走進日立高新東京Lab——感受電鏡歷史與現代科技之傳承與碰撞

　　日立高新作為一家全球知名的跨國儀器設備公司，在全球擁有萬餘名僱員以及百餘處營業網點，旗下包含半導體製造儀器、科學·醫用系統、產業·IT系統、先端產業部件等四大業務，其2018年財年第一季度實現營收1730.18億日元，且預測2018財年全年營收將達7800億日元(約合472億元人民幣)。

　　日立高新主要提供電子顯微鏡、全自動生化分析儀、通用分析儀器、半導體元器件檢測設備等尖端技術產品，其中，電子顯微鏡無疑是其重要代表產品之一，近年來，在高端電鏡需求不斷增長的背景下，日立高新也對其給予了足夠重視，不斷推出冷場發射電鏡Regulus系列、透射電鏡Ruli TEM HT7800系列、肖特基場發射電鏡SU7000等一系列電鏡新品，更是設立了2020年實現電鏡行業全球No.1的目標。

日立高新高層與儀器信息網來訪人員座談交流

　　日前，借參加JASIS 2018之機，儀器信息網海外走訪團拜訪了日立高新東京解決方案實驗室(以下簡稱「東京Lab」)，全面了解了這個以電子顯微鏡產品應用開發為主的實驗室。走訪一行人員受到了日立高新科學·醫用系統本部海外營業部武田豪、事業管理部酒井恆宣、東京Lab應用開發部渡邊俊哉、谷友樹、伊藤寬徵等人的接待與歡迎。同時，日立高新中國事業集團孫淼、謝靈芝全程陪同參觀。

　　成立篇——源於發展需求，立足創新服務

　　據介紹，日立高新的企業展望為「以成為高新技術解決方案領域的全球一流企業為目標」，基於此目標，公司在各個業務領域，從源頭的產品開發，就爭取與商業夥伴、用戶等進行更多的早期階段合作。在科學創新研發方面，為了應對海內外日益激烈的市場變化，也為了能夠與客戶構成一個研究開發體系，所以日立高新逐漸在全球範圍內構建起了系列日立高新科學園(HHSP)。且隨著3月20日「日立高新技術科學園(上海)」的正式開幕，日立高新科學儀器的Lab實驗室已遍布全球5個國家、9個地區，由此構建了一個完善的全球實驗室體系。

日立高新全球實驗室體系情況

　　在日本本土的4個解決方案Lab中，本次參觀的神奈川東京Lab以及茨城S-Lab主要以電鏡產品為主，另外2個Lab(新富町、大阪)以分析儀器為主。東京Lab主要服務範圍圍繞東京首都周邊，主要圍繞電子顯微鏡相關業務，從樣品前處理到電鏡等，產品包括SEM、TEM、FIB、前處理等。而茨城S-Lab由於靠近日立高新那珂工廠，所以相對配置了最新的電鏡、前處理設備，且相比東京Lab，還配置了更大型或高端的電鏡產品，如球差校正透射電鏡HF5000等。

應用實驗室logo含義：把實驗室比喻成客戶技術交流的地方(Square)

　　最初，日立高新應用開發中心原本集中在那珂工廠，2011年，應用開發中心在一次大地震中嚴重受損，導致三個月時間設備都不能進行測試，對於客戶造成一些不便，然後經過公司內部探討，認為不能將應用實驗室設立在一個地點，所以為規避風險，將應用中心分拆到四個地點，東京Lab就是其中一處。

　　此次乘坐地鐵來訪路上，沿線經過了許多高校及研究機構，據介紹，正如所見，東京Lab周邊分布有很多高校院所，而且大部分著名的高校都與日立高新有著合作，在東京Lab也會不時看到他們的身影。距離客戶更近也是東京Lab選址這裡的一方面原因，整個關東地區的用戶，基本上都到這個中心送樣做實驗，整體來講，東京Lab每個月基本上能有70-80個接待樣品的量，這些來客來自高校院所、企業等，當然其中不乏許多具有購買意願的潛在用戶。

　　渡邊俊哉補充道，「東京Lab與相關客戶的合作也是多種形式的，為了應對各個客戶及商業合作夥伴的需求，大家會共同推進研究一些課題，積極利用Lab中心開展一些活動。與周邊高校院所、企業、研究機構，共同不斷進行強化，也是希望拓展更多新的領域、創造出新的產品給廣大用戶。與其他新技術的確立過程一樣，電鏡技術的發展也遵循科技進步的原則，都需要面對各種各樣的需求，不斷進行自我提升。這也與HHSP建立的構想相符，希望應對每一位客戶的具體需求，針對每一個課題，始終以爭創第一的心態去不斷努力。」

　　目前，東京Lab配置了近30人的團隊，多年經營下來，也取得了許多成果，鑑於公司與客戶之間的保密協議，諸多成果案例未能透露過多，整體而言，主要是從樣品前處理到電鏡分析等流程，為客戶提供多種整套的解決方案。包括通過這些前處理到應用技術的開發，為許多客戶新產品的上市提供支持、新設項目推進的協助、最前沿事業的推進等。

