，钨灯丝扫描电镜要选择较高的加速电压（10KV以上），而场发射扫描电镜需要选择较低的加速电压；阐述了场发射电镜为什么会比钨灯丝电镜有着更高的分辨能力。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp 除了对图像分辨力的影响，加速电压的改变还会在样品的信息特性、荷电的产生及应对等方面对测试结果产生较大的影响。一直以来，许多专业人员对此，普遍存在一种单调的思维模式及处理方法，这将给最终的测试结果带来偏差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这种认识上的偏差也存在于束流的选择上，对最终测试结果同样会形成很大的影响。错误的束流选择，你将无法获得完美的测试结果，还会给仪器的调整带来麻烦。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp 本文将通过大量的实际测试事例，为大家充分展示，选择不同的加速电压及束流究竟能给测试结果带来怎样的影响。分析形成这种结果的原因，以及传统观念在加速电压和束流选择上存在怎样的认识偏离。为今后大家在进行扫描电镜测试时，合理的选择加速电压和束流提供一些参考。 /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " span style=" color: rgb(0, 176, 240) font-size: 18px " strong 一、& nbsp 加速电压的选择 /strong /span & nbsp & nbsp /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压的选择除了对表面形貌像的细节分辨力存在极大影响，还在以下几个方面影响着测试结果：1. 获取的样品信息在样品中所处的位置，表层还是内层；2. 荷电场形成的位置及强度。而无论在那一方面，改变加速电压所带来的变化都充满了辨证法的规律。下面将以充分的事例来加以展示。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 1.1& nbsp 加速电压与图像分辨力的关系 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压与图像分辨力的辨证关系，前文有充分的探讨，在此将只做简单的描述。本节主要是以充分及清晰的事例来展示，改变加速电压将带来怎样的图像分辨力变化。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 提升加速电压对图像分辨力会产生两种相互对立的影响： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1. 从信息扩散来说，不利于获取高分辨形貌像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2. 对电子束发射亮度的提升，有利于高分辨图像的获取。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这两方面的共同结果必然是存在一个最佳值或最佳范围。这个值与样品特性和其它测试条件的选择都有关联。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 实际测试中，应先对图像所显示的样品信息特征作出正确研判，然后再做出正确的调整来找到这个最佳值。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " br/ /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/fa2635bd-6b96-4bce-9171-265cc0bb3c82.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 想获取更好的介孔形态必须降低加速电压。改用小工作距离测试，可缩少电子束裙散和透镜球差形成的弥散并增加探头对信号的接收效果，使得对电子束发射亮度的要求降低。此时选择1KV加速电压即可获取更佳的图像效果。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/9d154d57-9819-4674-bf25-23c1d0da39ff.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 实例二、小工作距离、减速模式的加速电压选择（kit-6介孔） /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/23ccfeb0-85bf-47d4-b1ee-9189f64bb660.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" / /p p style=" text-indent: 0em " br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 1.2 加速电压与样品中的信息分布 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 样品中的信息分布：指样品信息所处位置，表层？内部？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压的提升，电子束在样品表层激发的信息将减少，内部信息的激发会增多。选取不同加速电压对样品进行分析，有助于获取更全面、更充分的样品信息。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 实例一、二氧化钛与银的复合膜& nbsp /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp 该样品是将二氧化钛与银颗粒分层蒸镀在玻璃表面，银颗粒起先分布在极表层。高温烧结后观察薄膜表面形貌的变化及银颗粒存在的位置。先采用XRD与XPS检测银含量的变化，均未检测到银的存在。扫描电镜检测的结果如下： /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/71cf90d7-a4fc-4797-bc79-d5f88a725f06.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上例我们可以看到，任何测试条件的选择都有其局限性，很难单独给出全面的样品信息。需要不停的改变测试条件，综合分析才能够获取更全面且充分的样品信息。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 实例二，含有钴颗粒的核壳结构碳球 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 内部为结构紧密的碳球，包裹一个球形的碳壳层，中间有钴纳米量子点存在。以下组图将给我们提供完整信息： /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/b149b0cd-9014-4a7f-b45d-0f5e58750392.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这组照片，合在一起才能提供样品的完整信息：一个核壳结构的碳球，内部是高密度球体，中间为絮状夹层，钴颗粒镶嵌于絮状夹层中，极表层较为平实。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/87b50fb1-9fcb-41ae-9720-81e2eb095201.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 实例三、石墨烯的观察 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 单层石墨烯厚度仅不到一个纳米，个人观点：较难形成可被扫描电镜观察到的衬度。一般说，十来层左右的碳层被观察到的可能性更高，加速电压较低可观察到的碳层也较薄。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/652f21c2-13d1-45a3-ac00-f2be0b08c4c5.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 对簿膜样品加速电压选择低一些，效果较好，但有个度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 1.3改变加速电压对样品荷电场强度与位置的影响 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 样品的荷电现象：高能电子束轰击足够厚的样品，如有电子驻留在样品中漏电性较差的部位，将形成静电场影响该部位及附近电信号的正常溢出。出现异常亮、异常暗或磨平的现象，这就是样品的荷电现象，该静电场也称“荷电场”。（关于样品的荷电现象，后期将有专文加以深入探讨）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 影响样品荷电场形成的因素有许多，加速电压正是其中最为重要的一个方面。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压对样品荷电场的影响主要表现在以下几点： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.加速电压的升高，发射亮度增加，使得注入样品的电子数增加，荷电场强度得以加强，将加重样品的荷电现象。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.加速电压的升高，电子击入样品的深度增加，形成荷电场的位置下移，达一定值时，对样品电信号溢出的影响将会减弱直至消除。但SE2的增加，会影响表面细节的分辨。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3.加速电压的升高，使得背散射电子能量增加，背散射电子能量越大，其溢出量受荷电场的影响也就越小。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 实例一、介孔材料KIT - 6不同加速电压下的荷电现象 & nbsp /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/f1a4138c-34fa-47e0-9b73-51fa3f0e6e15.jpg" title=" 8.png" alt=" 8.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/e691f38e-c9b1-4ea9-9cd5-c67cf0df65d4.jpg" title=" 9.png" alt=" 9.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 实例二、二氧化硅小球，减速模式的加速电压与荷电 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 二氧化硅小球。形态松软，容易形成样品的荷电现象。主流观点：减速、低电压是解决样品荷电问题的最佳方案，且加速电压越低，荷电现象越弱。真实情况却未必如此。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 用减速模式500V、1KV，观察得出的是如下结果： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/764fd804-f00b-4e93-bed6-03b652d70f53.jpg" title=" 10.png" alt=" 10.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 实例三、钼化铬纳米颗粒 /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/f222ae41-0b71-45ac-9969-ca0e2806ff94.jpg" title=" 11.png" alt=" 11.png" / /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 以上三例可见，无论采用何种模式，加速电压与样品的荷电现象之间都存在一个辩证的关系。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压升高，会增加注入到样品中的电荷总量，提升样品中的荷电场强度，加重样品的荷电现象。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 提升加速电压，电子注入样品的深度增加，自由电子在样品中形成堆积的位置下移至更深处，荷电场位置也将下沉。荷电场的下沉会逐步减弱其对样品表面电子溢出量的干扰，荷电现象也将逐步减弱，但这是一个量变到质变的过程。当加速电压达到一定值，荷电场接地形成电荷通道，此时样品中多余的自由电子完全消失，样品中也就不存在荷电场。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压的提升，可以增加背散射电子的能量，达到一定值，背散射电子信息将克服荷电场对其正常溢出的影响，减弱并消除形貌像所显现出的样品荷电现象。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 因此不能简单的认为：低加速电压是不蒸金解决样品荷电的唯一有效途径。以辩证的思维方式来综合评估各方面的影响，合理选择加速电压才是应对样品荷电的有效方式。 /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " span style=" color: rgb(0, 176, 240) font-size: 18px " strong 二、束流大小的选择 /strong /span /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 目前主流的观点认为：束流越大，电子束斑的直径越大，束斑直径越大，图像的分辨率越差。各电镜厂家的工程师在进行分辨率测试时，都会选用小束流，但观察的都是信号量充足的标准样品（金颗粒）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 实际测试时，常发现小束流下样品的整体信息量较差& nbsp ，很难形成高质量表面形貌像。那么该怎样选择合适的束流？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 依辩证法的观点，降低束流强度将得到以下两个矛盾的结果： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1.& nbsp 束斑直径降低，信号溢出区面积减小对图像清晰度有利且能降低荷电场强度，削弱样品荷电的影响。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.& nbsp 减少注入样品的电子量，信号量将减弱，不利图像分辨。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 而现实的操作中，在主流观点的影响下，往往把眼光只放在第一点上，夸大束斑直径的影响，忽视束流强度不足所引起的信号量缺乏，故常常无法获得高质量的高分辨图像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 特别在面对氧化物、高分子等本身信号较弱的材料时，信号量常常是关键点，小束流的模式很难获得满意的结果。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-size: 16px " strong style=" font-size: 14px text-align: center text-indent: 2em " 实例一、钴纳米颗粒和碳材料，不同束流下图像质量的比较 /strong strong style=" font-size: 14px text-align: center text-indent: 2em " /strong /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/29ecf822-c796-4da0-a394-fa93a248c2d0.jpg" title=" 12.png" alt=" 12.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" text-indent: 2em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/858092ec-e7c9-4e0e-a8e3-a1564d3b4800.jpg" title=" 13.png" alt=" 13.png" / & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/f8de383e-1046-4e7d-a4d1-540843a72d14.jpg" title=" 14.png" alt=" 14.png" / span style=" text-indent: 0em " & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " & nbsp img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/34a0c424-2f08-44fe-8f0c-cd31c149f9ab.jpg" title=" 15.png" alt=" 15.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 以上四例说明：束流的选择同样也遵循辩证法的规律，束流改变带来的往往是正、反两方面影响。如何平衡这些影响获取最佳的结果，还与样品的特性有关，必须全面考虑。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 样品本身信号量充足且漏电能力较差，束流适当选择较低一些，可以减少荷电的影响，提升图像的清晰度，但图像信噪比就是牺牲的对象。反之，束流应当选择稍高一些，可以获得的样品信号量更为充分，图像的质量更佳。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 依据个人的测试经验，起始条件选择的束流大一些，综合效果会更好。选择小束流，常常会使得图像的信息量不足，分辨力减弱过多，很多细节反而分辨不清。欲对仪器做出适当的调整，看清信息是基础，信息太弱会失去调整的方向。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 任何测试条件的选择都应当坚持适度性原则。具体问题、具体分析，摒弃单调的思维模式，才能找到最佳的测试条件，获得满意的测试结果。 /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " span style=" font-size: 18px color: rgb(0, 176, 240) " strong 三、结束语 /strong /span /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp 本文通过大量的实例给大家展示，不同加速电压及束流的选择，究竟能带给我们怎样的测试结果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 辨证的观点要求我们能够做到具体问题、具体分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 摒弃单调的思维模式，有助于我们选择正确的测试条件，获得满意的测试结果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 同样的样品、不同的测试条件获取的样品信息不同。单一的测试条件往往很难带给我们完整且充分的样品信息。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 要获取充分的样品信息，需要测试者能准确预判出测试条件的改变对测试结果会产生怎样的影响。做到这一点，测试者的经验积累十分重要。希望本文的各种实例，能对大家在加速电压和束流选择方面的经验累积提供一些帮助。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 参考书籍： /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同2009年2月1日 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 华南理工出版社 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 《微分析物理及其应用》 丁泽军等 & nbsp & nbsp & nbsp 2009年1月 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 中科大出版社 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp 《自然辩证法》 & nbsp 恩格斯 & nbsp 于光远等译 1984年10月 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 人民出版社 & nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《显微传》 & nbsp 章效峰 2015年10月 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 清华大学出版社 /p p style=" text-indent: 2em " strong 作者简介： /strong /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 80px height: 123px float: left " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/6dc1a11e-8c90-4ad2-be79-65574928318f.jpg" title=" 741ca864-f2b8-4fc3-b062-2b0d766c5a7b.jpg" alt=" 741ca864-f2b8-4fc3-b062-2b0d766c5a7b.jpg" width=" 80" height=" 123" border=" 0" vspace=" 0" / 林中清，1987年入职安徽大学现代实验技术中心从事扫描电镜管理及测试工作。32年的电镜知识及操作经验的积累，渐渐凝结成其对扫描电镜全新的认识和理论，使其获得与众不同的完美测试结果和疑难样品应对方案，在同行中拥有很高的声望。2011年在利用PHOTOSHIOP 对扫描电镜图片进行伪彩处理方面的突破，其电镜显微摄影作品分别被《中国卫生影像》、《科学画报》、《中国国家地理》等杂志所收录、在全国性的显微摄影大赛中多次获奖。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em " strong 延伸阅读：& nbsp /strong /p p style=" text-indent: 2em " strong /strong /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200414/536016.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜操作实战技能宝典——安徽大学林中清32载经验谈（7） /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200318/534104.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜的探头新解——安徽大学林中清32载经验谈（6） /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" http://二次电子和背散射电子的疑问（下）——安徽大学林中清32载经验谈（5）" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 二次电子和背散射电子的疑问（下）——安徽大学林中清32载经验谈（5） /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" http://二次电子和背散射电子的疑问[上]-安徽大学林中清32载经验谈（4）" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 二次电子和背散射电子的疑问[上]-安徽大学林中清32载经验谈（4） /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" http://电子枪与电磁透镜的另类解析——安徽大学林中清32载经验谈（3）" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 电子枪与电磁透镜的另类解析——安徽大学林中清32载经验谈（3） /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20191126/517778.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜放大倍数和分辨率背后的陷阱——安徽大学林中清32载经验谈（2） /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20191029/515692.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 /span /a /p

