與2012相比,2013年的電鏡市場可謂異常活躍。FEI、卡爾蔡司、日立、日本電子、TESCAN等電鏡廠商都有新產品問世,同時通過收購實現新的增長。而在國內中科科儀順利獲得了「場發射槍掃描電子顯微鏡開發和應用」國家重大科學儀器設備開發專項立項。以下我們將從2013電鏡新產品、行業併購、國產電鏡儀器的最新進展等幾個方面對2013年的電鏡儀器發展做一盤點,以饗讀者。
關於新品
如何避免損傷樣品,實現在低加速電壓下獲得良好的觀察和分析效果,是電鏡儀器發展的一個目標。在2013年推出的電鏡新品中,幾乎都涉及了這一特點。日立推出的SU8200系列新型冷場電子槍配合各個能譜廠家的大口徑高靈敏度的X射線探頭,即便是在低加速電壓下也可做高空間解析度的能譜分析(元素分析);通過優化電子光學系統,日立新推出的TM3030臺式電鏡提供了一個「5kV mode」,使得樣品表面結構得到最好觀察,並且觀察不需要在高加速電壓下進行。蔡司推出新一代EVO系列掃描電鏡,採用電子束減速技術和高清晰度的BSE檢測器可以提供豐富的表面形貌信息,在低加速電壓下也可以獲取精細的成像信息。TESCAN推出的MAIA場發射掃描電子顯微鏡,並擅長在低加速電壓下的觀察及相關分析,MAIA融入了許多電子光學設計實現了在50V的電壓下依然保持出色的性能。
自動化和智能化是現代分析儀器發展的一個重要趨勢, 電鏡生產商們在這一方面也做了不少的努力。在2013年新推出的電鏡產品中,有不少關於自動化和智能化的設計。蔡司EVO系列掃描電鏡通過自動成像設置等將典型的工作流程從400步操作變成了15步。日本電子JSM-IT300的操作採用觸控螢幕控制,實現操作電鏡就像在玩手機。FEI Talos TEM平臺是完全數位化的,允許遠程操作,並且它可以增加用於特定應用程式的檢測器或動態實驗的樣品架。
日立高新SU8200系列冷場發射掃描電鏡
2013年日立高新推出了新型冷場發射掃描電鏡(FE-SEM)SU8200系列,SU8200系列有SU8220、SU8230、SU8240三款機型。該系列儀器採用了全新開發的冷場電子槍,實現超高解析度觀察的同時,亦可滿足長時間下穩定的束流分析需求。新型冷場電子槍配合各個能譜廠家的大口徑高靈敏度的X射線探頭,即便是在低加速電壓下也可做高空間解析度的能譜分析(元素分析)。另外,在觀察性能方面,通過提高馬達臺的抗震動能力和光路的優化將最高解析度提高了20%(與前代機型SU8000系列相比),在加速電壓15KV時達到1.0nm,在著陸電壓1KV時達到1.1nm。
臺式掃描電鏡TM3030
另外在2013年5月7日,日立高新技術公司推出臺式掃描電鏡TM3030。TM3030的主要特點是:開機啟動時間非常短,只需約3分鐘,而常規電子顯微鏡大約需要20分鐘的啟動時間。TM3030獨特的低真空顯微鏡功能使得樣品不需任何處理即可快速進行觀察。緊湊型設計意味著TM3030可以在辦公室和其他地方方便地安裝和操作。TM3030提高了圖像的解析度,滿足了客戶尋求高解析度、不需樣品製備的需求。通過優化電子光學系統,TM3030提供了一個「5kV mode」,使得樣品表面結構得到最好觀察,並且觀察不需要在高加速電壓下進行。
蔡司EVO系列掃描電鏡
蔡司是全球唯一一家提供電子顯微鏡、雷射共聚焦顯微鏡以及傳統光學顯微鏡的廠商。在2013年顯微鏡&顯微分析會議上,蔡司推出了EVO系列掃描電鏡。該系列電鏡主要用於材料及生命科學分析。EVO系列掃描電鏡將典型的工作流程從400步操作變成了15步。工作流程效率的提升主要通過自動成像設置,如電子束的校準、放大和聚焦等,實現了在最短的時間內對感興趣的區域進行成像。EVO系列掃描電鏡可以對非常精細的表面細節成像。電子束減速技術和高清晰度的BSE檢測器可以提供豐富的表面形貌信息,在低加速電壓下也可以獲取精細的成像信息。
日本電子鎢燈絲掃描電鏡JSM-IT300
2013年,日本電子 (JEOL)推出了最新一代鎢燈絲掃描電鏡JSM-IT300。JSM-IT300的操作採用觸控螢幕控制,實現操作電鏡就像在玩手機。儀器改進了電子光學系統增強了圖像質量,並採用了全新的真空系統,標配了5軸馬達驅動超高精度樣品臺,擴展功能更加強大。
日本電子熱場發射掃描電鏡JSM-7610F
另外,在2013年JEOL還對超高分辨熱場發射掃描電鏡JSM-7600F進行了升級,升級後的型號改為JSM-7610F。JSM-7610F保持了JEOL超長壽命,超高亮度電子槍的特點,外觀更加美觀時尚、操作更加簡單,分析能力更加強大。