　　產品展示篇——從歷史傳承到繼往開來、創新不止

　　東京Lab主要配置了日立高新電子顯微鏡相關產品，場發射掃描電鏡包括SU9000、SU8200系列、SU8000系列、SU6600等;掃描電鏡包括SU3500、S-3400N、SU1510、S-3700N等;桌上型電鏡TM3030等;透射電鏡包括HT7800等;FIB包括FB2200等;樣品前處理包括IM4000Plus和ArBladeIM 5000等。

　　如此品類齊全的電鏡產品實驗室，宛如走進了電鏡博物館，由於電鏡本身的特殊性，為保證所有設備的正常運轉，每天的日常維護工作也顯得尤為重要。據介紹，每天早上上班，都會首先檢查每臺設備的畫面、各個功能等是否能正常工作，每個設備的嚴格流程操作更不必說。同時，每隔一個月，對每臺設備都會進行分析功能的確認，包括長度測量偏差校準、真空環境檢查等。

FE-SEM——HFS-2

　　東京Lab參觀，我們首先來到了一個小型電鏡博物館。這裡展示了日立高新電鏡技術的起源與發展，在最醒目的位置展示的是日立高新第一臺商用場發射掃描電鏡(FE-SEM)——HFS-2。1969年，日立開始著手開發FE-SEM技術，僅僅三年時間後，日立將FE-SEM技術實現實用化，並於1972年將其配備在掃描電子顯微鏡上，研製成了世界第一臺商用FE-SEM——HFS-2型。2012年初，為表彰1972年由日立製作所、日立高新開發出的FE-SEM的實用化功績，電氣和電子工程師協會(IEEE)授予日立場發射掃描電子顯微鏡「IEEE裡程碑(IEEE Milestones)」獎。

型號為UHS-T1的掃描電鏡及臨界點乾燥裝置1號機

　　40餘年以來，日立的FE技術被採用在高分辨SEM和TEM產品中，在生物、材料、半導體等領域得到廣泛應用，對全球的科學、醫學等產業的發展產生了深遠的影響。(如FE – SEM商業化後，日立又將該技術拓展推出測長掃描電子顯微鏡(CD-SEM)，用於半導體生產線的過程控制，為當時的半導體器件微細化做出了貢獻。同時，日立推出的FE- SEM在全球首次成功觀察到了愛滋病病毒電鏡圖像，為醫療保健及生物科技領域的進步做出了貢獻。並且，日立還將FE-TEM應用到電子線全息技術，實際驗證了阿哈羅諾夫-玻姆效應(Aharonov-Bohm effect)，對科學技術的驗證及發展也做出了重要貢獻。)

「改變世界的FE - SEM」簡介及「IEEE裡程碑」獎牌

　　*「IEEE裡程碑」獎設立於1983年，主要用於表彰那些在電氣、電子、信息及通信領域的革新中，自開發後歷經25年以上仍被公認為對社會及產業發展有巨大貢獻的產品技術。

前述歷史電鏡產品核心零部件展示

　　接著，在東京Lab工作人員指引下，我們參觀了這裡展示的鎢燈絲電鏡產品。

工作人員介紹日立高新鎢燈絲電鏡產品(左:FlexSEM1000,右:SU3500)

　　東京Lab展示的鎢燈絲電鏡產品包括4款：TM4000(桌上型)、FlexSEM1000、SU3500、S-3700N，這些產品的主要區別在於可分析的樣品尺寸大小，如S-3700N相比其他幾款，可以滿足更大樣品的分析。接著工作人員主要介紹了FlexSEM1000和SU3500。

　　FlexSEM1000為筆者留下的主要印象是其兩個特點。一是，在顯示器界面上，有同時顯示樣品全貌的光鏡圖片，利用導航功能可以快速精準的找到樣品，一鍵切換到電鏡高倍圖片。。操作十分簡單方便;二是，其實時3D圖像功能，利用4分割的探頭，同時掃描即可得到實時3D圖像，清楚了呈現出例如斷面的各種細節。據介紹，這也是當下比較有人氣的功能之一。

　　介紹SU3500過程中，展示了可用的各種樣品臺，可以看到這款電鏡可以對更大的樣品進行分析，比如對於一些不想破壞的汽車零部件可以直接進行分析等。整體而言，鎢燈絲電鏡產品由於其操作簡便、價格實惠等特徵，在工業領域得到了十分廣泛的應用。

　　然後，東京Lab工作人員又為我們介紹了這裡展示的場發射電鏡產品。

工作人員介紹日立高新場發射電鏡產品(左: SU9000,中：Regulus8220，右: Regulus8100)

　　場發射電鏡產品參觀中，工作人員主要介紹了SU9000、Regulus8200系列、 Regulus8100三款產品。場發射分為冷場和熱場，都具有高分辨的特點。超高分辨冷場發射掃描電鏡SU9000是東京Lab展示電鏡產品中解析度最高的產品，30kv二次電子解析度高達0.4nm(相當於放大300萬倍)。而高分辨便成為其最大的特點，背後的主要原因就是SU9000電子光學系統是內透鏡模式的設計，使得工作距離(物鏡與樣品之間的距離)足夠小，從而獲得解析度大大提升。而高解析度的特點也直接帶來一些影響，一是所分析的樣品尺寸需要相對比較小，二是高分辨對環境要求更高，為了保證優異性能，SU9000標配了保護罩，減少了環境聲音，空氣流動等影響這也是為什麼看到SU9000具有更大體積的原因。