脂质体—高效的载药颗粒-----以无厚入有间，游刃有余 脂质体是一类由双层脂质分子结构的封闭囊泡型人工膜。由于其和细胞膜的脂质双分子层有高度相似的特性，脂质体可以与细胞膜相融合，从而将其囊泡内包裹的载物释放到细胞内。利用这一特性，研究者们克服了传统药物递送中的诸多障碍，得以将药物分子/颗粒包裹在脂质体中，直接将药物递送到细胞内部，使之成为了一类高效的药物载体。尤其在近期的新冠疫情中，各类mRNA疫苗纷纷采用了脂质体作为递送载体，有效地避免了核酸被降解，提高了mRNA进入细胞的效率。脂质体的应用使得mRNA疫苗真正成为了一种稳定、高效可以广泛使用的疫苗，也促进了脂质体研究的广泛开展。 在脂质体的应用研究中，质量控制往往为重要也为困难的一环。脂质体的质量（如其包封率、载药率与稳定性）很大程度上取决于其囊泡的结构是否均匀、稳定，这就需要研究人员对脂质体进行透射电镜成像，来直接观测脂质体的囊泡结构、粒径等形态信息。传统生物样品透射成像的桎梏------刚者易折，过犹不及 随着科研的进步，人们对成像仪器的要求与日俱增。但是即便在高分辨成像设备多如牛毛的今天，生物样品的透射电镜成像却一直是一个难题。所谓“电镜易得，样品难求”，如何制得一个无损的电镜样品从而拍摄到清晰、高反差的生物样品图片，一直是生物样品透射电镜成像中的大的难题，也是脂质体等脆弱的囊泡类生物样品在电镜成像中亟待解决的难题。 这个难题很大程度上是由透射电镜的高电压与制样中的染色/负染步骤导致的。 生物样品一般由C、H、O、N等原子序数较低的“轻质”元素组成，在传统透射电子显微镜高达120kV的高能电子束轰击下，很快就会被击穿甚至灰飞烟灭，不能留下任何图像。也就是说生物样品在传统的透射电镜成像中太过于“脆弱”，需要给这些样品穿上一层“盔”，这层盔就是用一些电子密度高的物质(如重金属盐等)对生物样品进行染色。而在本文中所说的脂质体等囊泡状的生物样品制样过程中，这个染色步骤就叫做“负染”。 负染是在使用传统透射电镜对生物样品成像时“不得不”采用的样品处理手段，但是负染的处理手段也会带来显著的问题： 、就是生物样品制样复杂，在制样染色过程中，样品容易产生收缩、膨胀、破碎以及内含物丢失等结构改变； 二、重金属盐离子本身会对生物样品的形貌造成不可逆的损害，这种损害在传统制样过程很难避免； 三、负染所得的“负像”并不能真实地反映生物样品的形貌特征，尤其对于脂质体等囊泡结构，囊泡表面局部凹陷，可能会有少量染液遗留在凹陷处，或者载网表面有负染液残留的痕迹等，这些负染液在电镜观察时就会产生“假象”； 四、对于制样操作者的要求较高，生物样品的种类多种多样，而每一种生物样品负染时佳的制样条件（重金属盐溶液的种类、浓度，染色的时间长短等）都不一样。这就需要制样人员根据各自实验室的条件，在长时间地摸索与多次地试错来获取佳的制样条件，大量宝贵的时间和样品就这样浪费在染色制样条件的摸索中了； 五、传统透射电镜操作复杂，维护困难，而实验平台的透射电镜往往一“时”难求，生物样品的佳观测时间往往较短，经常会出现获得好的生物样品，却发现电镜早要在一周后才能预约的尴尬局面； 后，即便已经采用了负染等手段，脂质体类的囊泡生物样品还是非常脆弱的，在成像过程中经常会出现囊泡被长时间电子流照射给“轰碎”的状况，这就迫使操作者加快操作速度，更加手忙脚乱。摆脱传统电镜桎梏的生物型透射电镜------柔者易存，易低为高 Delong Instrument公司推出的LVEM生物型透射电子显微镜（LVEM5&25）采用了5kV与25kV的低加速电压设计，一次性地摆脱了上述所有的生物电镜成像难题，为生物样品的电镜成像提供为便捷高效的解决方案。 高衬度：低能量电子对有机分子产生更强烈的散射，具有更高对比度；无需染色：突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性；高分辨率：无染色条件下能够达到1.5 nm的图像分辨率；多模式：LVEM5能够在TEM、SEM、STEM三种模式中自由切换；高效方便：真空准备只需要3分钟，空间小，环境需求低；易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低维护费用，无需专业操作人员。 生物样品友好 -------柔者以利万物 LVEM生物型透射电镜采用的5kV与25kV低电压设计，对生物样品不会造成任何损伤，与传统高压电镜相比，低电压反而提高了生物样品成像的衬度/反差；无需重金属染液负染，对于脂质体等囊泡结构成像条件温和，摆脱了染液与负染过程本身可能对囊泡结构造成的损害，所得图像为“正像”，更加真实地展现囊泡的结构特征。 生物样品细节损失少------见微知著明察秋毫 如下图所示，传统高压透射电镜本身就会带来样品细节损失，在80-120kV下的透射电镜成像过程中，大量十几纳米尺寸的颗粒会直接被“击穿”。而LVEM生物型透射电镜采用的5kV与25kV低电压设计，不仅避免了传统高压透射电镜长时间照射对于生物样品的损害，还可以保留下更多地小有机颗粒图像，获得更多地细节。小型化设计，操作更加方便------芥子须弥内藏乾坤 传统透射电子显微镜体积庞大，对放置环境有严格的要求，并且需要水冷机等外置设备。通常会占据整间实验室。LVEM电镜从根本上区别于传统电镜，尺寸较传统电镜缩小了90%，对放置环境无严格要求，无需任何外置冷却设备，可以安装在用户所需的任意实验室或办公室桌面。操作界面智能化，更加方便。LVEM生物型电镜案例 LVEM生物型透射电镜对生物样品成像友好，除了脂质体之外，对于病毒颗粒、外泌体、噬菌体、DNA、细胞切片等生物样品的成像效果也非常，可以满足研究人员多样化的成像需求，且其操作简便，制样简单，是使生物科研工作者研究更加游刃有余的“科研利器”。部分用户单位：

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-indent: 2em " 作者按： /span /strong span style=" text-indent: 2em " 加速电压对扫描电镜分辨力的影响目前很难有定论。各电镜厂家所给出分辨率指标的指向是加速电压越高分辨率越好。实际检测过程中常常发现，加速电压越高我们所能获得的样品表面细节却越少。本文将尝试用自然辩证法的观点来分析产生这种现象的原因。 /span span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 对于扫描电镜加速电压与分辨力关系的认识，存在着两种相互矛盾的观点。即“加速电压越低分辨力越好“、“加速电压越高分辨力越好”。形成这种相互矛盾表述的原因在于我们那种机械、单调的思维模式。在一次偶尔观看的综艺节目中，有嘉宾提到“两面性看问题”这种辩证法的观点对我触动很大，由此开始尝试将辩证法的观点引入到对扫描电镜的认识中来，从而获得许多有意思的结果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 由于篇幅原因，本文将只探讨加速电压对扫描电镜分辨力的影响。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 一、 自然辩证法及其三大规律 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《自然辩证法》是德国哲学家弗里德里希· 恩格斯一部未完成的著作。在著作中对当时的自然科学成就用辩证唯物主义的方法进行了概括，提出了对事物认识中存在的“对立统一”、“否定之否定”、“量变到质变”三大规律。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这三大规律告诉我们：任何事物都存在着相互矛盾、相互否定的几个方面，而这些方面各自间的量变会导致事物整体发生质的变化。比如，我们人类一出生，每个个体就包含了“生、死”这两种相互矛盾、相互否定的因素。起先 “生”是主因，因此我们人类就处在一个成长的过程中。但是随着年岁的增长这个主因会做减速变化，而另一个主因“死”会做增速的变化。达到一定时候，也就是“人到中年”，我们将进入生命最旺盛的时期，同时我们也达到了“生、死”这两个主因的主导地位发生变化的关口。接下来 “死”这个因素将占据主导地位，生命个体也开始走入死亡阶段，由此发生质的变化。这就是 “量变到质变”，一切取决于“度”。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描电镜测试条件的改变对结果影响也遵循这样的规律。任何一个条件的改变必然带来正、反两个方面效果。当正面效果是主导因素时，这个条件增加带来的结果就越好。但随着条件进一步增加反面效果必然占据主导地位，此时该条件继续增加，所带来的结果就会变差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 下面以扫描电镜加速电压这个因素的改变，来讨论其对图像细节分辨力这个结果的最终影响。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 二、扫描电镜加速电压与分辨力的基本认识 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.1几个相关名词： /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 分辨力、加速电压、电子束发射亮度、 span style=" text-indent: 2em " 电子枪本征亮度、样品的信号扩散 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.1分辨力： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " “分辨力”指的是扫描电镜分辨细节的能力。分辨力越强我们获取的样品细节也就越多。许多时候我们喜欢用“分辨率”这个概念来描述，但是分辨率这个概念往往和某一确定的数值有关。扫描电镜分辨率的值到底是多少？其影响因素非常多，我们目前还无法找到合适的标样或公式来进行令人信服的科学验证。因此本人倾向用“分辨力”这个模糊的概念来代替。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.2 加速电压： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电镜的电子枪都设计为三级结构：钨灯丝为阴、栅，阳；场发射是阴、第一阳极、第二阳极。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子束是由阴极、栅极（钨灯丝）或阴极、第一阳极（场发射）形成。该电子束由加载在阴极、阳极或阴极、第二阳极上高压形成的电场加速，给电子束提供能量以形成高能电子束。该电压称为“加速电压”。加速电压越高，形成的电子束能量越大。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 2.1.3电子束的发射亮度： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子光学中的亮度定义基本延续光学中关于亮度的定义，只是将功率改成了电流强度。其定义为：单位立体角内的束流密度，量纲是A/cm2.sr。该值受加速电压影响，基本与加速电压成正比关系。但加速电压对其的调整必须在一个水平线上进行，这个水平线就是电子枪的本征亮度（或称为约化亮度）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 从电子束发射亮度的定义可以看到，发射亮度越大束流密度也越大、固体角越小。固体角小可以保证形成的信号范围小，高束流密度保证小范围产生大信号量。因此发射亮度大就保证样品在很小范围内产生更多的样品信息，有利于形成样品的高分辨像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.4电子枪的本征亮度： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子枪是电子显微镜的光源。对于显微镜来说光源系统是基础，决定着显微镜品质的高低。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 描述电子枪品质的参数就是其“本征亮度”或称为 “约化亮度”。量纲是A/cm2.sr.KV。这个值扣除了加速电压影响，反映的是电子枪品质高低。本征亮度越大电子枪品质越好，越有利于形成高分辨像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 不同类型电子枪的本征亮度是不同的。电子枪本征亮度是一个常数，一旦电子枪制作完成其本征亮度也就确定了。钨灯丝、六硼化镧、热场、冷场这些不同类型的电子枪，本征亮度依次增大，由其为基础所制造的扫描电镜分辨能力也依次增强。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1.5样品信号的扩散： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子束与样品相互作用产生样品的各种信息。其中二次电子、背散射电子是扫描电镜表面形貌像的主要信息源。这些信息在样品中会有一定的扩散范围。扩散范围越大对图像的清晰度影响也越大，严重到一定程度就会影响到图像的细节分辨，从而降低图像的分辨力。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 信号的扩散范围与加速电压、样品特性以及所选的信号能量大小有关。加速电压越大、样品密度越低以及所选的信号能量越强，信号的扩散范围也就越大。图像分辨力也就越差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压对样品信号扩散的影响如下图： span style=" text-indent: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 286px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/d9345286-9fa2-4321-a8a5-b7778aeeba5a.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).jpg" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).jpg" width=" 500" height=" 286" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 电子束与样品相互作用产生的二次电子信号及溢出范围示意图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上图所示，电子束轰击到样品后所形成的每一种类样品信息都包含两部分（以二次电子为例）：一部分是电子束直接激发并溢出样品表面，称为SE1；另一部分是由样品内部的背散射电子所激发并溢出样品表面，称为SE2。SE1主要集结在电子束周围，因此其扩散范围小，对样品表面细节信息影响也小。SE2由内部背散射电子产生，因此它们离散在电子束周边较宽的范围，且加速电压越大离散范围就越大对图像细节影响也越大。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.2电子枪本征亮度、电子束发射亮度、加速电压之间的关系 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子枪本征亮度、电子束发射亮度、加速电压之间遵循着以下关系： /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 526px height: 76px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/1472813d-72df-437f-b19c-02bf1315466a.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈.png" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈.png" width=" 526" height=" 76" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 由于电子枪本征亮度是一个定值，由此公式可见：加速电压和电子束发射亮度成正比，加速电压越高发射亮度也就越大。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 三、 加速电压对扫描电镜分辨力的影响 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 任何仪器设备在测试过程中只做两件事：产生样品信息，接收及处理样品信息。因此对最终结果的影响，也必然是这两方面的综合效果。各种因素的叠加，起决定性的因素称为“最短板”，也就是影响最大的因素。最短板会随着测试条件的选择、样品的特性以及所需要的样品信息不同而发生改变。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描电镜测试中需进行四大测试条件的选择：加速电压、束流、工作距离以及探头。其中加速电压和束流的选择主要影响的是信号产生，工作距离和探头的选择主要影响的是信号接收。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 自然辩证法的观点：任何一个条件的选择都会对最终结果形成正、反两个方面的影响。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压的选择也是一样，任何一次加速电压的改变都会带来电子束发射亮度以及信号扩散的变化。以加速电压的提升为例：升高加速电压会带来电子束发射亮度的提升，有利于我们获取样品高分辨像；同时会带来样品信息溢出区域的扩大，不利于我们获取样品高分辨像。加速电压的提升对最终结果影响是有利还是不利，取决于那个因素是“最短板”。信号扩散是最短板，加速电压越高则图像分辨能力越差。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 422px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/18861c0d-0bc8-4dce-b058-1a3670030c7f.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).png" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (2).png" width=" 500" height=" 422" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 上图为介孔材料在四个不同加速电压下的结果 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 从上图可见，加速电压小于2KV时，SE1为信号主体，电子束发射亮度是“最短板”，此时，如上面两张图片所示，加速电压越高分辨力越好。当加速电压超过2KV时，SE2将变成信号主体，信号扩散将转变为“最短板”，我们看到下面两张图片的结果，加速电压越高细节分辨越差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 因此我们可以看到，任何条件的改变都会带来正、反两方面的结果，而最终结果取决于 “最短板”。 “最短板”也会随着测试条件的改变而发生变化。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 加速电压改变对分辨力的影响从电子束发射亮度的角度出发来分析，同样也是充满着自然辩证法的规律。想要获得高质量、高分辨的扫描电镜图像，电子束的发射亮度必须达到一定值，可以将这个值定义为：基本亮度。这个值就如同扫描电镜灯丝饱和点一样，在没有达到 “基本亮度”时，加速电压的改变对高分辨像影响的 “最短板”出现在电子束发射亮度上，此时加速电压越高分辨率越好。而电子束发射亮度超过这个值以后，电子束发射亮度提升对最终结果的影响将大大减少，加速电压提升形成的信号扩散将成为影响最终结果的“最短板”，此时加速电压越高仪器的分辨力将大大的减弱。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 通过2.2中给出的关系式，我们可以清晰的解释为啥钨灯丝必须选择较高的加速电压，而低加速电压测试是场发射电镜的优势所在，也是场发射电镜高分辨测试的基本保证。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 钨灯丝电子枪的本征亮度要大大低于场发射电子枪，因此要想获得高分辨所需的“基本亮度”，就必须提高加速电压来满足需求，提高加速电压带来的结果就是信号扩散的增加。钨灯丝扫描电镜需要加速电压高于10KV才能获得高分辨像所需的“基本亮度”值，而这个值往往会使得样品信号扩散成为影响最终结果的主要因素，这就是钨灯丝电镜分辨率低的主要原因。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描电镜高分辨像对加速电压选择的要求：信号扩散尽可能的小，电子束发射亮度尽可能的大。只有提升电子枪的本征亮度才能满足这个要求，这也是电子枪本征亮度越大分辨力也越强的缘由。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 过高的电子枪本征亮度也会对样品形成热损伤，当热损伤成为对最终结果影响的主体时，分辨力也就无从谈起。He离子镜就是实例。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 四、 结 束 语 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 自然辨证法的精要在于：认识中的唯实践论，方法上的唯矛盾论。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 它以自然科学、人文科学、社会学等学科为基础，总结出了以“对立统一”、“否定之否定”、“量变到质变”三大规律为基础的世界观、认识论以及方法论。和我国传统哲学思想中的“中庸之道”、“过犹不及”等思维模式有着异曲同工之处。对我们认识事物，从事各种实践活动（科学、社会、人文等）都有着现实的指导意义。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 做任何事情、解决任何问题时都要正确认识到其所存在的两面性、矛盾性，避免单调的思维模式，正确把握适度性原则，将会使我们获得最佳的结果。& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp strong 安徽大学现代实验技术中心 /strong /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " strong & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 林中清 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 参考书籍： /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同2009年2月1日& nbsp span style=" text-indent: 2em " 华南理工出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《微分析物理及其应用》 丁泽军等& nbsp & nbsp & nbsp 2009年1月 中科大出版社 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《自然辩证法》& nbsp 恩格斯& nbsp 于光远等译 1984年10月 人民出版社& nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 作者简介： /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong img style=" max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 85px height: 132px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/6eed12e9-0e76-4aae-86bf-2d07a9410b00.jpg" title=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (3).jpg" alt=" 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 (3).jpg" width=" 85" height=" 132" border=" 0" vspace=" 0" / /strong 林中清，87年入职安徽大学现代实验技术中心从事扫描电镜管理及测试工作。32年的电镜知识及操作经验的积累，渐渐凝结成其对扫描电镜全新的认识和理论，使其获得与众不同的完美测试结果和疑难样品应对方案，在同行中拥有很高的声望。2011年在利用PHOTOSHIOP 对扫描电镜图片进行伪彩处理方面的突破，其电镜显微摄影作品分别被《中国卫生影像》、《科学画报》、《中国国家地理》等杂志所收录、在全国性的显微摄影大赛中多次获奖。& nbsp & nbsp /p

