从0.1mm到1nm，纳克微束带你了解扫描电子显微镜的前世今生

工具是人类探索世界的钥匙，越精密就能打开这个世界越多的细节。

在当下，先进的扫描电子显微镜（SEM）分辨率已经达到纳米级别（纳克微束研发的新一代高通量场发射扫描电镜FE-1050系列已经具备1kV下1.5nm低电压高分辨的优越性能），是人眼分辨率的近100000倍！在高精度扫描电子显微镜的助力下，科学家们得以用更精确地观察和研究各种物质的微观形态和结构，从而深入了解其物理、化学和生物学特性，为各种领域的研究和生产提供技术支持。

当然，扫描电子显微镜也不是一经问世就拥有这么强大的性能，其发展到如今已经迭代与优化了近100年的时间。

一、扫描电子显微镜发展史

关于扫描电子显微镜的发展，最 早可以追溯到1873年。

在这一年，Abbe 和Helmholfz 分别提出解像力与照射光的波长成反比，为SEM的诞生奠定了理论基础，后来法国物理学家德布罗意、德国学者 H. Busch等科学家又为电子显微成像理论填充了更多细节，1897年布劳恩设计并制成了最初的示波管，让SEM的诞生在理论和现实上均具备了可行性。

在Abbe 和Helmholfz提出相关概念近60年后，德国学者Knoll和Ruska在1931年首次获得了放大12倍铜网的电子图像，第 一次用实验证明用电子束和磁透镜可进行成像。自此，电子显微镜行业开始蓬勃发展。

1937年，第 一台透射电镜诞生

1939年，第 一台商品透射问世

1952，年剑桥大学Oatley等制作了第 一台扫描电镜

1965年，第 一台商品扫描电镜上市

1987 年，中国科学院科学仪器厂实现了扫描电镜国产化

……

2022年，纳克微束推出国内首 款低电压高分辨力扫描电镜FE-1050系列

二、扫描电子显微镜行业现状

在经过一百多年的发展之后，如今的扫描电子显微镜具备了强大的性能，成为了许多高精尖行业与基础科学研究中必不可少的设备，不过我国的场发射扫描电镜多为使用条件更为严苛、价格更为昂贵的进口产品。根据化工仪器网对2021H2的国内扫描电镜中标情况进行了不完全统计，从数量来看，进口仪器/国产仪器/其他的中标数量分别为69/3/3套，占比分别为92%/4%/4%，进口仪器的中标数量远远超过国产仪器，说明需要加快国产电镜的研发步伐，实现我国高水平科学自立自强。

资料来源：化工仪器网，华经产业研究院整理

三、国产电镜发展水平

不过，现在很多国产品牌也正在迎头赶上，例如国内首 款低电压高分辨力、可搭载聚焦离子束（FIB）模块的大型场发射电镜平台已由国内电镜厂商纳克微束在去年成功研发，被命名为FE-1050系列。作为配备了新一代高通量场发射扫描电镜，得益于新一代电子光学镜筒，FE-1050系列具备1.5nm（1kV）低电压高分辨的优越性能，在低电压下仍能实现快速、高质量、无畸变的大范围成像。

而且，FE-1050系列成像速度在同等条件下相比同类机型至少提高一个数量级，使扫描电镜从低像素“照相机”变成纳米“摄像机”。其创新设计的高分辨率电子枪 模式，可对磁性样品、不导电样品以及电子束敏感样品的低电压成像量身定制解决方案；在样品导电性不佳的情况下，低电压能减缓样品的荷电效应，减轻图像上异常变亮、畸变、位移、模糊等情况，在观测生物样品时也可减少对样品造成的损伤。

当下，科学仪器的“高端化”“国产化”与“自主可控”，已经成为我国科技行业发展的原动力，也是行业未来的必然方向。作为科技创新的必要基础和重要成果，扫描电子显微镜的研发和制造对于我国打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战，加快实现高水平科技自立自强具有重要意义。纳克微束未来将持续加大研发投入，打造可以“抗衡”国外技术围堵的高精尖创新技术产品，缩短与国际先进电镜制造商的技术差距，为国内的科研院带来更多、更具有性价比的国产替代方案。