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近期，中國科學(xué)院物理研究所研究團(tuán)隊(duì)成功自主研制時(shí)間分辨掃描電子顯微鏡。該工作得到了北京市科技計(jì)劃課題等的支持。

現(xiàn)代顯微鏡技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)皮米尺度的微觀世界靜態(tài)觀測。在顯微鏡的分辨率不斷突破極限的同時(shí)，科學(xué)家還希望能夠觀測物質(zhì)的快變化過。例如化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂與形成、中間產(chǎn)物的類型與壽命、材料相變過程等。對(duì)于這些現(xiàn)象和過程的高時(shí)空分辨成像及原位測量可以幫助人們更深入地認(rèn)識(shí)世界的物理本質(zhì)。

高時(shí)空分辨成像對(duì)顯微鏡技術(shù)的要求很高，而我國目前的研究主要依靠進(jìn)口設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨掃描電子顯微鏡的現(xiàn)代化，中國科學(xué)院物理研究所研究團(tuán)隊(duì)依托懷柔綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置完成了超快電子發(fā)射陰極、原位加載模塊、激光港、顯微圖像分析等關(guān)鍵部件的研發(fā)工作，成功研制了首臺(tái)全國產(chǎn)化的超快掃描電子顯微鏡，填補(bǔ)了我國在高時(shí)空分辨掃描分析設(shè)備領(lǐng)域的空白。

該設(shè)備主要由掃描電鏡主機(jī)、飛秒激光器和光電聯(lián)機(jī)裝置組成。在光發(fā)射模式下時(shí)間分辨率優(yōu)于1 ps，空間分辨率優(yōu)于10 nm，原位變溫分析范圍覆蓋100至1050 K，可以揭示材料、器件和生命體中電荷的超快轉(zhuǎn)變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)高時(shí)空分辨成像及原位測量。基于該設(shè)備，研究團(tuán)隊(duì)研究了雪崩二極管器件中的光激發(fā)載流子動(dòng)力學(xué)過程，展現(xiàn)了儀器的高時(shí)空分辨率能力。

我國高端顯微鏡整體上與世界先進(jìn)水平還有較大的技術(shù)差距。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國掃描電子顯微鏡市場主要由海外品牌占據(jù)主導(dǎo)地位，其中海外品牌占據(jù)市場約90%的份額；國產(chǎn)品牌只占據(jù)約10%的份額。時(shí)間分辨掃描電子顯微鏡的成功國產(chǎn)化是國產(chǎn)掃描電鏡的又一技術(shù)突破，標(biāo)志著我國電鏡技術(shù)有了新的發(fā)展。

(資料來源：中國科學(xué)院物理研究所)

關(guān)鍵詞： 掃描電子顯微鏡 中國科學(xué)院 物理研究所