军事：中国每年斥资上亿美元购扫描电镜 但国产装备只占10%

　　据《科技日报》7月3日报道，对材料微观结构的观测离不开“微观相机”——扫描电子显微镜，一种高端的电子光学仪器，它被广泛地应用于材料、生物、医学、冶金、化学和半导体等各个研究领域和工业部门。

　　“比如，在材料科学领域，它是非常基础的科研仪器，毫不夸张地说，材料领域70%—80%的文章都要用到扫描电镜提供的信息。”中国科学院上海硅酸盐所研究员、中国电子显微镜学会扫描电镜专业委员会副主任曾毅告诉科技日报记者。

　　但是，目前我国科研与工业部门所用的扫描电镜严重依赖进口，每年我国花费超过1亿美元采购的几百台扫描电镜中，主要产自美、日、德和捷克等国。国产扫描电镜只占约5%—10%。

　　扫描电镜 图源网络

　　高质量电子光学系统生产困难

　　曾毅说，扫描电镜的图像分辨率与电子束的直径密切相关，电子束汇聚越细，图像分辨率就越高。

　　扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用汇聚得很细小的电子束在样品表面扫描，通过电子束与样品的相互作用产生各种信号（如二次电子信号）来获得材料表面细节信息。

　　扫描电镜由电子光学系统、信号收集及显示系统、真空系统和电源系统组成。其中，电子光学系统又由电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部件组成。工作时，电子枪发射出的电子束被电磁透镜汇聚成极细的电子束，在样品表面进行扫描，激发样品表面产生二次电子。二次电子由探测器收集，并被闪烁体转变成光信号。

　　二次电子产生的多少与样品表面的形貌有关。样品不同区域所激发出的二次电子的数量不同的，那么经光电倍增管和放大器转变成的电压信号就有相应的差别，反映在荧光屏上相应部位也有或亮或暗的衬度差，最终得到一幅样品表面放大的黑白图像。

　　为了获得较高的图像分辨率，汇聚的电子束的束斑直径应尽可能细。而电子束的汇聚必须通过电子光学系统来完成。“现在的电子光学系统需要将电子束聚焦到1纳米左右，也就是电子束在样品表面形成一个直径小到1纳米的斑点，相当于一根头发丝直径的六万分之一，这就要求电子光学系统各个部分设计完美，才能形成如此细小的电子束斑，这是一个较难解决的问题。”曾毅说。

　　透镜内探测器设计难度较大

　　除了需要极细的电子束，扫描电镜图像的获得还需要高效的二次电子探测器。“现在主流的扫描电镜大多采用半磁浸没式或者全浸没式透镜技术，也就是将探测器装到电磁透镜上方，利用磁场力的作用来收集二次电子。”曾毅说。