随着纳米材料在各个工业领域的应用，推动了超高分辨率的扫描电镜的发展，但这些材料导电性不佳，因此，对低电压下仍具有高分辨率的扫描电镜提出迫切需求。 低电压扫描电镜的主要特点之一是能直接对不导电样品进行观察，同时保持高的分辨率。但是其面临的问题是束流电压降低，信号量会显著下降，同时低电压下扫描电镜像差导致分辨率降低。随着扫描电镜技术的蓬勃发展，这些问题目前都得已大大改善。 为了弥补低电压下信噪比低的问题，赛默飞Apreo 2系列电镜配备了YAG材质背散射探测器（T1）（图1）。YAG（Y3Al5O12:Ce3+）是一种具有高发光效率的闪烁体材料，用掺铈的YAG材料制成的背散射探测器，发光效率更高，亮度更高，更耐离子和电子的轰击，因此几乎不存在随使用时间的累积而导致发光效率下降的问题。Apreo 2系列电镜的T1背散射探测器置于镜筒内靠近极靴下部，这样不仅可以获取大量的信号，而且不会有误操作导致的撞毁风险。同时T1接收的是背散射电子，因此，可以大大改善导电性不佳的样品带来的荷电问题。 图1 Apreo 2 扫描电镜的T1探测器位置示意图 为了减小低电压下像差增加的问题，赛默飞Apreo 2系列电镜发展出了样品台减速模式（图2），以减小透镜色差和提高低电压图像分辨率。减速模式中引入的“着陆电压”的概念，即实际到达样品表面的电压，其计算非常简单，入射电压减去减速电压即为着陆电压。例如，电子束初始加速电压5kV，在样品台上加4kV的减速电压，在样品表面的着陆电压为1kV，采用减速模式后入射到样品上的电压是1kV，在样品内的电子束扩展范围和对样品荷电的减缓同初始加速电压为1kV的情形一致，但其电子束的亮度接近加速电压为5kV的状态。因此，采用减速模式，一方面保持了高加速电压下的亮度和足够的信噪比，以及高分辨率，同时又真正实现了样品表面荷电的有效缓解。减速模式下，还有一个优点，使电子束与样品相互作用产生的信号电子在减速电压的作用下加速，这些信号电子在被探测器探测到时能量更高，从而提高了二次电子或者背散射电子收集效率，增加了信噪比。图2 样品台减速模式工作原理示意图 在实际应用中，我们会将样品台减速模式和T1探测器联合使用，以获取高分辨图像。比如，锂电池隔膜是一种PP或者PE材质的高分子薄膜，其导电性极差，常规的电镜无法解决荷电问题，而使用T1探测器不仅可以解决荷电问题，而且搭配减速模式仪器使用还可以获取高信噪比图像（图3）。稀土氧化物Y2O3粉体是制造微波用磁性材料及军事通讯工程用的重要材料，综合导电性较差，高加速电压容易使表面积累荷电，而且会掩盖颗粒表面细节，因此，我们采用低加速电压搭配减速模式进行高分辨成像（图4）。 图3 锂电池隔膜（加速电压：500V，放大倍数：30000，探测器：T1，减速电压：1kV） 图4 Y2O3粉末颗粒（加速电压：500V，放大倍数：100000，探测器：T1）

【科学背景】感官线索的固有效价和学习效价是动物在不断变化环境中评估和决策的关键。固有效价代表了对威胁或食物等生存相关预测的内在反应，而学习效价则是基于经验对这些预测的更新。许多物种通过不同的神经通路处理这些效价，这有助于提高行为的可靠性和灵活性。然而，固有效价如何影响学习效价信息的获取，以及这种相互作用可能带来的功能性益处，仍然不清楚。多巴胺被认为在调节学习和记忆过程中起着关键作用，尤其是在处理固有和学习效价信息方面。哺乳动物的多巴胺神经元（DANs）能编码奖励预测、预测误差以及动机价值，并对不熟悉的刺激做出反应。果蝇的DANs也参与了固有和学习效价的处理。PPL1和前脑前内侧（PAM）群体的DANs向果蝇的蘑菇体（MB）提供正向和负向的强化信号，从而驱动突触可塑性和学习。然而，尽管DANs对气味的固有反应是已知的，但其如何整合固有效价和学习效价信息，以及这种整合如何影响记忆动态，尚未得到全面理解。为了探索这些问题，斯坦福大学、华盛顿大学医学院Cheng Huang（清华大学校友）、斯坦福大学Mark J. Schnitzer教授团队、耶鲁大学Madhuvanthi Kannan,以及Ganesh Vasan在“Nature”期刊上发表了题为“Dopamine-mediated interactions between short- and long-term memory dynamics”的最新论文。作者进行了大规模的电压成像研究，涉及超过500只果蝇，揭示了PPL1-DANs和MBONs在调节短期和长期记忆形成中的复杂作用。研究表明，多巴胺基的效价整合调节了蘑菇体的记忆动态，能够保留能量消耗较大的持久记忆，特别是对于频繁遇到的关联。通过将脉冲率数据和连接组数据结合，作者的模型预测了这一过程，并验证了这些预测的有效性。【科学亮点】（1）实验首次揭示了果蝇大脑中固有效价和学习效价的多巴胺信号如何共同调控记忆动态。通过对500多只果蝇进行长期电压成像研究，作者获得了关键数据，说明多巴胺信号在调节短期和长期记忆之间的交互作用中起到了重要作用。（2）实验通过电压成像技术观察到PPL1-DANs在嗅觉联想条件反射中异质性和双向地编码了惩罚、奖励和气味线索的固有与学习效价。结果显示，PPL1-DANs的信号调节了蘑菇体（MB）输出神经元（MBONs）的记忆存储和消退。在初步条件反射阶段，PPL1-γ1pedc和PPL1-γ2α’1神经元控制了短期记忆的形成，并减弱了来自MBON-γ1pedcα/β对PPL1-α’2α2和PPL1-α3的抑制反馈。（3进一步的条件反射过程中，这种减弱的反馈使PPL1-DANs能够编码条件气味线索的固有加学习效价，从而调节长期记忆的形成。此外，基于果蝇连接组和电活动数据的计算模型解释了多巴胺信号如何介导短期和长期记忆痕迹之间的电路交互，并且实验验证了这一模型的预测。【科学图文】图1 | PPL1-DANs 和 MBONs 的电压成像。图2 | PPL1-DANs 异质性和双向地编码惩罚、奖励和气味效价。图3 | 学习引起 PPL1-DANs 和 MBONs 中分布性、双向的可塑性。图4 | 固有和学习效价都影响持久的可塑性和行为。图5 | 计算模型捕捉了蘑菇体学习单元之间的相互作用，并产生了可测试的预测。【科学启迪】本文揭示了多巴胺在果蝇蘑菇体（MB）中的作用，如何通过整合固有和学习效价来调节记忆动态。首先，研究表明，多巴胺不仅参与编码奖励和惩罚，还通过编码感官线索的固有效价和学习效价来调节记忆。这种基于多巴胺的效价整合机制，使得短期记忆和长期记忆能够在神经电路中进行复杂的交互和调整。这种机制的实现，可能在能量消耗方面具有优势，因为它有助于更高效地处理频繁遇到的关联，避免了不必要的资源浪费。其次，电压成像技术的应用提供了高时间分辨率的神经脉冲数据，克服了钙离子成像在捕捉神经活动细节方面的局限。这种技术使作者能够更准确地观察到多巴胺信号在调节记忆中的具体作用，从而为记忆和学习的研究提供了新的视角。最后，基于果蝇的电压成像数据建立的计算模型，结合了脉冲率数据和连接组数据，验证了多巴胺信号在记忆存储和调节中的关键作用。这种模型不仅解释了神经回路中的互动机制，还为未来的实验提供了可测试的预测，有助于进一步探讨类似机制在其他物种和脑结构中的普遍性。文献详情：Devarakonda, A., Chen, A., Fang, S. et al. Evidence of striped electronic phases in a structurally modulated superlattice. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07589-5

【科学背景】多巴胺（Dopamine）是神经系统中一种关键的神经递质，其在调节行为和记忆方面发挥着重要作用。由于多巴胺在学习和记忆过程中的核心作用，研究其在不同记忆单元之间的调节机制成为了研究热点。然而，现有研究主要集中于固有和学习效价的分离处理，忽视了固有效价如何影响学习到的效价信息及其对记忆动态的影响。这一问题在动物对变化环境的适应中显得尤为关键，因为它涉及到如何有效地整合内在和外部信息来优化记忆的可靠性和灵活性。有鉴于此，斯坦福大学、华盛顿大学医学院Cheng Huang（清华大学校友）、斯坦福大学Mark J. Schnitzer教授团队、耶鲁大学Madhuvanthi Kannan,以及Ganesh Vasan教授合作携手采用了果蝇作为模型生物，通过对500多只果蝇进行长期电压成像，探讨了多巴胺如何整合固有和学习效价来调节记忆动态。结果表明，多巴胺基于效价的整合机制在调节蘑菇体（MB）记忆动态方面具有重要作用，并适合于储存持久记忆，这种记忆对于频繁出现的关联尤其重要。研究还表明，通过电压成像能够提供比钙离子成像更为细致的神经脉冲数据，从而揭示了短期和长期记忆的复杂交互。模型的定量预测验证了结合脉冲率和连接组数据作为建模约束的有效性，为深入理解多巴胺调节记忆动态提供了新的视角。【仪器亮点】（1）实验首次发现了固有效价和学习效价在果蝇蘑菇体记忆动态中的整合作用。作者首次通过对500多只果蝇进行长期光学电压成像研究，揭示了PPL1-DANs和MBONs在记忆形成中的关键角色。这些发现展示了固有效价和学习效价的整合如何调节记忆的存储和消退，揭示了短期和长期记忆的复杂交互。（2）实验通过电压成像技术详细研究了PPL1-DANs如何编码和整合固有及学习效价信号。结果显示，PPL1-DANs在学习过程中通过调节短期记忆形成来影响长期记忆的形成。特别是在初期条件反射中，PPL1-γ1pedc和PPL1-γ2α’1神经元控制短期记忆的形成，随后这种控制通过减少MBON对DANs的抑制反馈来影响长期记忆。（3）条件反射过程中，PPL1-DANs编码条件气味线索的固有和学习效价，从而调节长期记忆的形成。作者的计算模型结合了脉冲率和连接组数据，提供了对这些交互的定量和可验证预测，展示了这种混合生理-解剖机制在其他物种和脑结构中的潜在普遍性。【科学图文】图1 | PPL1-DANs 和 MBONs 的电压成像。图2 | PPL1-DANs 异质性和双向地编码惩罚、奖励和气味效价。图3 | 学习引起 PPL1-DANs 和 MBONs 中分布性、双向的可塑性。图4 | 固有和学习效价都影响持久的可塑性和行为。图5 | 计算模型捕捉了蘑菇体学习单元之间的相互作用，并产生了可测试的预测【科学启迪】本文揭示了多巴胺在感官效价整合中的核心作用，进一步加深了作者对果蝇记忆动态调节机制的理解。研究表明，果蝇的大脑通过多巴胺信号调节蘑菇体（MB）中的短期和长期记忆单元，从而实现对固有和学习效价的综合处理。这种机制允许动物在不断变化的环境中有效地调节和更新其记忆，使其能够在经历不同的刺激时做出适应性的行为决策。通过对超过500只果蝇进行电压成像研究，本文揭示了PPL1-DANs神经元如何通过编码固有和学习效价，影响记忆的存储和消退。特别是，短期记忆的形成和长期记忆的构建是通过复杂的反馈机制进行调控的，这种机制涉及短期记忆和长期记忆之间的动态交互。这种整合机制表明，多巴胺不仅在学习过程中发挥作用，还在记忆的持久性和可靠性中起到重要作用，尤其是在处理频繁遇到的关联时。此外，本研究通过与电压成像相结合的计算模型展示了脉冲率和连接组数据的有效整合，提供了一种新的建模约束手段。这种方法展示了在多巴胺调控下的记忆动态如何通过结合生理数据和结构数据来进行更为精准的模拟。这为理解复杂的神经计算机制提供了新的视角，也为未来在其他物种和脑结构中探究类似机制奠定了基础。原文详情：Devarakonda, A., Chen, A., Fang, S. et al. Evidence of striped electronic phases in a structurally modulated superlattice. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07589-5