　　Regulus8200系列解析度介於SU9000與Regulus8100系列之間，其檢測器有三種：Top、Upper、Lower，三個檢測器可以根據檢測到不同的信號進行樣品不同的分析，以一種鐵鎳催化劑的分析為例，Top檢測器可以獲得表面成分組成信息，Lower檢測器可以獲得凹凸信息，而Upper檢測器可以同時獲得成分組成及凹凸的信息。而Regulus8100系列與Regulus8200系列最大的區別在於，Regulus8100系列只有兩個檢測器，由於檢測器減少，設備對樣品檢測操作的要求沒那麼高，更適合初學者使用。同時，可放入觀察的最大樣品尺寸也不同，Regulus8200系列是6英尺的樣品，而Regulus8100系列則是4英寸樣品。

　　最後，東京Lab工作人員向我們介紹了這裡的前處理設備。

工作人員介紹日立高新前處理設備產品(外: IM4000,內：ArBlade 5000)

　　對於電鏡技術的應用，樣品前處理環節同樣至關重要，東京Lab也配置了相關的儀器設備，並重點向走訪人員介紹了兩款離子研磨儀：IM4000Plus和ArBlade 5000，IM4000PLUS採用氬離子束作為照射離子源，是一款搭載截面研磨和平面研磨兩種功能的複合型離子研磨儀。它的功能強大，用途廣泛，用戶可選配用於鋰離子電池分析的真空轉移盒，以及在離子照射樹脂、高分子材料時，可降低熱損傷的樣品冷卻加工系統，因此受到了市場的廣泛歡迎。作為IM4000Plus的高性能機型，ArBlade 5000於去年推出，除了具備IM4000Plus的所有功能之外，切割時間、性能得到優化，可像刀片一樣快速且無應力的切割(截面製備)樣品。與其他樣品切割設備相比，這款設備的主要特點是他可以切割出大到釐米級別的加工面用於電鏡觀察。

　　據介紹，IM4000Plus和ArBladeIM 5000多用在一些金屬材料、電子部件、電池材料等的截面加工中，除此之外，利用液氮冷卻系統對一些高分子材料進行加工的需求也日益劇增，液氮冷卻系統避免的離子束加工過程中對樣品產生的損傷，可以獲得乾淨的截面，進而對其裡面成分進一步研究。也正因液氮冷卻系統，該設備的應用領域得以大大擴增。

　　發展篇——圍繞客戶需求，全球lab體系協同共進

　　參觀過程中，我們看到一款新的電鏡機型正在安裝調試，以更換另一臺舊一點的設備。據介紹，東京Lab這邊的產品機型一般都會維持一年兩到三次的更新，以保證這邊是都是最新的儀器設備，給用戶全新的體驗。

　　但幾十年積累下來，除了這些不斷更新的新的電鏡產品，日立高新在市面上也有諸多相對比較老的電鏡機型仍在繼續工作。針對這部分老款機型，日立高新也有實時的跟蹤，甚至開發相應的解決方案。渡邊俊哉表示，「對於新的解決方案，原則上市針對新的機型，即在新的機型功能的基礎上開發出新的解決方案。但如果舊機型的客戶需要新的解決方案，首先這邊實驗室進行一個個別的商談，根據特殊需求去個別討論一些可能的解決方案，然後在進行後期的可行性交涉。另外，一些新的解決方案雖然是針對新機型的，但也有些可能是覆蓋了之前的一些機型，這樣的話，我們工作人員就會將這個新解決方案在舊型號上的應用情況，與對應客戶進行一對一說明。同時，除了新的解決方案，針對所有機型，每隔十年我們會強制進行一次維修保養」。

　　在日立高新全球應用實驗室全球體系中，東京Lab服務範圍主要以日本本土為主，對於今後的整體發展規劃，日立高新表示，在海外不同地區的應用實驗室還將不斷設立，以應對全球客戶對相關應用解決方案的需求。另外，為了強化各個應用實驗室之間的資源共享，會不斷強化各個實驗室之間的信息共有。比如，在國內拿到的樣品國內測完，再拿到國外進一步驗證;再比如，其他地區的應用實驗室於東京Lab共同開發一些解決方案等。為了排除各地區之間的語言障礙，目前在中國、英國、美國，總部都會安排一些日本工作人員在那邊常駐，一方面應對日常信息溝通，一方面應對海外一些日本客戶。

　　對於中國市場，日立高新十分重視，包括今年3月份，成立日立高新繼日本、美國、英國全球應用中心之後的首家中國綜合應用實驗室——日立高新技術科學園(上海)。雖然成立不久，但已經配置了日立高新的許多主流儀器機型，今後也將不斷強化豐富各種最新產品。同時，東京Lab也會與上海Lab強強聯手，使日立高新的電鏡等產品及應用開發為更多中國用戶提供更多解決方案。

合影留念