新型工业扫描电镜（SEM）的特色突破

工业扫描电镜作为微观世界“眼见为实”的仪器，在近二十年发展历程中性能逐步提高，却仍有空间进行0到1的原创革新。 工业电镜为我国新型产业从“跟跑、并跑”跨越到“领跑”提供工具，起到举足轻重的作用。

本文简介新型工业扫描电镜（SEM）的性能指标、功能特点和典型应用举例，着重描述从整体设计到关键部件、从指导理念到制造层面的特色创新。

一、性能指标

超高速、分辨率和适用性是现代电镜的三大要素。国产工业扫描电镜成像速率实现单通道100M像素/秒。二次电子（SE）和背散射电子（BSE）同步成像，可达2x100M像素/秒。 摄像能力达2x200帧/秒@512x512， 或2x60帧/秒@1024x1024， 两倍于视频高清成像。 电镜不仅可在1.2秒内双通道大范围快速生成高清图像， 还可观测捕捉样本动态变化过程。

国产工业扫描电镜的主要性能参数列表如下：

表一  国产工业扫描电镜的主要性能指标

图一展示的是两台电镜在同等条件下背散射信号（BSE）对果蝇脑神经细胞切片扫描生成的图像， 侧重对成像速率作一比较。 在保证二者都能观测到该生物组织清晰图像的情况下，右图为某国外知名品牌扫描电镜的图像，采集8000像素X6000像素的超高清图像，成像时间为43500ms (890ns/pixel), 束流1.5nA。 左图为国产工业扫描电镜对同样样品采集的8000像素X8000像素超高清图像，成像速度412ms (6.13ns/pixel), 束流1.5nA。国产工业电镜快了一百倍。

图一  同等条件下不同SEM对某一生物组织扫描成像速率比较