低电压下纳米颗粒的能谱EDS元素分析方案传统的能谱EDS分析通常要求较大的工作距离和较高的电压，而利用扫描电镜对样品进行图像观察时，可能会根据观察目的来选择更短的工作距离及更小的加速电压。 日本钢铁工程控股公司佐藤博士对钢中细小夹杂物的分析工作很好地展示了不同扫描电镜SEM成像条件对电子图像的影响。图1所示为2.25Cr-1 Mo钢在不同加速电压及工作距离下所观测到的不同碳化物的衬度。图1中的i，ii，iii箭头所指（i代表M23C6，ii代表M6C，iii代表AlN）及圆圈内的位置（M2C）是不同种类的碳化物，总体而言，随着电压的降低和工作距离的缩短表面的碳化物逐渐显现其清晰的形貌及分布位置。 那么，EDS是否也可以去表征这些表面的结构呢？ 传统能谱EDS分析需要在高电压、长工作距离下进行，为了获得好的电子图像而选择的工作条件（低电压、短工作距离）对于EDS采集来说就不甚友好，通常接收到的信号过低，传统能谱几乎采集不到过多有效的信息。牛津仪器Ultim Extreme采用了不同于传统EDS的设计，将接收特征X-Ray光子信号的晶体大幅前移使之更加靠近样品，因而大大提高了信号量；Ultim Extreme的几何设计也有利于在短工作距离下的EDS分析。图2所示为传统EDS及Ultim Extreme与电子束和样品的相对几何关系的示意图，Ultim Extreme的WD和DD（探测器至样品的距离）都更短。此外，Ultim Extreme采用了无窗设计，大幅提升了低能特征X-Ray的检测率。综合以上特性，牛津仪器Ultim Extreme对低电压、短工作距离下的EDS采集效率及效果有了显著的提升。 图3所示为一离子抛光后的样品的电子图像（左）及元素分布图（右），工作电压为3kV，工作距离为4mm，元素分布图使用牛津仪器Ultim Extreme采集。从右侧的元素分布图可以轻易区分出红色的基底（不锈钢）和至少3种第二相，它们分别为粉红色的富Ni相，绿色的富Cr相及蓝色的富Mo相。在左侧的电子图像中，由于抛光的缘故，富Cr相并不清晰，EDS可以帮助快速定位、区分不同的第二相，提供形貌之外的元素信息。 在实际样品分析中，除了参数设置及电镜和EDS探头的性能之外，样品的表面状态和样品漂移也会影响低电压下能谱元素分析的结果。 1. 表面的碳（C）沉积 样品的积碳效应在低电压下尤为明显，表面沉积的无定型碳或碳氢化合物会对样品的特征X光子有强烈的吸收效应，进而影响EDS效果。通过等离子清洗可减弱样品表面的C沉积现象，进而改善EDS分析的效果。 图4所示为对样品进行等离子清洗前后经过相同电压相同剂量电子辐照后的表面状态。经过等离子清洗后的样品（右图）经过电子辐照C沉积明显减少，此时进行低电压EDS分析将更有利于Ultim Extreme能谱仪接收低能端光子信号，改善结果。 2. 样品漂移 样品漂移会造成细微结构展宽甚至畸变，对于含量很少或者尺寸很小的结构也可能因为样品的漂移而不能检出或检出结果与真实结构偏差较大。通常引起样品漂移的原因及解决方案如下： 碳导电胶坍塌所引起的物理漂移 常用的导电胶带内有大量气孔，在真空中这些气孔坍塌胶带发生变化，粘在其上的样品也会跟着移动。使用液体碳浆可解决此类问题。图5所示为10kV下含Bi粉末撒在碳胶带上和用液体碳浆进行固定的EDS分析结果，结果表明，即使是导电的大尺寸样品，使用C胶带进行固定（图5ab）也会发生颗粒的形状变化或者展宽等，而固化后的C浆（图5cd）则具有很高的稳定性，EDS元素面分布结果与电子图像完全匹配（碳浆选购网站www.51haocai.cn）。 样品导电性较差导致放电 使用低电压或低束流使样品表面达到电中性即可解决部分样品的放电漂移现象。但有的不导电样品难以通过此方法完全消除放电，此时可选择表面喷碳来解决。高倍下机台的稳定性 此类问题无法根除，只能通过跟踪样品的漂移来解决。牛津仪器AZtecLive能谱分析软件中提供了多种样品漂移矫正（Autolock）的模式来进行样品跟踪，以期获得理想的分析结果，如图6所示，高倍采集时，使用Autolock与否对颗粒物识别影响巨大。 图6. 高倍下采集EDS时，不使用AutoLock（左）和使用AutoLock（右）的比较 总结 通过扫描电镜及能谱仪，对10nm左右的纳米颗粒进行EDS分析时，推荐在低加速电压并配合牛津仪器大面积甚至无窗型Extreme的能谱采集，同时需要样品稳定性高并配合AutoLock功能，可以获得更好的空间分辨率结果。

传统的能谱EDS分析通常要求较大的工作距离和较高的电压，而利用扫描电镜对样品进行图像观察时，可能会根据观察目的来选择更短的工作距离及更小的加速电压。 日本钢铁工程控股公司佐藤博士对钢中细小夹杂物的分析工作很好地展示了不同扫描电镜SEM成像条件对电子图像的影响。图1所示为2.25Cr-1 Mo钢在不同加速电压及工作距离下所观测到的不同碳化物的衬度。图1中的i，ii，iii箭头所指（i代表M23C6，ii代表M6C，iii代表AlN）及圆圈内的位置（M2C）是不同种类的碳化物，总体而言，随着电压的降低和工作距离的缩短表面的碳化物逐渐显现其清晰的形貌及分布位置。 那么，EDS是否也可以去表征这些表面的结构呢？ 传统能谱EDS分析需要在高电压、长工作距离下进行，为了获得好的电子图像而选择的工作条件（低电压、短工作距离）对于EDS采集来说就不甚友好，通常接收到的信号过低，传统能谱几乎采集不到过多有效的信息。牛津仪器Ultim Extreme采用了不同于传统EDS的设计，将接收特征X-Ray光子信号的晶体大幅前移使之更加靠近样品，因而大大提高了信号量；Ultim Extreme的几何设计也有利于在短工作距离下的EDS分析。图2所示为传统EDS及Ultim Extreme与电子束和样品的相对几何关系的示意图，Ultim Extreme的WD和DD（探测器至样品的距离）都更短。此外，Ultim Extreme采用了无窗设计，大幅提升了低能特征X-Ray的检测率。综合以上特性，牛津仪器Ultim Extreme对低电压、短工作距离下的EDS采集效率及效果有了显著的提升。 图3所示为一离子抛光后的样品的电子图像（左）及元素分布图（右），工作电压为3kV，工作距离为4mm，元素分布图使用牛津仪器Ultim Extreme采集。从右侧的元素分布图可以轻易区分出红色的基底（不锈钢）和至少3种第二相，它们分别为粉红色的富Ni相，绿色的富Cr相及蓝色的富Mo相。在左侧的电子图像中，由于抛光的缘故，富Cr相并不清晰，EDS可以帮助快速定位、区分不同的第二相，提供形貌之外的元素信息。 在实际样品分析中，除了参数设置及电镜和EDS探头的性能之外，样品的表面状态和样品漂移也会影响低电压下能谱元素分析的结果。 1. 表面的碳（C）沉积 样品的积碳效应在低电压下尤为明显，表面沉积的无定型碳或碳氢化合物会对样品的特征X光子有强烈的吸收效应，进而影响EDS效果。通过等离子清洗可减弱样品表面的C沉积现象，进而改善EDS分析的效果。 图4所示为对样品进行等离子清洗前后经过相同电压相同剂量电子辐照后的表面状态。经过等离子清洗后的样品（右图）经过电子辐照C沉积明显减少，此时进行低电压EDS分析将更有利于Ultim Extreme能谱仪接收低能端光子信号，改善结果。 2. 样品漂移 样品漂移会造成细微结构展宽甚至畸变，对于含量很少或者尺寸很小的结构也可能因为样品的漂移而不能检出或检出结果与真实结构偏差较大。通常引起样品漂移的原因及解决方案如下： 碳导电胶坍塌所引起的物理漂移 常用的导电胶带内有大量气孔，在真空中这些气孔坍塌胶带发生变化，粘在其上的样品也会跟着移动。使用液体碳浆可解决此类问题。图5所示为10kV下含Bi粉末撒在碳胶带上和用液体碳浆进行固定的EDS分析结果，结果表明，即使是导电的大尺寸样品，使用C胶带进行固定（图5ab）也会发生颗粒的形状变化或者展宽等，而固化后的C浆（图5cd）则具有很高的稳定性，EDS元素面分布结果与电子图像完全匹配（碳浆选购网站www.51haocai.cn）。 样品导电性较差导致放电 使用低电压或低束流使样品表面达到电中性即可解决部分样品的放电漂移现象。但有的不导电样品难以通过此方法完全消除放电，此时可选择表面喷碳来解决。高倍下机台的稳定性 此类问题无法根除，只能通过跟踪样品的漂移来解决。牛津仪器AZtecLive能谱分析软件中提供了多种样品漂移矫正（Autolock）的模式来进行样品跟踪，以期获得理想的分析结果，如图6所示，高倍采集时，使用Autolock与否对颗粒物识别影响巨大。 图6. 高倍下采集EDS时，不使用AutoLock（左）和使用AutoLock（右）的比较 总结 通过扫描电镜及能谱仪，对10nm左右的纳米颗粒进行EDS分析时，推荐在低加速电压并配合牛津仪器大面积甚至无窗型Extreme的能谱采集，同时需要样品稳定性高并配合AutoLock功能，可以获得更好的空间分辨率结果。

[报告简介]受限于传统透射电子显微镜过高的加速电压，传统电子显微镜成像时需要对C/H/O/N等元素组成的生物样品进行重金属盐离子负染。而负染过程本身会对生物样品带来不可避免的损害，且容易产生“假象”。而且负染操作需要对重金属盐溶液的种类、浓度，染色的时间长短等诸多实验条件进行摸索的试错，这也提升了生物样品制样的难度。在成像过程中，传统透射电镜80kV以上的加速电压也非常容易击碎生物样品，对生物样品产生不可逆地破坏。综上所述，对生物样品的成像一直以来就是传统透射电子显微镜的短板。 由Delong公司推出的LVEM系列生物型透射电子显微镜，地解决了以上的问题。其采用的5kV和25kV低电压设计，对生物样品不会造成任何损伤，与传统高压电镜相比，低电压反而提高了生物样品成像的衬度/反差；无需重金属染液负染，对生物样品成像条件温和，摆脱了染液与负染过程本身可能对生物结构造成的损害，所得图像为“正像”，更加真实地展现生物样品的结构特征。LVEM生物型透射电镜可以对外泌体、脂质体、噬菌体、病毒、细胞切片等生物样品进行无负染成像，所得的图像衬度更高。 本次讲座，我们将具体介绍LVEM生物型透射电镜的技术特点，对生物样品的制样步骤，并分享多种生物样品的成像实例。[直播入口]请扫描下方二维码进入生物型透射电子显微镜技术交流群，届时会在微信群中实时更新直播入口，无需注册！扫码进群，即刻获取直播链接，无需注册！[报告时间]开始 2022年06月15日 10:00结束 2022年06月15日 10:30[主讲人介绍]曹宇棽 工程师曹宇棽，北京交通大学生物工程与分子生物学硕士。2020年加入Quantum Design中国子公司，担任产品经理，负责多功能低电压台式透射电子显微镜。 熟悉低电压透射电镜的成像技术，在生物样品的电镜成像领域有丰富的经验。摆脱传统电镜桎梏的生物型透射电镜Delong Instrument公司推出的LVEM生物型透射电子显微镜（LVEM5&25）采用了5kV与25kV的低加速电压设计，一次性地摆脱了上述所有的生物电镜成像难题，为生物样品的电镜成像提供为便捷高效的解决方案。 高衬度：低能量电子对有机分子产生更强烈的散射，具有更高对比度。无需染色：突破以往生物/轻材料成像需要重金属染色的局限性。高分辨率：无染色条件下能够达到1.5 nm的图像分辨率。多模式：LVEM5能够在TEM、SEM、STEM三种模式中自由切换。高效方便：真空准备只需要3分钟，空间小，环境需求低。易操作且成本低：友好智能化操作界面，低耗材，低维护费用，无需专业操作人员。LVEM生物型电镜案例LVEM生物型透射电镜对生物样品成像友好，除了LNP之外，对于病毒颗粒、外泌体、噬菌体、DNA、细胞切片等生物样品的成像效果也非常，可以满足研究人员多样化的成像需求，且其操作简便，制样简单，是使生物科研工作者研究更加游刃有余的“科研利器”。 部分用户单位：技术线上论坛：https://qd-china.com/zh/n/2004111065734