2013年8月1日,在2013 Microscopy & Microanalysis會議期間FEI宣布推出三款專門滿足特殊的應用和行業需求的透射電鏡(TEM)新品。它們是專門用於先進的半導體製造業設的Metrios™TEM,為材料和生命科學研究提供高速成像分析的Talos™ TEM ,以及提供原子量級材料特性研究Titan™ Themis™ TEM。
Metrios™TEM系統的基本操作和測量程序廣泛的自動化,最大限度地減少對操作人員培訓的要求。其先進的自動化計量提供比手工操作更高的精度。Metrios™ TEM的設計,相比其他電鏡,將為客戶提供更好的分析通量和較低的成本。
Talos TEM結合高解析度,高通量的TEM快速成像,以及精確定量的能量色散X-射線(EDX)分析,提供先進的分析性能,解析度可達0.16nm。新的TEM採用了FEI目前亮度最高的電子源和最新的EDX檢測技術,可實現對低濃度和輕元素的高效分析,並擁有FEI獨家的3D EDS X射線斷層成像技術。在較低的加速電壓下,允許使用能量較低的電子束,以減少對樣品的損傷。Talos平臺是完全數位化的,允許遠程操作,並且它可以增加用於特定應用程式的檢測器或動態實驗的樣品架。
Titan Themis TEM增強了FEI在原子級成像分析方面的領導地位。研究人員使用高解析度像差校正TEM來研究大尺寸材料的物理性質以及原子尺度之間的組成和結構的關係。Titan Themis平臺可直接測量物理屬性,如磁場,納米尺度,以及下降到原子尺度時的電場。從樣品定位到最終數據採集整個流程均實現了自動化,提高結果的重複性和再現性,從而使用戶以更少的時間和精力獲取更有信心的結論。
TESCAN MAIA場發射掃描電子顯微鏡
此外,2013年TESCAN推出了MAIA場發射掃描電子顯微鏡,該儀器具有出色的高分辨性能,並擅長在低加速電壓下的觀察及相關分析。MAIA融入了許多電子光學設計實現了在50V的電壓下依然保持出色的性能。模塊化的設計可滿足特定應用需求的定製要求。
關於併購和重組
在過去一年中,電鏡領域的併購事件主要有:2013年7月蔡司收購了超高解析度 3D X射線顯微鏡研究的開拓者Xradia公司,Xradia公司於2000年在美國加州成立,是世界上第一個也是唯一一個將同步輻射技術應用於實驗室的3D成像儀器研究的公司。Xradia目前擁有110名員工,截至上個財年,全球裝機量達到185臺。蔡司總裁兼執行長Michael Kaschke博士曾表示:「在蔡司的業務組合中,顯微鏡業務是一個強大的支柱。收購Xradia的決定是經過仔細考慮的,通過產品線結合,蔡司將能夠更好地滿足市場對多通道顯微成像日益增長的需求,開發解決方案,為我們科學研究和工業領域的客戶創造新的價值」。
2013年8月TESCAN與世界著名的離子束儀器製造商法國ORSAY PHYSICS合併成立TESCAN-ORSAY。從2007年起,ORSAY PHYSICS就與TESCAN合作,提供聚焦離子束設備中的離子光學系統。ORSAY PHYSICS專注於聚焦離子和電子束的研發,可提供Ga聚焦離子束、以合金為基礎的聚焦離子束、等離子聚焦離子束、氣體注入系統等。TESCAN執行長Jaroslav Klima說:「TESCAN和ORSAY PHYSICS都特別注重創新,此次合併將進一步推動我們的電子和離子束技術的發展。」
另外,在2013年TESCAN還收購了ELFAST公司。 ELFAST公司是一家金屬加工企業,同TESCAN的合作超過10年。TESCAN收購這家公司的主要目的是改善儀器研發和生產之間的關係,並且TESCAN認為未來針對特殊需求用戶的定製儀器的市場將會增長。
關於國產電鏡
中科科儀是目前國內唯一從事掃描電鏡儀器生產的廠商,長期以來一直以生產鎢燈絲掃描電鏡為主。「十一五」期間,中科科儀參與了「國家科技支撐計劃重大項目」—— 「場發射槍透射電子顯微鏡的研製」,主要承擔200kV場發射槍和真空系統的設計和製造。2013年,中科科儀又順利獲得了「場發射槍掃描電子顯微鏡開發和應用」國家重大科學儀器設備開發專項立項,力爭將國產場發射掃描電鏡推向市場。
編輯:秦麗娟
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