人類對于微觀世界的認(rèn)知有著漫長的歷史。自300年前第一臺顯微鏡問世以來，人們便開啟了探索微觀世界的大門。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡和掃描電鏡逐漸作為工具被人們熟知，并且，應(yīng)科學(xué)發(fā)展的需求，各項(xiàng)技術(shù)均在不斷的創(chuàng)新與發(fā)展。如今，作為材料分析的重要工具，電鏡技術(shù)已廣泛應(yīng)用于材料、化工、醫(yī)學(xué)、生物等多個領(lǐng)域。

整體而言，電鏡技術(shù)發(fā)展到今天，在技術(shù)上獲得極大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在幾個方面，來自武漢大學(xué)電子顯微鏡中心主任王建波對此進(jìn)行了簡單介紹：第一，核心技術(shù)空間分辨率越來越高，借助輔助的技術(shù)手段，已經(jīng)可以提供多尺度和多維度的信息；第二，計(jì)算機(jī)技術(shù)介入電鏡領(lǐng)域，帶來速度上的飛躍。正是結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，漂移校正變得簡單，數(shù)據(jù)處理、記錄、轉(zhuǎn)移等方面速度變快，大大提高了分析的速率；第三，多種新型探測技術(shù)如CMOS等技術(shù)的出現(xiàn)，使電鏡技術(shù)的動態(tài)響應(yīng)范圍、分析速度等獲得革命性提高；第四，電場、光場、力場等外場技術(shù)的聯(lián)用，可聯(lián)合表征某些曾經(jīng)無法定量的樣品；第五，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)使得定量結(jié)果由模糊變得精確；第六，與其他技術(shù)聯(lián)用，使電鏡技術(shù)逐步變成一個綜合性設(shè)備；第七，透射電鏡樣品的制備工具得以發(fā)展。透射電鏡、X衍射儀等是強(qiáng)有力的表征工具，需要強(qiáng)大的樣品制備工具與其相匹配。

隨著電鏡技術(shù)對樣品制備能力要求的提升，在現(xiàn)在的電鏡行業(yè)，談及微納加工儀器，聚焦離子束(FIB)技術(shù)不可不談。該技術(shù)通過能離子轟擊材料表面，實(shí)現(xiàn)材料的剝離、沉積、注入和改性。目前先進(jìn)的FIB系統(tǒng)為雙束，即離子束和電子束(FIB-SEM)系統(tǒng)，也就是在SEM微觀成像實(shí)時觀察下，用離子束進(jìn)行微納加工，具有離子注入、離子濺射、TEM試樣制備等多種功能。早在多年前，該技術(shù)在市場上已經(jīng)商品化。

電鏡技術(shù)研究正處于一個健康發(fā)展時期。就掃描電鏡而言，業(yè)界人士認(rèn)為，未來其研究方向主要有三點(diǎn)。首先，原位研究，包括氣體、液體、加熱和力學(xué)等研究方法；其次，電子束旋進(jìn)和三維重構(gòu)及全息技術(shù)的方法學(xué)研究；最后，商業(yè)化的多種表征手段集成到一臺儀器上，這也是目前電鏡行業(yè)儀器廠商熱衷的方式之一。

作為聚焦離子束掃描電鏡(FIB-SEM)主流供應(yīng)商之一， TESCAN和WITec公司在2014年聯(lián)合推出了顯微鏡新品RISE Microscopy，即掃描電子顯微鏡與拉曼光譜儀聯(lián)用系統(tǒng)，用以對樣品進(jìn)行綜合表征：電子顯微鏡是一個很好的表征樣品表面形貌、成分、結(jié)構(gòu)的可視化技術(shù)平臺，而共焦拉曼成像是表征樣品化學(xué)和分子組成的成熟光譜方法。目前該技術(shù)已經(jīng)在上海交通大學(xué)分析測試中心—TESCAN China聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室使用。

據(jù)TESCAN(中國)市場部經(jīng)理顧群介紹，目前，上海交大分析測試中心已經(jīng)配置多臺TESCAN公司電鏡及FIB系統(tǒng)，包括一臺超高分辨掃描電鏡-聚焦離子束-飛行時間二次離子質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)(UHR FE-SEM-FIB-TOF-SIMS)。“這是一個綜合平臺。電鏡主要用來觀察待測物質(zhì)的表面形貌，附加能譜儀分析待測物質(zhì)除輕元素和痕量元素之外的成分，若配以TOF-SIMS設(shè)備，則輕元素及痕量分析的功能就得以完善。”顧群表示，“FIB技術(shù)可對指定待測樣品位置進(jìn)行精細(xì)切割剝離，被剝離的樣品將進(jìn)入TOF-SIMS進(jìn)行元素分析，而切割出的新界面將通過EDS和EBSD進(jìn)行三維成分、結(jié)構(gòu)和取向分析?！?/p>

上海交大分析測試中心的UHR FE-SEM-FIB-TOF-SIMS

“我對FIB技術(shù)非常感興趣，借助FIB技術(shù)，電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)可由二維向三維方向發(fā)展，并且可以為透射電鏡制作超薄樣品，尤其是復(fù)合材料樣品。FIB技術(shù)應(yīng)該說是今后發(fā)展的一個主流方向。” 上海交大分析測試中心副研究員何琳如是說。

“除與TOF聯(lián)用之外，F(xiàn)IB與拉曼光譜的聯(lián)用系統(tǒng)也放在了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。如果將FIB與可配附件全部聯(lián)用，則可實(shí)現(xiàn)對每個微區(qū)同時采集成分、結(jié)構(gòu)等精細(xì)信息。材料表征結(jié)果比較全面。”顧群講到。但與此同時，顧群還表示，因儀器設(shè)備原理差異，目前的技術(shù)條件下，某些產(chǎn)品還無法整合。到目前為止，TESCAN的FIB技術(shù)可配置的技術(shù)還包括陰極熒光等設(shè)備。

據(jù)外媒發(fā)布的研究報告顯示，近些年，行業(yè)的快速增長提升了顯微鏡在印刷、涂料、失效分析和元素檢測方面的應(yīng)用需求，納米技術(shù)領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)技術(shù)、高分辨率顯微鏡的需求也不斷增長，汽車行業(yè)對所用材料深入分析給電鏡技術(shù)和應(yīng)用帶來機(jī)遇，而新興的生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)﹄婄R技術(shù)的需求也越來越多。綜上，電鏡技術(shù)正面臨著多個新興行業(yè)對技術(shù)和應(yīng)用方案開發(fā)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對新興行業(yè)用戶對解決方案的需求，更好的為用戶提供技術(shù)支持，2017年5月18日，TESCAN(中國)上海應(yīng)用中心舉行了開幕儀式，正式投入使用。多位來自高校、科研院所、企事業(yè)單位的用戶參加了本次開幕儀式。據(jù)了解，TESCAN(中國)每年定期派遣中國地區(qū)售后服務(wù)人員前往捷克總部參加技術(shù)培訓(xùn)，并且捷克總部也在中國派遣了一名技術(shù)工程師，負(fù)責(zé)為中國客戶解決技術(shù)和應(yīng)用問題。

開幕式上，勝科納米(蘇州)有限公司的鄭海鵬告訴記者：“場發(fā)射掃描電鏡由于其成像清晰，同時可以對微區(qū)進(jìn)行定點(diǎn)的成分分析和形貌表征，配以某些特殊配件，可以幫助我們更好的開展失效分析和材料分析工作。TESCAN的掃描電鏡人機(jī)交互體驗(yàn)較好?！?/p>