5 kV低电压设计，聚合物/高分子材料无需染色操作简单换样快捷，换样仅需3 min成本低廉 无需冷却水无需专业实验室维护成本低新一代超小型台式透射电子显微镜LVEM 5 聚合物/高分子是一类重要的材料，且随着应用领域越来越广泛，全也在投入更多的精力对其进行研究。透射电子显微镜集形貌观察以及电子衍射技术于一体，能直观展示样品的细微结构与形态，并准确关联晶态结构和晶体取向，是聚合物/高分子材料微观结构表征不可或缺的仪器设备。但是，由于聚合物/高分子材料因高压电子束轰击下不稳定和非常低的结构反差给电镜研究带来很大困难。为此，美国Delong Instrument公司推出新一代LVEM5超小型多功能低电压台式透射电镜，以实现这一功能。LVEM5采用5 kV低电压设计，能有效降低聚合物/高分子材料样品因高能电子束辐射产生的损伤，防止高压电子束轰击造成的样品抖动及破碎、晶体结构破坏等。 同时，由于聚合物/高分子材料大多由C、H、O等轻元素组成，传统的制样过程一般会采用类似于生物样品的重金属染色方法。利用电子散射能力较强的金属制剂对样品进行染色来提高的图像的衬度。然而，使用这种方法需要人为的加入样品以外的成分，这样做往往会破坏样品原始的特性。现在，使用LVEM5台式透射电镜，即使在不使用染色剂的情况下，利用低电压新型成像技术，也可以有效地提升图像衬度，展现样品的本征形貌。 除此之外，LVEM5超小型多功能台式透射电镜还能满足科研工作者繁重的样品筛选工作，其更多的优点如下：操作简单，换样快捷，成本低廉 LVEM5直观的用户界面、简便的控制台设计，用户仅需少的培训，即可轻松操作，让用户在使用时感觉更加舒适。不同于传统透射电镜每次更换样品后需要长时间抽真空，LVEM5更换样品仅需3分钟，可节省大量时间。LVEM5次购置费用远低于传统透射电镜。LVEM5特的设计优势，在使用中无需冷却水等外设，无需安装在特殊实验室，维持成本低。台式设计：体积小巧，灵活性高 传统透射电子显微镜体积庞大，对放置环境有严格的要求，并且需要水冷机等外置设备。通常会占据整间实验室。LVEM5从根本上区别于传统电镜，尺寸较传统电镜缩小了90%，对放置环境无严格要求，无需任何外置冷却设备，可以安装在用户所需的任意实验室或办公室桌面。TEM-ED-SEM-STEM四种成像模式 LVEM5是新一代电子显微镜，不仅具有传统透射电镜功能，同时集成了扫描电镜功能，在一台电镜上即可实现TEM-ED-SEM-STEM四种成像模式。通过控制软件，LVEM5可以在四种模式间快速切换。研究人员可以获取同一样品、同一区域的不同模式图像，更加方便多方位深入的研究样品。电子光学-光学两图像放大 LVEM5电子光学系统采用倒置设计，场发射电子枪位于显微镜底端。电子枪发射出的高亮度电子束，经过加速、聚焦以及样品作用后，照射在高分辨率 YAG荧光屏上。荧光屏上的图像，包含了纳米的样品信息。YAG荧光屏将电子光学信号，转化成光学信号。采用光学显微镜对图像进一步进行放大。TEM模式下，放大倍数～20万倍（TEM Boost升版 ～50万倍）。而整个电镜体积，仅与光学显微镜相仿。5 kV低加速电压，有效提高轻元素样品成像质量，样品无需染色 LVEM5采用5 kV低电压设计。相比高电压，低压电子束同样品的作用更强，对密度和原子序数有很高的灵敏度，对于0.005 g/cm3的密度差别仍能得到很好的图像对比度。例如，对20 nm碳膜样品，5 kV电压下比100 kV电压下对比度提高10倍以上。而LVEM5的空间分辨率在低电压下仍能达到2 nm。 聚合物/高分子及生物样品的主要元素为C、H、O等轻元素，使用传统透射电镜观测时，需要使用重金属元素对样品进行染色，以增强对比度。 LVEM5观测样品时无需染色，避免了染色造成的样品污染和扭曲，展现样品的本征形貌。超小型多功能台式透射电镜LVEM5与传统透射电镜的对比：传统透射电镜LVEM放大倍数高，分辨率0.2 nm左右分辨率：1.5nm（LVEM5）1nm (LVEM25)进样速度慢，约15-30分钟进样速度快，约3分钟操作复杂：操作人员需经过长期的严格培训为保证设备正常运行，好是专门做电镜的研究生操作，人工成本高操作简单：半天培训即可立操作无需专人操作放置于一层或地下室，需要特殊处理的实验室，需防震处理，环境要求高可放置于任何位置，厂房、办公室、实验室需要动力电（不能断电）、需要水冷机、液氮等维护成本高无需特殊电源，无需水冷、液氮维护成本低超小型多功能台式透射电镜LVEM5新应用案例聚合物/高分子材料TEM模式SEM模式和STEM模式其他材料TEM模式SEM模式STEM模式和ED模式 用户评价LVEM5 User Profile: Dr. Betty Galarreta “While we were looking for an electron microscope, we knew we wanted to get one that did not require complicated and expensive maintenance. We also wanted equipment that was able to resolve details within the 1-2 nm range and that we could use to analyze not only metallic nanoparticles but also some biopolymers. The LVEM5 not only met our requirements but also made it possible to have sort of a 3 in 1 electron microscope, being able to characterize the same area in TEM, SEM and STEM mode.” "当我们在调研射电子显微镜时，我们想要一台不需要复杂和昂贵维护的设备。同时，我们还希望这台透射电子显微镜能够观察到1-2纳米尺度内的细节，而且这台电镜不仅可以用来分析金属纳米颗粒，还可以分析一些生物聚合物材料。LVEM5不仅满足了我们的要求，而且这台透射电子显微镜同时拥有三种功能，能够在TEM、SEM和STEM模式下对同一区域进行表征。" LVEM5 User Profile: Dr. Francesca Baldelli Bombelli “We are very satisfied with the instrument as it allows us to screen a high number of samples in a short time with a limited cost. It’s easy to use, without the need of a specific technician to run it, and with a low cost of maintenance. It allows the screening of a high number of samples in a quite short time. It is also quite good in the imaging of organic nanomaterials thanks to its low voltage which does not degrade them.” "我们非常满意这台透射电子显微镜，因为它允许我们在短时间内以有限的成本筛选大量的样品。这台设备很容易使用，不需要专门的技术人员来运行它，而且维护成本低。它可以在相当短的时间内筛选大量的样品。同时，归功于低电压操作模式，LVEM5非常擅长于有机纳米材料的成像，不会使它们发生降解。" LVEM5 User Profile: Dr. Fabrice Piazza “The most exciting moment was to find diffraction patterns of single bilayer graphene domain with AB stacking with LVEM5. The single bilayer graphene domain with AB stacking discriminates from AA counterpart by the three-fold symmetry of the spot intensity distribution on the inner ring of the diffraction patterns. This cannot be observed at 60–100 keV. Those observations confirmed the calculations of one of our collaborator at CEMES, Dr. Pascal Puech. Definitively, one of the greatest moments in my 22-year-long career. We have found that the advantages of using a LVEM go beyond cost issues. Indeed, by using LVEM to analyze 2D materials, in many cases, one can quickly obtain the number of layers and stacking sequence. Also, as we demonstrated the methodology is useful for materials other than graphene, such as transition metal dichalcogenides (TMD) which are nowadays very popular worldwide. Analyzing these materials in these ways is not possible using a conventional TEM operating at 60–100 keV.” "激动人心的时刻是用LVEM5衍射模式证明了单双层石墨烯域是以AB方式堆积的。具有AB堆积的单双层石墨烯域在衍射图像上与AA堆积的单双层石墨烯域的区别为，内环上的光斑强度分布的三倍对称性不同。这在60-100 KeV电压下是无法观察到的。这些观察结果证实了我们一位合作者的计算结果，来自CEMES的Pascal Puech博士。这肯定是我22年职业生涯中伟大的时刻之一。 我们已经发现，使用LVEM5已经远超出了其成本优势。事实上，通过使用LVEM5来分析二维材料，在许多情况下，人们可以快速获得层数和堆叠顺序。另外，正如我们所展示的，该方法对石墨烯以外的材料也是有用的，例如当今非常流行的过渡金属二氯化物（TMD）材料。对于使用60-100 keV电压操作的传统透射电子显微镜,这些材料是不能用这种方法分析的。"用户单位

操作简单换样快捷，换样仅需3 min成本低廉 无需冷却水无需专业实验室维护成本低新一代超小型台式透射电子显微镜LVEM 5 随着科研技术的进步，人们对科研设备的要求也越来越高。在保证高精度、高灵敏度等条件的前提下，便捷操作的台式小型化设备越来越受科研人员的青睐。尤其是科研工作者在前期科研探索过程中，面对繁重的样品筛选工作，迫切需要操作便捷、换样快速的表征仪器，特别是透射电镜领域，满足这样需求的仪器少之又少。为此，美国Delong Instrument公司推出新一代LVEM5超小型多功能台式透射电镜，以实现这一功能。操作简单，换样快捷，成本低廉 LVEM5直观的用户界面、简便的控制台设计，用户仅需少的培训，即可轻松操作，让用户在使用时感觉更加舒适。不同于传统透射电镜每次更换样品后需要长时间抽真空，LVEM5更换样品仅需3分钟，可节省大量时间。LVEM5次购置费用远低于传统透射电镜。LVEM5特的设计优势，在使用中无需冷却水等外设，无需安装在特殊实验室，维持成本低。 台式设计：体积小巧，灵活性高 传统透射电子显微镜体积庞大，对放置环境有严格的要求，并且需要水冷机等外置设备。通常会占据整间实验室。LVEM5从根本上区别于传统电镜，尺寸较传统电镜缩小了90%，对放置环境无严格要求，无需任何外置冷却设备，可以安装在用户所需的任意实验室或办公室桌面。TEM-ED-SEM-STEM四种成像模式 LVEM5是新一代电子显微镜，不仅具有传统透射电镜功能，同时集成了扫描电镜功能，在一台电镜上即可实现TEM-ED-SEM-STEM四种成像模式。通过控制软件，LVEM5可以在四种模式间快速切换。研究人员可以获取同一样品、同一区域的不同模式图像，更加方便多方位深入的研究样品。电子光学-光学两图像放大 LVEM5电子光学系统采用倒置设计，场发射电子枪位于显微镜底端。电子枪发射出的高亮度电子束，经过加速、聚焦以及样品作用后，照射在高分辨率 YAG荧光屏上。荧光屏上的图像，包含了纳米的样品信息。YAG荧光屏将电子光学信号，转化成光学信号。采用光学显微镜对图像进一步进行放大。TEM模式下，放大倍数～20万倍（TEM Boost升版 ～50万倍）。而整个电镜体积，仅与光学显微镜相仿。5 kV低加速电压，有效提高轻元素样品成像质量生物样品无需染色 LVEM5采用5 kV低电压设计。相比高电压，低压电子束同样品的作用更强，对密度和原子序数有很高的灵敏度，对于0.005 g/cm3的密度差别仍能得到很好的图像对比度。例如，对20 nm碳膜样品，5 kV电压下比100 kV电压下对比度提高10倍以上。而LVEM5的空间分辨率在低电压下仍能达到1.5 nm。 生物样品的主要元素为C、H、O等轻元素，使用传统透射电镜观测时，需要使用重金属元素对样品进行染色，以增强对比度。 LVEM5观测生物样品时无需喷金，避免了染色造成的样品污染和扭曲，展现样品的本征形貌。超小型多功能台式透射电镜LVEM5与传统透射电镜的对比：传统透射电镜LVEM放大倍数高，分辨率0.2 nm左右分辨率：1.5nm（LVEM5）1nm (LVEM25)进样速度慢，约15-30分钟进样速度快，约3分钟操作复杂：操作人员需经过长期的严格培训为保证设备正常运行，好是专门做电镜的研究生操作，人工成本高操作简单：半天培训即可立操作无需专人操作放置于一层或地下室，需要特殊处理的实验室，需防震处理，环境要求高可放置于任何位置，厂房、办公室、实验室需要动力电（不能断电）、需要水冷机、液氮等维护成本高无需特殊电源，无需水冷、液氮维护成本低超小型多功能台式透射电镜LVEM5新应用案例TEM模式SEM模式STEM和ED模式用户评价LVEM5 User Profile: Dr. Betty Galarreta “While we were looking for an electron microscope, we knew we wanted to get one that did not require complicated and expensive maintenance. We also wanted equipment that was able to resolve details withinthe 1-2 nm range and that we could use to analyze not only metallic nanoparticles but also some biopolymers. The LVEM5 not only met our requirements but also made it possible to have sort of a 3 in 1 electron microscope, being able to characterize the same area in TEM, SEM and STEM mode.” "当我们在调研射电子显微镜时，我们想要一台不需要复杂和昂贵维护的设备。同时，我们还希望这台透射电子显微镜能够观察到1-2纳米尺度内的细节，而且这台电镜不仅可以用来分析金属纳米颗粒，还可以分析一些生物聚合物材料。LVEM5不仅满足了我们的要求，而且这台透射电子显微镜同时拥有三种功能，能够在TEM、SEM和STEM模式下对同一区域进行表征。" LVEM5 User Profile: Dr. Francesca Baldelli Bombelli “We are very satisfied with the instrument as it allows us to screen a high number of samples in a short time with a limited cost. It’s easy to use, without the need of a specific technician to run it, and with a low cost of maintenance. It allows the screening of a high number of samples in a quite short time. It is also quite good in the imaging of organic nanomaterials thanks to its low voltage which does not degrade them.” "我们非常满意这台透射电子显微镜，因为它允许我们在短时间内以有限的成本筛选大量的样品。这台设备很容易使用，不需要专门的技术人员来运行它，而且维护成本低。它可以在相当短的时间内筛选大量的样品。同时，归功于低电压操作模式，LVEM5非常擅长于有机纳米材料的成像，不会使它们发生降解。" LVEM5 User Profile: Dr. Fabrice Piazza “The most exciting moment was to find diffraction patterns of single bilayer graphene domain with AB stacking with LVEM5. The single bilayer graphene domain with AB stacking discriminates from AA counterpart by the three-fold symmetry of the spot intensity distribution on the inner ring of the diffraction patterns. This cannot be observed at 60–100 keV. Those observations confirmed the calculations of one of our collaborator at CEMES, Dr. Pascal Puech. Definitively, one of the greatest moments in my 22-year-long career.We have found that the advantages of using a LVEM go beyond cost issues. Indeed, by using LVEM to analyze 2D materials, inmany cases, one can quickly obtain the number of layers and stacking sequence. Also, as we demonstrated the methodology is useful for materials other than graphene, such as transition metal dichalcogenides (TMD) which are nowadays very popular worldwide. Analyzing these materials in these ways is not possible using a conventional TEM operating at 60–100 keV.” "激动人心的时刻是用LVEM5衍射模式证明了单双层石墨烯域是以AB方式堆积的。具有AB堆积的单双层石墨烯域在衍射图像上与AA堆积的单双层石墨烯域的区别为，内环上的光斑强度分布的三倍对称性不同。这在60-100 KeV电压下是无法观察到的。这些观察结果证实了我们一位合作者的计算结果，来自CEMES的Pascal Puech博士。这肯定是我22年职业生涯中伟大的时刻之一。我们已经发现，使用LVEM5已经远超出了其成本优势。事实上，通过使用LVEM5来分析二维材料，在许多情况下，人们可以快速获得层数和堆叠顺序。另外，正如我们所展示的，该方法对石墨烯以外的材料也是有用的，例如当今非常流行的过渡金属二氯化物（TMD）材料。对于使用60-100 keV电压操作的传统透射电子显微镜,这些材料是不能用这种方法分析的。"用户单位

p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 第二届电镜网络会议(iCEM 2016)特邀报告 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 低电压扫描电镜技术在材料研究中的应用 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 曾毅照片.jpg" style=" HEIGHT: 267px WIDTH: 200px" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201609/insimg/9ce6406d-a081-4594-9325-2a9b39ad3e16.jpg" width=" 200" height=" 267" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 曾 毅 研究员 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 中国科学院上海硅酸盐研究所 /strong /p p strong 报告摘要： /strong /p p 　　基于曾毅老师长期的扫描电镜工作经验，本次报告将从理论和实际操作两方面探讨低电压扫描电镜在材料领域的应用，主要涉及以下几个方面的内容： /p p 　　1、 低电压扫描电镜的特点是什么?为什么要采用低电压进行扫描电镜观察? /p p 　　2、 为什么现有场发射扫描电镜都具有较好的低电压分辨率(通常优于1.5nm)，但是很多扫描电镜工作者却不愿意或者不敢使用低电压进行观察? /p p 　　3、 如何在低电压下获得高清晰度图像?采用低加速电压进行扫描电镜观察时需要注意什么?影响低电压扫描电镜图像质量的主要因素有哪些? /p p 　　4、 如何利用低加速电压进行介孔材料观察和分析? /p p 　　5、 如何利用低加速电压获得材料真实的显微结构信息? /p p 　　6、 低电压STEM在材料分析中的应用 /p p 　　...... /p p strong 报告人简介： /strong /p p 　　曾毅，中国科学院上海硅酸盐所分析测试中心副主任，研究员，博士生导师。主要从事材料显微结构-性能-工艺关系研究，实验室拥有FEI Magellan400, Hitachi SU8220, Hitachi SU4800, JEOL 8100以及JEOL 6700等多台扫描电镜。 /p p 　　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，在国内外学术刊物发表显微结构表征技术论文近90篇。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。 /p p strong 报告时间： /strong 2016年10月25日上午 /p p a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/icem2016/index2016.html" target=" _self" span style=" TEXT-DECORATION: underline COLOR: rgb(255,0,0)" img src=" http://www.instrument.com.cn/edm/pic/wljt2220161009174035342.gif" width=" 600" height=" 152" / /span /a span style=" TEXT-DECORATION: underline COLOR: rgb(255,0,0)" /span /p

