從1965年第一臺商用掃描電子顯微鏡(SEM)問世以來，已經過去了半個世紀。相比于正處于“老年”時代的光學顯微鏡和“壯年”時代的透視電鏡，掃描電鏡作為一種較現代的細胞生物學研究工具，才剛剛進入它的“青少年”時代。

掃描電鏡嚴重依賴進口 何時才能不“卡脖子”

有人說，掃描電鏡是迄今為止在物質結構研究中能給出的信息最多、分辨本領最高的大型分析儀器。正因如此，它在物理學、材料學、生命科學等領域擁有著廣泛的應用，對于正在發展戰略性產業的中國來說，更是有著重要意義和實用價值。尤其是在材料學領域，掃描電鏡是非常基礎的科研儀器，70%到80%的文章都要用到它提供的信息。然而，中國科學院上海硅酸鹽所研究員、中國電子顯微鏡學會掃描電鏡專業委員會副主任曾毅在近日的一次媒體采訪中指出，目前我國科研與工業部門所用的掃描電鏡嚴重依賴進口，國產儀器占比很少。

還記得前不久發生的“中興事件”嗎？在引起輿論高度關注的同時，這一事件無疑給整個儀器儀表行業打了一劑強心針。國內科研界由此更加清醒地認識到“是什么卡住了我們核心技術的脖子”，就是那些受到國外壟斷、國內亟待攻克的核心技術。目前，國產掃描電鏡占據的市場份額很小，技術指標和主流電鏡也有著一定的差距，故而國內科研界只能選擇進口電鏡。一旦國外再度實施技術封鎖，不再對我國輸出掃描電鏡，那么國內無數科研工作只得停擺。又或者我國使用的進口掃描電鏡并不是最先進的，更好的設備還在別人國內，那么相關領域的研究和發展自然也會受阻。雖然目前還沒有這樣的苗頭，但是危機意識還是要有的。要想不再“卡脖子”，盡快研發出技術達標的國產掃描電鏡才是上策。

國產掃描電鏡因何“弱視”？業內人士道出三大難關

那么，目前國產掃描電鏡到底因何“弱視”？曾毅在采訪中也道出了需要攻克的三大難關：高質量電子光學系統生產困難、透鏡內探測器設計難度較大、低電壓分辨率需要突破。

首先是電子光學系統，它是掃描電鏡重要的組成部分之一。電子光學系統又由電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件組成。電子槍發射的電子束關系到掃描電鏡的圖像分辨率，電子束匯聚越細，圖像分辨率就越高。現代高端掃描電鏡的電子光學系統，可以將電子束聚焦到1納米左右，相當于一根頭發絲直徑的六萬分之一。要做到這一點，就要求電子光學系統各個部分設計完美，這也就是國產掃描電鏡需要去攻克的第一大難關。

其次是電磁透鏡內探測器。前文提到，高端掃描電鏡之所以能“看得更清楚”，是因為它能夠匯聚出很細很細的電子束。要達到這種效果，除了需要先進的電子光學系統，還要設計出高效的二次電子探測器。掃描電鏡想要提高“視力”，必須縮短電磁透鏡和樣品之間的距離，要求國產掃描電鏡盡量把探測器往電磁透鏡上方移，提高探測器收集二次電子的效率。

最后，是低電壓分辨率的問題。要知道，傳統掃描電鏡在觀察非導電樣品的時候，必須在其表面鍍上導電膜層才能觀察。為了減少導電膜層對樣品真實形貌的影響，就必須降低電壓，不鍍導電膜層直接觀察。然而低電壓會導致電子槍亮度降低，色差增大，從而嚴重降低圖像分辨率。如何在低電壓直接觀察的同時不降低圖像分辨率，需要國產掃描電鏡能夠改進現有的電子光學系統。

當然，除了以上三大技術難關，國產掃描電鏡還需要成功進入產業化，提升設備生產效率。同時，加深國內掃描電鏡用戶對國產儀器的認識，促使更多科研用戶選擇和使用國產掃描電鏡。雖然目前國產掃描電鏡與進口設備之間還有著一定的差距，市場份額也很小，但隨著科學技術的發展，掃描電鏡終有一天會擺脫“卡脖子”的窘境，為我國科研事業和其他產業的發展提供強大的支持。