在科学界,有这样一种工具,被称为科学研究的“纳米之眼”,它与芯片、光刻机等关键技术共同被列为我国35项“卡脖子”科技难题之一,它就是扫描电镜。这项核心技术的突破,对于正在发展战略性产业的中国来说,有着重要意义和实用价值。
2022年11月24日,国仪量子(合肥)技术有限公司召开电子显微镜新品发布会,推出了世界上首台分辨率达到2.5纳米的商用可量产钨灯丝扫描电子显微镜,突破了这一技术长期以来的技术瓶颈。
电子显微镜利用电子和物质的相互作用,可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质,如形貌、成份、结构等信息,是材料研究、质量控制与失效分析等领域应用的强大工具。
记者从国仪量子了解到,作为一种应用广泛的高端科学仪器,扫描电镜在我国长期以来被进口品牌垄断,国产扫描电镜在技术与产品性能上与国外品牌存在差距。但随着我国科技创新能力不断提升,制造业的转型升级,催生了以国仪量子为代表的一批研发实力强劲的科技创新企业。
钨灯丝扫描电镜具有性价比高、易于维护、操作相对简单以及对场地要求较小等特点,便于大众使用。但长期以来,钨灯丝扫描电镜的分辨率都停滞不前,难以实现用户对更高分辨率的追求。国仪量子电子显微镜技术团队针对这一技术瓶颈开展了科研攻关,通过分析限制钨灯丝扫描电镜分辨率的主要因素,开创了在镜筒内增加一根从阳极直达物镜极靴的10 kV高压管(高压隧道技术)的解决方案,并实现了在所有电压段的分辨率均大幅度超越普通钨灯丝电镜。SEM3300在20 kV分辨率达到2.5 nm,比普通钨灯丝电镜提高了16%,成为了目前世界上分辨率最高的钨灯丝扫描电镜;同时,作为钨灯丝电镜“王者”,SEM3300在任意电压下都表现出卓尔不群的分辨力——在3 kV分辨率达到4 nm,相比普通钨灯丝电镜提高了2倍;在1 kV分辨率达到5 nm,相比普通钨灯丝电镜提高了3倍——满足更多材料的分析测试需求。
同时,国仪量子还推出了钨灯丝扫描电镜SEM2000和场发射扫描电镜SEM4000。钨灯丝扫描电镜SEM2000是一款操作不挑人,简约不简单的产品,以“人人都敢用,人人都能用”为目标打造。场发射扫描电镜SEM4000是一款针对分析型用户需求的全新产品,具有电子束流大、分析速度快的特点、最大超过200 nA的电子束流,且束流大小连续可调,有利于选择最合适的成像和能谱条件。
国产差距较大,海外品牌主导市场
我国扫描电子显微镜行业起步较晚,1975 年才由中国科学仪器厂(中科科仪股份有限公司前身)研制出首台扫描电子显微镜。
近几年,虽然中国在扫描电镜行业不断取得技术突破,但与国际先进技术相比,仍有较大差距,国际竞争力非常弱。
在中国市场,国外企业份额占比近 90%,国产企业仅占比 10%。主要厂商包括中科科仪、国仪量子等公司。海外厂商包括德国蔡司、日本日立等厂商。
从当前的价格来看,海外厂商的产品价格普遍高于国内厂商,日立冷场电镜超高分辨率 SU9000 冷场发射电子显微镜达到 1100 万元;蔡司扫描电镜 GeminiSEM 场发射扫描电子显微镜 200-400 万元不等。另有国内中科科仪、国仪量子等品牌产品。
2022 年 9 月 7 日,国务院常务会议提出对高校、职业院校和实训基地等 10 大领域设备购置和更新改造新增贷款,实施阶段性鼓励政策,中央财政贴息 2.5 个百分点,期限 2 年,申请贴息截至 2022 年 12 月 31 日。
9 月 13 日,教育部学位管理与研究生教育司发布《关于抓紧做好项目储备工作的预通知》,拟对职业院校、高等学校设备购置与更新新增贷款,本轮贷款由中央财政贴息 2.5 个百分点,期限 2 年,每所学校贷款项目总投资原则上不低于 2000 万元,时限至2022 年 12 月 31 日止。
受益于近期教育贴息,高校采购场发射电子显微镜产品的招标公告大幅增加,平均价格在 200-300 万元/台。
电镜核心配件已实现自主研发
近年来,中国科学家在电子显微镜技术方面取得了重大进展,其中包括自主研发的电子显微镜核心组件,已经有能力自产部分电子显微镜核心配件了。如显微镜管、控制系统、探测器、控制器等。这些核心组件在国际市场上可以满足用户的需求,并且价格相对更低。
电子源也是电子显微镜的核心配件之一,它是一种产生高能量电子束的装置,可以用来照亮样品,从而获得高分辨率的影像。离子源是另一种重要的电镜核心配件,它可以产生高能量的离子束,用于调节样品表面的电荷,从而改善影像质量。
大束科技自产的电子源和离子源可以适配市面上大部分机型。已与众多大学实验室、科研院所、半导体芯片相关领域达成合作。这些电镜核心配件具有良好的性能,大束科技还可以为不同的用户需求定制专属服务,为电子显微镜的相关应用提供有力的支持。
文章来源: 中国日报网,大束科技,远瞻智库