成果名称 强流D+ RFQ加速器中子成像装置的性能改进研究 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 中子成像（Neutron Imaging）与X射线成像类似，是一种射线无损检测技术。中子成像技术包括中子源技术、中子输运技术、中子探测技术、成像与图像处理技术等。中子成像技术在航天航空、国防建设、国家安全、材料能源、生命科学等领域有广泛应用，在发达国家已经成为标准的无损检测手段。其中，热中子与氢、硼等轻元素，以及和钆等特定元素的反应截面很大，故热中子成像特别适合于金属包裹的轻物质或特定元素标记工件的无损检测，热中子成像已经成为航天火工品无可替代的无损检测手段。 2012年，北京大学物理学院陆元荣教授申请的&ldquo 强流D+ RFQ加速器中子成像装置的性能改进研究&rdquo 项目获得第四期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。该项目旨在课题组已有的RFQ中子成像装置的基础上，进一步完善北京大学RFQ中子成像装置的性能指标。在项目资金的大力支持下，课题组购置并加工了重要配件，并对关键技术问题进行了攻关，开展了卓有成效的研究。其主要工作包括：（1）改善RFQ的注入束流品质与流强；（2）解决离子源及其低能输运线部分电源的故障率较高的问题；（3）针对中子实验大厅地基塌陷的问题,重新调整RFQ中子成像装置的束线的机械准直；（4）进一步改善调谐板与RFQ电极支撑板的高频接触性能, 减少高频损耗。通过以上工作，仪器的改进工作顺利完成，其中RFQ加速器的运行占空比从目前的4% 提高到10%，成果成功通过项目验收。仪器的改进工作顺利完成，其中RFQ加速器的运行占空比从目前的4% 提高到10%。 应用前景：此项研究已有多项专利和论证发表，其成果正在军口应用（航空航天关键部件检测，先进武器关键部件中子成像）和先进材料无损检测领域进行推广，应用前景良好。

table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" tbody tr td width=" 78" p style=" line-height: 1.75em " 成果名称 /p /td td width=" 543" colspan=" 3" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " strong 强流加速器中子源及中子成像装置 /strong /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 单位名称 /p /td td width=" 543" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " 北京大学 /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 联系人 /p /td td width=" 175" p style=" line-height: 1.75em " 陆元荣 /p /td td width=" 161" p style=" line-height: 1.75em " 联系邮箱 /p /td td width=" 187" p style=" line-height: 1.75em " yrlu@pku.edu.cn /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 成果成熟度 /p /td td width=" 541" colspan=" 3" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " □正在研发 & nbsp √ 已有样机 & nbsp & nbsp □通过小试 & nbsp □通过中试 & nbsp & nbsp □可以量产 /p /td /tr tr td width=" 85" p style=" line-height: 1.75em " 合作方式 /p /td td width=" 541" colspan=" 3" p style=" line-height: 1.75em " □技术转让 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp √技术入股 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp □合作开发 & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp □其他 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" style=" word-break: break-all " p style=" line-height: 1.75em " strong 成果简介： /strong /p p style=" line-height: 1.75em " /p p style=" text-align:center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/a8dfeb59-a7d2-459d-8957-49f9209e48e3.jpg" title=" 1.jpg" width=" 400" height=" 263" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 263px " / span style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp /span /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp 该项目采用电子回旋共振离子源提供待加速的离子束流，利用国际先进的射频四极场加速器将带点离子加速到每核子1MeV的动能，用其轰击铍靶，产生10^12的中子束流，经过慢化后对被测物体进行探测研究。该中子成像装置可用于航空航天火工品检测，航空发动机叶片检测，复合材料无损检测等，成像物体尺寸约200*200平方毫米，成像分辨率达几个微米。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 应用前景： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 该中子成像装置可用于航空航天火工品检测，航空发动机叶片检测，复合材料无损检测，核反应堆用核燃料棒的检测。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp 该设备应用广泛，系列升级产品可用于硼中子俘获治癌、放射性同位素生产、塑性炸药检测以及毒品检测等，市场效益和社会效益显著。 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 1.75em " strong 知识产权及项目获奖情况： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp 多项加速器及其相关技术已经申请专利，具有核心技术产权。 /p /td /tr /tbody /table p br/ /p

像散对扫描电镜成像质量的影响通过之前的文章，大家了解了 “加速电压” 与 “束流强度” 对图像的成像质量有非常大的影响。其实除了加速电压、样品的导电性、电镜的束流强度，像散、图像的亮度对比度等都会影响扫描电镜图像的成像质量。 今天，这一篇文章将教大家了解消除像散的重要性，提高样品的成像质量。 像散的定义可能会比较抽像，所以，小编用近视的散光来进行对比。 当近视看月亮时，月亮会比较模糊，但仍是一个圆形。 当近视有散光看月亮时，看到的月亮会出现变形。 扫描电镜的像散就如同散光，当图像有像散时，在聚焦的过程中会发现图像拉伸变形，失去原本的形状，这也是判断像散的依据。如果在聚焦的过程中，没有发现图像出现拉伸变形，仅仅只是图像虚化，那便说明没有像散。 像散是影响图像清晰度的重要因素。尤其是高倍图片——在用高加速电压、低束流拍摄高倍率图片时，一般都需要进行消像散。下面，通过几组图片，让大家更好的理解消像散对高倍率图像的重要性。 锡球，扫描电镜放大倍数是 79000 倍，左边图像无像散，右边图像有像散 电极材料，扫描电镜放大倍数 50000 倍，左边图像无像散，右边图片有像散 炭材料，扫描电镜放大倍数 20000 倍，左边图像无像散，右边图片有像散 当扫描电镜图像出现像散时，对其进行聚焦，图像会出现拉伸感，如下图所示，消像散需要实验员具有丰富的操作经验，才能准确识别并消除象散。 飞纳电镜 Rel 4.6 的自动消像散功能可以轻松解决扫描电镜初级操作者无法熟练消像散的问题。

p 　　美国纽约州近日宣布将投入1000万美元在罗切斯特市启动全球规模最大的光学、光电学和成像技术(OPI)的新创企业商业加速器——“点亮纽约”。该计划前身为“光电学风险挑战赛”。 /p p 　　“点亮纽约”计划将通过其位于罗切斯特市的总部“全球光学和成像技术中心”，培养创新氛围，吸引和支持全球各地具有发展潜力的光学和光电学企业，推动“五指湖加速发展”计划，使罗切斯特市成为光电业的全球领军人，以刺激本地区的经济增长和活力。该计划旨在解决光学、光电学和成像技术难题，范围包括机器视觉、检查、生医光电、安全、监控、增强和虚拟现实、自动驾驶车辆等。 /p p 　　罗切斯特市是罗切斯特大学光学研究所、罗切斯特技术研究所、美国集成光电元件制造研究所和超过100多家本地OPI企业的所在地，拥有劳动力、技术基础、支持网络和资源优势，有助于促进OPI企业发展。 /p p 　　“五指湖加速发展”计划是该地区的全面发展蓝图，旨在促进经济增长和社区发展。自2012年起，纽约州政府已向该计划投入超34亿美元，重点投资产业包括光电、农业与食品生产、高级制造等。 /p p /p

探索全新扫描电镜成像技术——BEX什么是BEX？BEX是集背射电子和X射线成像于一体的新型微区分析技术，可以在SEM下同步、高效采集背散射电子图像和元素面分布图。BEX技术能带来哪些新体验？此前，基于SEM的显微分析大多是静态的、逐步进行的，并且高度依赖用户经验。操作人员通常根据SE/BSE灰度图中的形貌或原子序数衬度进行样品导航，并借助EDS完成精细的成分分析。如果当前区域没有感兴趣的特征，则需要重复以上繁琐步骤。在BEX技术的支持下，即使样品台移动过程中也能实时呈现试样的形貌、晶体取向、原子序数和元素分布等信息，让复杂样品分析极尽简便迅捷之能。只需稍作停留即可获得高分辨、高质量的元素面分布图，无论是开展更精细的分析还是继续样品导航都如丝般顺滑。SEM成像技术发展二次电子成像自SEM诞生以来二次电子（SE）成像一直是最常见的成像技术之一。SE是样品与高能电子束发生非弹性散射后逸出试样表面的电子，其产额与入射角度相关。它们具有较低的能量（~50 eV）和逸出深度（~10 nm），能够提供丰富的形貌信息。Everhart-Thornley探测器是一种常见的二次电子检测装置，由带正电的法拉第笼、闪烁体和光电倍增管组成。二次电子（绿色）从样品表层逸出，当电子束入射角度偏离法线时，SE产额增加。SE图像的灰度反映样品表面的起伏情况。加速电压：20 kV，束流：1 nA，采集时间：15 s背散射电子成像入射电子经弹性散射逸出样品表面形成背散射电子（BSE）。与SE探测器不同，BSE探测器的核心结构是位于极靴正下方的p-n半导体，可以有效地采集能量更高、激发深度更深的BSE信号。BSE产额随试样的平均原子序数增加而升高，在BSE图像中，越亮的区域意味着更高的原子序数。通过逻辑运算，具有两个或多个分割区域的半导体BSE探测器还可以显示试样表面的起伏信息。背散射电子（红色）的逸出深度更深，BSE图像的灰度反映了样品的平均原子序数衬度。加速电压：20 kV，束流：1 nA，采集时间：15 sBEX成像BEX成像系统在极靴正下方集成了BSE与X射线传感器。后者通常是硅漂移探测器（SDD），用于分析特征X射线，其工作原理与EDS相同。软件算法能够自动识别谱图中存在的元素并进行配色，最终输出与BSE信号叠加的彩色图像。与SE或BSE成像技术相比，BEX成像技术在相同采集时间和工作条件下提供了更丰富的样品组成和元素分布信息。与常规EDS系统相比，BEX系统具有更大的立体角和更高的X射线计数率。此外，BEX系统的特殊设计消除了样品表面起伏在元素面分布图中产生的阴影效应，并拓宽了X射线成像时可用的工作距离范围。同步检测BSE（红色）和X-ray信号（蓝色）；（b）BEX成像结果。加速电压：20 kV，束流：1 nA，采集时间：15 s

作为高端医疗科研影像设备，PET/MRI已经开始用于小动物研究。近日，台湾阳明大学采购市值超过2200万人民币的布鲁克小动物7T PET/MRI，安装于台北荣民总医院核医学部。去年底该医院启动了临床3T PET/MRI，此次安装的更加精密的布鲁克7T PET/MRI将应用于实验动物影像研究，预计可以缩短三分之一的新药研发时间，节约四分之一的研发经费。市值超过2200万人民币的小动物7T PET/MRI阳明大学表示，“荣阳”（台北荣民总医院和阳明大学）团队已经成为世界上极少数同时拥有临床和小动物PET/MRI的科研单位之一，今后在精准医疗与转化医学的研发方面，有望树立世界级标杆。此台7T PET/MRI可用于身长小于15公分、身宽小于10公分的小动物成像，例如小白鼠、小型灵长类动物和小型实验猪等。正在开展的阿尔兹海默症和巴金森氏症动物模型研究，即将使用此台7T PET/MRI，以提供更精准的活体病理信息。 领先的PET/MRI小动物影像阳明大学脑科学研究中心主任、台北荣民总医院神经医学中心主任王署君表示，精准医疗的第一准则就是迅速精准的诊断。PET和MRI这两种影像技术因为能提供高精度的互补性影像信息，目前被广泛应用在人类的脑神经疾病和癌症筛检。在临床和体检医疗诊断中，功能性PET与解剖性MRI是两种不同的影像技术。绝大多数情况下，PET和MRI成像设备必须分开操作，而病人也必须安排两次检查。PET/MRI的优点除了可以一次获得两种精密影像信息外，更重要的是对于疑似病灶的极低生化浓度或是细微的构造变化，都能做到准确定位。同时还能节省时间成本，发挥一加一大于二的效果。王署君谈到，动物实验是新药与生物技术研发的基础，在没有高端医疗科研影像仪器的时代，最困难的就是取得即时性的实验结果，为了解新药对病灶的影响以及评估对其他健康组织的副作用，必须牺牲实验动物。有了小动物PET/MRI影像仪，结合分子影像非侵入性与即时性的优点，可以重复性、即时性的观察到小动物对新药的反应，做到即时修正、即时改善、减少试误成本、并大量降低小动物牺牲数量，进而加速药物研发进程。阳明大学林庆波教授表示，小动物PET/MRI联合影像设备，2015年底才问世。目前为止，台湾其他科研单位都只有单一MRI或PET，阳明大学2016年就开始规划采购小动物PET/MRI，台北荣民总医院核医学部配置有地区级医用回旋加速器，可以方便提供合成放射性药物，免去运输不便，因此“荣阳”团队讨论后，双方同意将PET/MRI安装在医院核医学部，以利新药研发与医学研究，并成为布鲁克在亚洲的小动物影像研究示范中心。阳明大学表示，学校目前在小动物影像核心平台上已有光学活体成像仪、小动物CT等设备，纳入小动物7T PET/MRI影像仪后，再加上北荣的临床资源，可望建构全台第一的转化医学团队。阳明脑科学研究中心王署君主任（中）叶信显博士（左）及团队成员 林庆波教授

日前，中科院外籍院士、美国佐治亚理工学院和中科院北京纳米能源与系统研究所王中林研究小组，利用垂直生长的纳米压电材料阵列，研制出大规模发光二极管阵列，并且利用压电光电子学效应，首次实现利用外界应力/应变改变纳米压电发光二极管发光强度的过程 首次研制出主动自适应式的、高分辨率的、以光电信号为媒介、并行处理的压力传感成像芯片系统。相关论文于8月11日在线发表于《自然&mdash 光子学》杂志。 　　用电信号或光电信号成功实现对高分辨率触觉的模拟，将对新型机器人、人机互动界面等领域有着重大意义。相比于其他感知器官(如视觉、听觉、嗅觉、味觉等)的研究，触觉的仿生研究目前还很少。现有的压力传感研究的分辨率多为毫米或厘米量级，而且受制于多种因素，难以实现大面积、高分辨的应力分布快速成像。 　　当器件表面受到外力作用时，受压的纳米线所在的发光二极管光强比没有受压的纳米线所在的光强显著增强，而且增强程度与器件局域所受的外加应力成正比。通过对整个器件的发光二极管阵列发光强度变化的监控，就可以很容易得知器件表面的受力情况。该研究组创新性地采用光信号(而非传统的电信号)来作为表征信号，CCD相机采得的发光二极管阵列图像为载体，这就使得该器件在光传输、数字化处理、光通信等方面有很好的应用前景。 　　该研究首次实现了大规模基于单根纳米线阵列的纳米器件制造、表征和系统集成 首次奠定了压电光电子学效应及其在大规模传感成像中的应用 首次在高于人皮肤分辨率的情况下实现了大尺度应力应变成像及记录。 　　据介绍，该研究应用范围涵盖生物医疗、人工智能、人机交互、能源和通信等领域，通过封装和填充材料还可起到增强器件机械强度和延长器件工作寿命的作用。在未来可被进一步发展成多维度压力传感、智能自适应触摸成像和自驱动传感等。

