人類觀察微觀世界的能力突破一百億分之一米

27日，FEI公司電子光學產品部（原飛利浦電子光學公司）的科學家，成功地使用200千伏加速電壓的透射電子顯微鏡打破了1埃的分辨率極限，人類可以觀察到相當於一百億分之一米的微觀世界。這個曆史性的突破使得高分辨透射電鏡**次擁有可直接觀察的、優於1埃的分辨率，而不需要常規的計算機輔助解釋。

有名科學家
、科學院院士李方華教授稱：“這是一個振奮人心的消息。這無疑將使從事材料科學研究的電子顯微學家能在鏡下大飽眼福，把材料微結構的研究推上一個新的高度。”

1埃是什麽概念？它相當於1納米的十分之一，一米的一百億分之一，是原子尺度研究的關鍵長度單位。

科學家認為，這種可以直接觀察無畸變超高分辨率的能力，為納米科學工作者打開了新的探索大門。小於1埃分辨率，是在FEI公司200千伏TecnaiF20S-TWIN型號的透射電子顯微鏡上實現的。這架獨特設計的電子顯微鏡裝有CEOS公司的球差矯正器和FEI公司的電子單色器，同時樣品擁有足夠的活動空間，保證一些新興的電子顯微技術在亞埃量級的應用。這些新技術包括三維重構、束掃描、樣品在特殊條件（如溫度、應力、化學環境）下的實時變化等，都將對納米材料科學研究帶來重大的衝擊。

從上世紀三十年代電子顯微鏡誕生以來,更高的分辨率就一直是電子顯微學家追求的目標。普通光學的分辨率定義，即判別圖像中*近的兩點之間距離，不再適用於相幹成像的透射電子顯微鏡。從高分辯技術誕生以來，人們就給透射電鏡賦予兩個獨立的分辨率概念：一個是直接分辨率,即點分辨率，它是指*佳條件下高分辨像上可直接解釋的分辨率；另一個是間接分辨率,即信息極限，它限定了*小的可記錄信息，但需要使用這部分信息必須依賴計算機的模擬或特殊的圖像處理計算。

到目前為止，常規的電子顯微鏡擁有的直接分辨率在2埃左右，即使是配有場發射電子槍的電鏡，間接分辨率的極限也在0.12nm至0.14nm。上世紀末發展起來的球差係數矯正器，既可以大大提高電鏡的直接分辨率，而又不影響到樣品的靈活性。同時球差係數不再限製直接分辨率，而限製因素轉變為電子源非單色性引起的間接分辨率，兩個獨立的分辨率（在數值上）就此合二為一。因此，要進一步提高分辨率就必須提高電子源的單色性。

另一方麵，電子單色器也是近幾年來興起的新技術。發明單色器的初始動力，是使電子能量損失譜擁有更高的能量分辨率，以探測材料的電子結構，如氧化態、半導體能隙等。結合電子單色器和球差係數矯正器，是大幅度提高電鏡分辨率的必然途徑。

FEI公司電子光學產品經營**副總裁羅伯·法斯特諾（Rob·fastenau）說：“這一成就直接證實了91麻豆福利视频网對先進電子顯微技術發展的許諾。上世紀90年代末FEI公司**將球差矯正器與透射電子顯微鏡接合。2000年FEI**而且至今仍是**擁有已證實的單色器技術的公司。今天，FEI又是**次將這些先進技術結合為一體，打破了1埃的界限。”

納米科學家高度讚賞這一重要的技術突破。“成功地應用電子束單色器來改進球差矯正電鏡的分辨率，是電子顯微領域的一個重要裏程碑。”美國加州伯克利大學國家電鏡中心的麥克·歐克夫（MichaelO’Keefe）教授指出：“理論早就預言單色器能夠進一步改進S-TWIN型號球差矯正的1.4埃的分辨率。可是，眾所周知，附加單色器而又不影響電子束成像的質量極為困難。值得為FEI的這一**的成就祝賀。”

有名科學家、科學院院士郭可信教授認為，這一成就“將使材料（特別是納米材料）的微觀結構研究進入一個全新的境界。可以預期,驚人的新發現將指日可待”。

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