一更高的分辨率更细节的细胞生物学信息THUNDER技术采用硬件加软件的整体解决方案，在宽场成像原理下，通过计算清除（Computational Clearing）和自适应反卷积（Adaptive Deconvolution）的专利方法，有效的减少离焦信号的干扰，保留焦平面的信号，从而提高对比度，改善图像质量并提供更多细节信息供进一步分析。XY轴分辨率能达到136nm，Z轴分辨率能达到264nm，是一种广泛受到学术界认可的宽场高分辨率成像技术。（小鼠肾脏组织切片）通过THUNDER技术，排除模糊离焦信号的干扰，将原本“深藏于”模糊离焦信号之中的、微小的细节信息暴露出来，为进一步破解细胞生命动态变化的规律提供了新的思路。（视网膜切片，普通宽场成像，左；THUNDER成像，右）技术详情请点击点击下载THUNDER的工作原理：如何赋能细胞生物学研究新一代Live THUNDER，通过实时THUNDER技术，在预览的模式下，实现高分辨率条件下的视野寻找，提高实验工作效率。（脑组织切片成像的预览模式）二 更深的成像深度更完整的细胞生物学信息（脑组织切片 成像深度达150um）在上图中，用于厚样本成像（如脑组织成像，通常为了尽可能保留神经元的完整性，而制备较厚的组织样本；如类器官成像），通过Large Volume Computational Clearing（LVCC），一种匹配大体积的、厚的样品的THUNDER技术。在样本的上层，甚至最微小的细节都能被THUNDER解析。（神经元深度成像）三 更多的颜色（生物标记物）更丰富的空间信息（癌症组织6色成像）THUNDER结合上游的多色荧光染色技术，如TSA技术，突破常规荧光标记方法因为种属限制和特异性限制，可以实现超过4色的细胞生物学研究。通过多个荧光探针（或多个荧光蛋白）对不同的生物分子或细胞结构进行标记，可以同时观察多个目标，并了解它们之间的相互关系和空间分布，揭示细胞内的亚细胞结构、细胞类型、代谢状态、信号通路活性等多个方面的信息。四从高分辨率成像到样品捕获 更有效率的组织学研究方式（激光显微切割工作原理）THUNDER系统可以与激光显微切割（LMD）升级成为一体机。连接从高分辨率成像到精准的单个细胞或组织区域捕获，不再需要通过两种不同的系统进行组织和数据的转移。通过显微切割重力收集作用将其收集到下方的收集管中，以便进行下游处理。从高分辨率成像到精准的单个细胞或组织区域捕获，再到下游精确定量的分析技术，如 RNAseq、NGS、MS、qPCR、微阵列等，加速与赋能您的组织学研究。五应用案例【THUNDER小课堂】感觉神经元的高对比度快速三维成像【THUNDER小课堂】血管疾病的分子机制六申请样机徕卡显微咨询电话：400-630-7761关于徕卡显微系统徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系，不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门：生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有7大产品研发中心与6大生产基地，在二十多个国家设有销售及服务分支机构，总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。

背景介绍质谱成像是一种强大的方法，可以直观地展示生物组织切片中生物大分子（如脂质、肽类和蛋白质等）的空间分布。尽管二维质谱成像已被广泛报道，但对于复杂的生物结构（如器官），传统的二维质谱成像无法展示其完整的三维空间分布。为了解决这个问题，三维质谱成像技术被提出并快速发展。通过对一系列组织切片的二维质谱成像及堆叠重构，可以构建出组织的完整三维质谱图像，从而获得生物分子在复杂生物结构中的分布情况。然而，传统的三维质谱成像技术的问题是耗时过长。由于需要对多个组织切片进行逐一分析，整个过程较为繁琐，时间成本较高。近期，清华大学马潇潇教授课题组开发了一种基于神经网络的加速三维质谱成像的方法，在保证成像质量的前提下，可大幅减少三维质谱成像所需的时间，并在小鼠大脑和肾脏数据集中得到验证，相关成果以“DeepS: Accelerating 3D Mass Spectrometry Imaging via a Deep Neural Network”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上（ 10.1021/acs.analchem.2c05785 ）。 研究的主要内容作者提出了一个名为DeepS的加速三维质谱成像的工作流程，可在不降低图像质量的情况下显著加快三维质谱成像。DeepS采用了带有多尺度采样单元的稀疏采样策略以及三维稀疏采样神经网络（3D-SSNet），实现了稳健、快速组织切片质谱成像和组织切片的三维重建。3D-SSNet可重建出通过稀疏采样分析的生物组织的三维信息。为了进行模型训练，作者从数据集中等间距选择组织切片，并利用深度信息来提高可靠性和准确性。DeepS工作流程示意图（图源：Analytical Chemistry）在3D小鼠脑部数据集上对DeepS的性能做了验证，包括不同的采样比率、采样单元和组织切片。结果显示，在采样率为20%~30%时，由稀疏采样的离子图像重建得到的成像结果与全采样得到的离子图像几乎相同，从而使成像时间大幅降低。DeepS在不同采样率下的性能（图源：Analytical Chemistry）作者在3D数据集中的不同切片上验证了DeepS的性能，结果表明DeepS能够稳定地使用周围像素的信息来推断未采样像素的离子强度。此外，DeepS对不同大小的采样单元表现出良好的鲁棒性，使得该方法在处理不同大小的样本时更加兼容。DeepS在不同采样单元以及不同组织切片上的性能。（图源：Analytical Chemistry）只需要对一片组织切片进行全采样，在经过十轮次的迁移学习后，DeepS成功利用稀疏采样数据对新的组织实现了图像的重建。Deeps经过迁移学习在3D小鼠肾脏质谱成像数据集上的性能（图源：Analytical Chemistry） 小结总的来说，本研究提出了一种基于深度学习的DeepS方法，用于加速三维质谱成像。DeepS通过减少采样像素的数量及平台移动时间，显著缩短了三维质谱成像时间。即使在5%的采样率下，DeepS也能有效地重建组织的质谱成像图，成像时间降低60%以上。此外， DeepS在具有组织异质性的器官数据集上表现稳定，通过迁移学习可实现其他组织的成像，如患有胶质母细胞瘤的小鼠大脑和健康小鼠肾脏等。该方法采用了多尺度采样单元策略，进一步提高了成像性能，为加速质谱成像提供了新的视角。基于深度学习质谱成像方法，如DeepS，未来有望在三维质谱成像加速、药物代谢研究和基础生物学研究等领域得到广泛应用。本研究的第一作者是清华大学精仪系博士生李丹，共同作者包括华中科技大学机械科学与工程学院余文勇副教授、清华大学精仪系博士生钱耀等，通讯作者是清华大学精仪系马潇潇副教授。该工作得到科技部重点研发计划青年科学家专项（2022YFC3401900）的支持。 马潇潇教授课题组招聘博士后 因目前研究工作需要，现面向国内外公开招收博士后多名，应聘者年龄原则上不超过35岁，应具有熟练的实验技术手段，可独立开展科研工作, 具有较强的中英文写作与交流能力，对科研工作热情，做事态度积极主动，有责任感，有服务意识和团队合作精神，具备良好的敬业精神和职业道德。作为第一作者在相关专业领域一区期刊发表SCI论文二篇及以上。——01—— 课题组简介 主要从事质谱仪器及生物医学应用研究。研究工作包括：面向生物医学应用的质谱系统集成、生物分子精细结构表征方法学、单细胞脂质组学和质谱成像技术等。在应用方面，关注质谱技术在回答基础生命科学问题和临床医学诊断等领域的应用。在Nature Communications（2）、PNAS（1）、Angewandte Chemie（1）、Analytical Chemistry(10)等国际顶级期刊发表SCI论文30余篇。相关工作被Nature Methods、C&E News、Wiley报道。授权发明专利4项；为3部学术专著撰写章节。曾获得中国仪器仪表学会-金国藩青年学子奖。2020年入选教育部青年长江学者，2022年入选斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家榜单。 目前主持科技部重点研发计划青年科学家项目、基金委面上、北京市面上项目等。——02—— 具体招聘要求 1. 符合清华大学博士后招收条件；2. 已经或者即将在SCI期刊以第一作者发表论文，能够独立开展科研工作；3. 具有质谱仪器、生物质谱、分析化学、有机化学或生命科学等研究背景；4. 有生物质谱或生命科学相关研究经验者优先；5. 具有高度的责任心和上进心，工作积极主动，对科研有浓厚的兴趣；6. 具备独立科研工作能力与良好的科技英文读写能力。——03—— 博士后申请材料 详细个人简历，研究经历总结等证明工作和科研能力的电子版文件。请发送至： maxx@Tsinghua.edu.cn——04—— 岗位待遇 1. 岗位待遇按照清华大学相关规定执行。课题组将根据工作情况提供一定生活补助和绩效奖励。另外，根据本单位相关规定，博士后以第一作者、清华大学为第一单位发表高水平学术期刊可获得有非常有竞争力的绩效奖励（http://postdoctor.tsinghua.edu.cn/）；2. 积极支持条件优秀者申请国家“博新计划”、清华大学“水木学者”计划（http://postdoctor.tsinghua.edu.cn/thu/index.htm）以及其他多种清华大学博士后支持计划。资助额度最高40万元，另有多项福利保障；3. 清华大学提供可租住的博士后公寓（或较为优越的租房补贴）并解决子女入园、入学；享受清华大学教职工社会保险、住房公积金等待遇；享受全国博管会关于出站博士后户口迁移及家属户口随迁等政策；4. 支持博士后基金和自然科学基金申请；对表现出较强科研潜力并有意继续从事科研工作的博士后，关注并积极协助其科研职业发展和规划。 专家介绍——马潇潇教授 清华大学主要从事质谱仪器及生物医学应用研究。2007年本科毕业于清华大学环境科学与工程系，2012年博士毕业于清华大学化学系，2013-2017年在普渡大学生物医学与工程学院从事博士后研究。2017年加入清华大学精仪系。研究工作包括：面向生物医学应用的质谱系统集成、生物分子精细结构表征方法学、单细胞脂质组学和质谱成像技术等。在Nature Communications（2）、PNAS（1）、Angewandte Chemie（1）、Analytical Chemistry(10)等国际顶级期刊发表SCI论文30余篇。研究工作被数十个国内外研究机构追踪，并被Nature Methods、C&E News、Wiley报道。授权发明专利4项；为3部学术专著撰写章节。曾获得中国仪器仪表学会-金国藩青年学子奖。2020年入选教育部青年长江学者，2022年入选斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家榜单。

约稿详情：https://www.instrument.com.cn/news/20230925/685455.shtml2023年6月23日，北京清湃科技有限公司（以下简称“清湃科技”）宣布完成数千万元的天使轮融资。本轮融资由峰瑞资本（FreeS Fund）领投，北京市医疗机器人产业创新中心（IMC）、全球健康产业创新中心（GHIC）跟投。北京伴星企业管理咨询有限公司担任独家财务顾问。本轮融资资金将用于开展光声临床医学影像系统产品的定型、产品核心器件和组件的研发，以及团队人员的进一步扩充。清湃科技：核心技术基于清华清湃科技团队成立于2019年，由清华大学天津电子信息研究院、中关村智友研究院、清华福州数据技术研究院、清华海峡研究院（厦门）孵化成立。公司致力于光声成像技术及产品的研发和临床应用。基于核心技术来自清华大学电子系生物光子学实验室的光声成像技术（Photoacoustic imaging，PAI），清湃科技通过成果转化，研制了MarsonicsPIIP光声综合成像系统。清湃科技坚持底层创新、自主研发，为国内外光声/热声/磁声/超声领域科研专家和团队提供专业的DAQ、激光光源、探头等产品和技术服务，为生物技术/生命科学/临床/药学等领域专家提供成套科研影像仪器和服务。Marsonics光声综合成像实验平台据国际咨询公司IMARC Group的研究数据，2021年全球光声成像市场规模为7121万美元，预计到2027年，这个数字将增长到1.837亿美元，年复合增长率为15.70%。但光声成像未来要面对的市场将不仅是这个数字，而是凭借其无创、无辐射、较低成本的技术优势面向近千亿的全球影像市场。作为本轮融资领投方，峰瑞资本（FreeS Fund）创始合伙人李丰和早期项目负责人李罡表示：生物医学影像设备一直朝着升维的方向发展，二维到三维、结构到功能、单一谱到高光谱。光声成像技术结合了光学和超声成像的特点，具有高精度三维成像、功能成像、分子影像、无损无创等特点，为活体成像提供了一种新的视角，为临床医生提供更丰富的生物组织图像信息，符合精准医疗和生物医学影像设备发展的大趋势。清湃科技以第一性出发的算法创新为核心，具有核心硬件自主研发实力，及紧密合作的临床资源，商业化思路清晰且有迹可循，是一支优秀且务实的创业团队。我们坚信清湃科技能够引领光声成像领域的发展。作为战略投资方，全球健康产业创新中心（GHIC）王竟菁主任表示：精准医疗是未来临床医学发展的重要趋势，一种新的医学影像模态能够给临床医学带来的价值和改变是巨大的。虽然这种价值和改变通常需要较长的时间去体现，但GHIC 相信科技助力医学发展的这一趋势，看好清湃科技在该领域沉淀多年的技术优势。未来GHIC将协助清湃科技发掘更多的临床应用场景、提供专业的平台支撑、助力和加速清湃科技产业化的路径，与清湃科技一起推动从技术到临床的创新历程。作为战略投资方，北京市医疗机器人产业创新中心（IMC）董事总经理王彬彬表示：高端医疗影像装备是国家重点支持和发展的方向，清湃科技具有强大的创新能力和自主研发实力，在光声成像领域具有很强势的发展潜力。是IMC重点支持的创业创新团队。创新中心提供高端医疗器械CDMO平台，为北京清湃提供全方位的服务和赋能，帮助团队专注于技术产品的研发和临床应用，加速团队发展，实现中国团队在光声医学影像领域的突破和反超。

X 光成像是一种非常常见的医学诊断和医学成像技术。例如，传统 DR (Digital Radiography) 技术的基本几何示意图如下，X 射线光管发出光子束穿过患者，在平板探测器上产生二维图像。但是由于软组织和硬组织对 X 射线的质量衰减系数差异很大，导致 X 射线在组织识别上的能力受限。例如，为了评估肺部结构而拍摄胸片，在获得的图像中不可避免地被肋骨阻塞。在这种情况下，肋骨是结构噪声的主要来源，因为它们不是我们感兴趣的结构，如下图。成像的组织模糊不清，通常会增大病灶误判的概率。早在 1976 年科学家就提出了利用双能量 X 射线成像技术来降低结构噪声。先分别用低能光子和高能光子拍摄两幅图片，然后根据低能光子和高能光子在不同组织中的质量衰减系数，通过巧妙的扣减算法将患者的投影分解为仅包含软组织和硬组织的图像，如下图。双能量成像最大的挑战在于获得两幅独立的低能(LE)和高能(HE)图像。为了实现这一点，探测器吸收的 X 射线光谱应该对 LE 图像中的低能量光子和 HE 图像中的高能量光子进行重加权。获得这种分离的光谱可以通过两种不同的方式来完成：双发成像 (Double-shot Imaging)和单发成像 (Sing-shot Imaging)。双发成像是最直接的方法，通过改变 X 射线光管的加速电压来拍摄两幅不同能量段的图像，可以在两幅图像之间实现出色的光谱分离，并最大限度地减少图像光谱之间的重叠。但这种方法固有的时间分离会导致运动伪影出现在最后的图像中。例如在改变加速电压的过程中患者发生的心脏跳动、呼吸和肌肉运动等等，都会产生运动伪影。虽然可以使用双光源系统来解决运动伪影的问题，但也意味着更高的成本。此外，双发成像不可避免的增大了辐照剂量，两次曝光将使剂量至少增大 15%。而单发成像则采用双层平板探测器的手段，探测器主要由上下两个探测模块构成，上层探测模块测低能光子，下层探测模块探测高能光子，中间的金属滤片则用于光谱分离，如下图所示。在正常的剂量下，探测器可获得两幅光谱分离的图片，且没有运动伪影。但金属滤片的光谱分离能力有限，而且它会吸收部分光子，从而使得 HE 图像的信噪比较差。近年来，加拿大滑铁卢大学的研究人员开发的一款新兴探测器 Reveal&trade 35C 已经克服了双能量 X 射线成像的局限性。Reveal&trade 35C 具有独特的三层堆叠设计，便于集成， 量子效率高。与其他双能解决方案不同，Reveal&trade 35C只需要一次 X 射线曝光，即使用与常规胸部 X 光相同的辐射剂量，就能消除运动伪影，实现骨和组织的区分，首次实现横向双能图像。Reveal&trade 35C已经获得美国FDA 510(k) 认证和加拿大卫生部许可。在双层平板探测器的基础上将中间的金属滤片更换为一层探测模块，在不损失X射线剂量的情况下，优化了每层闪烁体的厚度以获得最佳的光谱分离，如左下图。在单次曝光下，可以同时获得三幅无运动伪影的图片，即双能图像（扣减算法处理layer 1和layer 3后）、高剂量效率图像（三层图像相加）。此外，多个感光层的高 DQE 使得即使在减少 30% 剂量的情况下，仍能获得高信噪比的图像，如右下图。在临床试验中，利用 Reveal&trade 35C 对两位患者进行成像，如下图。在检查第一位患者的软组织和硬组织图像后，放射科医生确认左下叶有肿块，右下叶有钙化肉芽肿，可能有新的右下叶肿块；第二位患者的骨折则在硬组织图像中清晰可见，这些病灶都是传统 DR 技术所不能发现的。主要参数参考文献：1. Siewerdsen J H, Shkumat N A, Dhanantwari A C, et al. High-performance dual-energy imaging with a flat-panel detector: imaging physics from blackboard to benchtop to bedside. Medical Imaging 2006: Physics of Medical Imaging. SPIE, 2006, 6142: 489-498.2. Shkumat N A. High-performance Dual-energy Imaging with a Flat-panel Detector. Toronto: University of Toronto, 2008.3. Maurino S L, Badano A, Cunningham I A, et al. Theoretical and Monte Carlo optimization of a stacked three-layer flat-panel x-ray imager for applications in multi-spectral diagnostic medical imaging. Medical Imaging 2016: Physics of Medical Imaging. SPIE, 2016, 9783: 1061-1074.

如今研究人员正越来越多的应用3D 细胞培养、微组织和类器官技术来填补2D 细胞培养与体内动物模型之间的差距。这是因为3D 模型能够更好地模拟微环境、细胞间相互作用和体内生物过程，因此相较于生化检测和2D 模型，3D 模型可提供更具生理相关性的条件。此外，其形态学和功能分化程度更高，这也赋予了它们更接近体内细胞的特征，并且从比体内动物模型具有更高的稳定性和可操作性，易于自动化，提高评估效率和准确性。然而，3D 类器官模型面临着诸多挑战，您需要合适的工具才能克服它们。比如在细胞显微成像分析环节，大而厚的细胞样品成像难度极高；同时处理3D 细胞实验产生的海量数据则是最为严峻的挑战——而3D 类器官深层智能高内涵成像分析系统结合近红外荧光探针整合方案，助您看的更深、更准、更快。国内外一线科学家团队典型案例多伦多大学David Andrews 教授团队利用患者活检肿瘤样本，建立PDC 模型，并通过高内涵Opera Phenix 对进行高通量图像采集。除分析常见的细胞活力指标，如细胞核形态、线粒体膜电位和凋亡之外，David Andrews 团队进一步利用机器自学习的优势来深度挖掘药物处理后的表型变化，利用对照药物，研究通过多指标分析定义多种表型，并以此为基础进行临床抗肿瘤药物的药效预测。通过分析药物处理后的PDC 细胞表型，不仅能预测针对特定病人的药物治疗有效性，还能挖掘药物对应的细胞表型，做到了细胞表型-药物相互作用的深度分析。图源：多伦多大学David Andrew 教授中国军事科学院王韫芳课题组，建立微肝球模型 (Liver biomatrices scaffolds, LBSs)，结合高内涵筛选系统Operetta CLS 和多功能酶标仪Ensight，从细胞活力、分化、代谢功能、环境相互作用和药效预测等多个指标上预测药物肝毒性机及其毒理机制研究。图源：中国军事科学院王韫芳教授高分辨率成像设计，助您看清三维每一处细节高内涵成像分析系统专为3D 类器官模型研究而设计，可协助您快速方便地从3D 样品中获取信息量丰富、更具生理相关性的数据：转盘共聚焦成像可快速采集光学切片图像，而且具有优异的信噪比和X-Y-Z 高分辨率。共聚焦转盘上的针孔只允许来自焦平面的光通过，而非焦平面的光信号被阻挡在针孔外，大大提升了获取图像的信噪比。在最小激发光强度下，以极高的帧速进行图像采集，因此转盘共聚焦成像是3D 球状细胞团和活样品成像的理想之选，不仅采集速度快，且光漂白效应极低。水浸式物镜的数值孔径比空气物镜更高，可捕捉到比空气物镜多高4 倍的光信号，因此可在X-Y-Z 方向都提供更高的分辨率。这意味着可以更快地捕捉到更多细节，并能对3D 深层结构进行成像，此外，对脆弱的活细胞样品进行成像时，可将光损伤将至最低。人肝脏微组织图像，类器官以 Hoechst（核，蓝色）和 CellMask™ Deep Red 质膜染料（红，细胞膜）3D 检测方法比传统的2D 检测方法更具挑战性，但这也正是研发过程中至关重要的一部分。其中一个挑战是如何从3D 细胞模型获取高质量图像。因为，诸如细胞核这类对象通常会沿着Z 轴变形，无法被正确分割。如本技术说明所述，当使用相同对象进行测试时，水浸式物镜能够显著改善3D 图像质量并检测到两倍于空气物镜的细胞核。红外荧光试剂，实时监测3D 肿瘤微环境红外 (NIR) 荧光试剂专为体内临床前成像设计。NIR 解决方案对于肿瘤学研究极有应用价值，同一肿瘤模型既可进行体外研究，也可通过异种移植物进行体内研究。靶向和可活化的NIR 试剂，最大激发波长低于700 nm，适用于多种基于高内涵类器官成像为基础的体外肿瘤模型。 为分析肿瘤相关生物标志物组织蛋白酶和基质金属蛋白酶的活性并使低氧区可视化 ，分别使用 100 μM NIR 试剂ProSense® 680 (NEV10003)、MMPSense® 680 (NEV10126)和HypoxiSense® 680 (NEV11070) 对3D 肿瘤组织染色。ProSense 680 试剂（左）显示出对整个微组织的均匀染色。MMPSense 680 试剂（中）在单独的细胞中被强烈活化，并在3D 组织内显示出微弱的荧光信号。HypoxiSense 680 试剂（右）对微组织染色后，核心区域显示出最强荧光，指示肿瘤组织的缺氧状态。NIR探针染色人肿瘤类器官的明场和荧光图像叠加，生成特征性染色图样低氧在恶性肿瘤以及快速发展的肿瘤中是一种普遍的现象，肿瘤内部血液供应不足产生的低氧环境与肿瘤的生理过程息息相关，包括基因调控、血管形成、信号通路的转导等。对于低氧相关通路的研究也是肿瘤治疗的新方向。为了研究低氧条件，在球体形成过程中接种不同数量的细胞，从而产生不同大小的微组织，HypoxiSense 680 荧光探针可指示肿瘤微环境内的低氧状态。扫描下方二维码，即可购买珀金埃尔默荧光探针智能化图像分析，从3D到切片一网打尽Harmony 软件已开发出针对大型3D 高内涵数据集的3D 可视化和分析工具，能够对诸如囊肿、微组织或球状细胞团块等3D 对象进行容量分析。除了此处所示的形态和位置属性， Harmony 还可以计算其他的3D 形态、3D 强度和3D 纹理属性，以对3D 细胞模型进行详细的表型鉴定。此外，为了避免空图像等无用数据，Harmony 的 PreciScan 提供了低倍率的预扫描和高倍率的再扫描自动化工作流程，用于球状细胞团块的目标成像或其他小概率事件。配置Harmony 高内涵软件以及Preci-scan 智能目标扫描模块，该系统可以轻松获取低倍镜扫描结果，自动化智能识别微组织所在位置, 进行居中位置优化后，在高倍镜进行高分辨率X-Y-Z 成像数据采集。智能排除空白区域或不符合采集条件的破损组织区域。这一功极大的节约了采集和分析的效率，让您在单次扫描就可以自由获取不同倍数的多倍率数据信息，是类器官成像分析，稀有细胞事件采集分析的理想解决方案。到目前为止，由于仍无适用于3D 高内涵数据分析的软件，即使是高质量的3D 图像也很难从中提取信息。由于3D 图像分析软件包是为在传统显微镜上采集单个样品而开发，因此通常以单个分析包的形式提供。用这样的软件包处理这种基于微孔板的高内涵数据费时费力，需要大量的用户交互和额外的数据转换步骤。Harmony 软件是一款集3D 图像采集、3D 可视化和3D 分析为一体的单一软件包，省去了采集和分析之间的数据转换。总而言之，配备了水浸式物镜和Harmony 软件的Operetta CLS 高内涵分析系统能够克服3D 分析中最关键的挑战，并为更多生理相关细胞培养模型的3D 成像和3D 表型鉴定提供了理想的一体化软件包。另外高内涵都成像分析系统可兼容组织切片，获得多色全视野组织切片影像数据。凭借其强大的自动化成像光路设计和智能化的Harmony 分析软件，能在快速准确评估多色标记的免疫荧光组织切片，不仅提高了成像效率，同时也可对批量图像数据进行全自动智能化定量分析。图源：多伦多大学David Andrew 教授以上案例进一步证明，无论是针对患者来源的细胞、微器官和组织切片模型，高内涵成像分析系统都凭借其强大的人工智能分析能力，可更快速适应用户自定义的自动化智能化细胞/微器官/组织成像及全方位分析需求，以加速临床前基础研究，促进科研转化和精准用药指导。

癌症的治疗一直是医学科学家研究的前沿方向，靶向治疗作为一种定向杀灭癌/肿瘤细胞的治疗方法，俨然成为癌症治疗的研究热点。简单来说，靶向治疗就是在细胞分子水平上，针对已明确的致癌位点来设计相应的治疗药物，药物进入体内会特定选择致癌位点相结合，杀死特定的肿瘤细胞，但不会波及肿瘤周围的正常组织细胞，因此又被称为“生物导弹”。 在这种“生物导弹”研究中，生物可降解聚合物纳米粒子经常作为药物的载体应用于靶向治疗。纳米颗粒的一个优势是，他们利用肿瘤发生过程中，肿瘤区域的血管和淋巴具有增强的渗透和截留(EPR)特性，允许纳米的颗粒通过血管壁。进入肿瘤区后，通过溢出，这些粒子可以实现封装药物释放，并杀灭肿瘤细胞。安德烈斯贝罗大学（Santiago, 智利），Luis A.Velasquez教授在《Biomaterials》杂志上发表文章，结合物理化学特性和生物分析对可生物降解的聚羟基丁酸戊酯（PHBV）-紫杉醇（paclitaxel）复合物纳米颗粒癌症细胞株的吸收、释放和细胞毒性进行了详细研究。分子模拟显示复合物纳米颗粒具有高水亲和力的界面和多孔纳米结构，具有48小时窗口期的毒性保护，228~264nm颗粒尺寸范围让它们具有适当的EPR被动靶向的效果，其-6~8.9 mV的负电性也适合生物环境允许的颗粒细胞的内吞作用，并完成癌症细胞内的药物释放，对IIIc浆液性卵巢癌细胞有很好的治疗效果。Time-dependence of the NP-Taxel size and surface-polymer structuresduring Taxel liberation processes observed using LVEM. 0 (A), 1 (B), 2 (C), 3(D), 4 (E) and 5 (F) days 该研究过程中，低电压透射电子显微镜LVEM 5起到了非常关键的作用。Velasquez教授应用的纳米颗粒为有机聚合物，组成为C，H，O，N等轻质原子的分子，这些分子对电子的散射能力较弱。常规透射电子显微镜的加速电压通常为80~300kV，有机分子在不通过重金属染色的情况下，电子束大部分透过了样品到达荧光屏，无法呈现高对比度的形貌图像。然而，重金属染色后的样品由于和重金属的络合作用造成有机分子的畸变，以至于观察到的形貌不是天然状态，影响研究结果的后续分析和结论的准确判断。Velasquez教授借助低电压显微镜LVEM 5对样品进行观察，由于加速电压小（约5kV），未经染色的样品可以得到高对比度清晰的TEM图像，实现生物有机分子纳米结构的天然状态下的检测。低电压显微镜LVEM 5呈现的图像有效帮助Velasquez教授完成聚羟基丁酸戊酯（PHBV）-紫杉醇（paclitaxel）复合物纳米颗粒针对卵巢癌细胞治疗过程的机理及动力学问题的分析和研究。 相关产品：LVEM5 超小型透射电子显微镜: http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C157727.htmLVEM25小型低电压透射电子显微镜:http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C234215.htm

如果说振动控制仪是振动试验系统的大脑，那么加速度传感器就是人体的感官部分。本文主要介绍电荷型加速度传感器的原理和使用方法。※振动领域常用传感器加速度：压电型（电荷输出型或电压输出型IEPE）、动电型等。速度：激光测定器等。位移：LVDT（Linear Variable　Differential　Transformer）、Laser等。频率响应特性：加速度传感器 速度传感器 位移传感器（原因：相位关系），所以振动试验机系统多采用加速度传感器。※电荷输出型加速度传感器构造：原理：Q（电荷量） = C（电容） × V（电压）压力（F=mA）作用，压敏材料上产生电荷，对应电荷，输出电压变化。常见电荷型加速度传感器：※加速度传感器质量要求必须保证测定物质量的1/10以下。※加速度传感器频率使用范围避开传感器的共振点，使用直线形区域。在低频区域（1-5Hz）尤其要注意，由于频率响应特性的缘故，测得的加速度会有一定的偏差，对反馈控制有较大影响。也许这就是振动台厂家的设备产品目录中设备频率使用范围都是从5Hz开始标注的缘故吧。另外还要注意环境对传感器灵敏度的影响，比如，温度、湿度、电磁干扰等，别篇叙述。※加速度传感器的固定要求①用手测 ②磁铁（2点吸附） ③磁铁（平面吸附） ④垫片胶水粘贴 ⑤胶水粘贴 ⑥螺丝固定上图中，可以看出采用螺丝固定是最好的，但是由于实际情况，一般振动试验，能提供螺丝固定的螺孔基本上没有，所以通常采用胶水（502胶水等）粘贴或垫片（绝缘地线）胶水粘贴传感器。※加速度传感器的使用方法※加速度传感器的重要参数灵敏度、最大测定加速度、电容等。例：加速度传感器型号：2353B、灵敏度：0.209pC/（m/s²）传感器电容： 890pF，加速度500m/s²振动时，输出的电压是多少？（传感器低噪声电缆的电容已忽略。）Q=0.209×500=104.5[pC]V=Q/C=104.5/890=0.11742[V]= 11.742[mV]※前置功放（电荷放大器）将加速度传感器的电荷输出电压（mV级别）转换，通过增幅放大到±V级的电压信号，输出给振动控制仪。电压输出型（IEPE or ICP）加速度传感器也经常应用，稳定可靠，直接电压输出。内部含有微电子电路，受温度和湿度的影响比较大，一般使用上限在+125℃左右，建议在常温下采用。在三综合试验中，尤其需要特别注意试验条件的温度。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。