儀器信息網(wǎng)訊 據(jù)人民網(wǎng)-日本頻道消息，6月18日，日本大阪府發(fā)生里氏6.1級(jí)地震，位于大阪府茨木市的大阪大學(xué)超高壓電子顯微鏡中心也遭遇強(qiáng)烈晃動(dòng)，每臺(tái)價(jià)值約23億日元(約合人民幣1.36億元)的電子顯微鏡有兩臺(tái)受損，修復(fù)需要花費(fèi)1年以上。受地震影響，一些世界頂級(jí)科研項(xiàng)目或出現(xiàn)停滯。

　　該中心這兩臺(tái)高端顯微鏡，一臺(tái)正是日立高新生產(chǎn)的H3000 UHVEM(3 MV ultra-high voltage electron microscope，300萬伏超高壓電子顯微鏡)，其高度為17米，使用世界最高電壓對(duì)于較厚樣品也能進(jìn)行觀察；另一臺(tái)則是日本電子生產(chǎn)的Materials- and Bio-Science UHVEM(物質(zhì)及生命科學(xué)超高壓電子顯微鏡)，其高度為12米，能在一秒鐘內(nèi)對(duì)每一個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行1600次拍攝。這兩臺(tái)電子顯微鏡可以觀察到從物質(zhì)及生物的微細(xì)結(jié)構(gòu)到物質(zhì)受到放射線損傷的情況，能觀察到納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)。

　　此次地震致使產(chǎn)生高壓的零部件脫落，對(duì)精密度有嚴(yán)格要求的電子加速器嚴(yán)重變形等，兩臺(tái)顯微鏡都遭受致命性打擊。該中心主任保田英洋無奈地表示，已經(jīng)完全不能使用，將與廠家等商談進(jìn)行修理，完全修復(fù)需要花費(fèi)1年以上。

　　下面來了解一下這兩臺(tái)平均造價(jià)約合人民幣1.36億元的高端電鏡：

　　H3000 UHVEM（日立高新）

　　3MV超高壓電子顯微鏡(日立H-3000)是基于各種先進(jìn)技術(shù)開發(fā)的，如高壓發(fā)生電路的高穩(wěn)定性，功率損耗的降低，物鏡響應(yīng)的改善，負(fù)離子去除設(shè)備，遙控系統(tǒng)和在線圖像處理系統(tǒng)等。H-3000被許多領(lǐng)域的研究人員廣泛使用，包括材料科學(xué)，納米技術(shù)，生物學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)等。 H-3000的典型優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)如下：

　　◆?樣品的最大可觀察厚度顯著增加

　　◆?大樣品室可以進(jìn)行各種原位觀察

　　◆?通過高能電子和材料中構(gòu)成元素之間的相互作用形成晶格缺陷引入和/或非平衡相形成。

　　主要規(guī)格參數(shù)

　　1.高壓發(fā)生器

　　對(duì)稱的Cockcroft-Walton電路：35-stage

　　高壓水箱的耗電量：1千瓦以下

　　加速電壓：

　　正常：3.0 MV(3000 kV)

　　平均：0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 MV

　　最大：3.5 MV

　　高壓穩(wěn)定性：小于2.0×10-6 / min

　　2.電子槍和加速管

　　陰極：LaB6單晶(熱型)

　　電子束電流：最大20A

　　加速管：22 kV/step × 138 steps (3 MV)

　　絕緣氣體：SF6(4原子)

　　3.照明鏡頭系統(tǒng)

　　離子捕獲系統(tǒng)：電子束移位

　　鏡頭構(gòu)成：雙聚光鏡

　　波束角：小于10-3 rad

　　4.成像鏡頭系統(tǒng)

　　鏡頭配置：六步鏡頭系統(tǒng)(無圖像旋轉(zhuǎn))

　　放大率：200-1,000,000(30-step switching)

　　電子衍射相機(jī)長(zhǎng)度：最長(zhǎng)14米(six-step switching)

　　分辨率：0.14 nm

　　物鏡

　　磁動(dòng)勢(shì)：最大23 A / V1 / 2(3 MV)

　　焦距：小于11mm

　　球差系數(shù)：小于10mm

　　色差系數(shù)：小于10 nm

　　調(diào)焦點(diǎn)：最小5 nm

　　5.樣品室

　　進(jìn)樣類型：頂進(jìn)式和側(cè)進(jìn)式

　　頂部入口傾斜角度：±30度(雙傾斜)

　　側(cè)入式傾斜角度：±45度(雙傾斜)

　　試樣位移：±1mm(機(jī)械系統(tǒng))

　　±1.5 micro-m(電氣系統(tǒng))

　　真空度：5×10-6 Pa(無油真空系統(tǒng))

　　6.相機(jī)室

　　成像系統(tǒng)：imaging plate(32張×2)

　　film(50張×2)

　　熒光物質(zhì)：P22，YAG

　　熒光屏：最大60×80mm

　　攝像系統(tǒng)

　　高分辨率類型：1125線HARP相機(jī)

　　高感光度類型：4K x 4K像素慢掃描

　　CCD相機(jī)

　　視頻錄制：NTSC制式HARP相機(jī)

　　7.遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

　　操作系統(tǒng)：用于遠(yuǎn)程操作的控制臺(tái)面板

　　控制系統(tǒng)：PC和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：X射線和氧氣監(jiān)測(cè)器

　　Materials- and Bio-Science UHVEM（日本電子）

　　Materials- and Bio-Science UHVEM(材料和生物科學(xué)的超高電壓電子顯微鏡)具有高空間分辨率觀察厚度高達(dá)幾微米厚的厚試樣的巨大優(yōu)勢(shì)，這是由于高能電子滲透到試樣中具有良好的滲透性。利用這一優(yōu)點(diǎn)，對(duì)器件、細(xì)胞等的納米結(jié)構(gòu)特征，特別是從納米到皮米尺度的三維結(jié)構(gòu)分析的研究是具有重要意義的。

　　利用附加的電子直接探測(cè)高速記錄系統(tǒng)，對(duì)于具有微秒時(shí)間尺度的材料納米過程，原位觀察是可能的。例如，可以在高空間和時(shí)間分辨率下研究光子和材料之間的相互作用。另一方面，通過與直接電子檢測(cè)相機(jī)的組合，利用附加的穩(wěn)定的低溫階段，生物和軟材料樣品能夠在自然條件下被觀察到，且沒有輻射損傷。

　　主要規(guī)格參數(shù)

　　1.高壓發(fā)生器，電子槍和加速管

　　Two tanks(加速管和Cockcroft-Walton電路)

　　Cockcroft–Walton circuit

　　加速管：33 steps

　　加速電壓：

　　正常：1.0，0.8 MV

　　最大：1.1 MV

　　高壓步長(zhǎng)：1 kV

　　高壓穩(wěn)定性：小于8×10-7 / min

　　陰極：LaB6單晶(熱型)

　　光束電流：最大：10μA

　　絕緣氣體：SF6(0.4MPa)

　　2.成像鏡頭系統(tǒng)，分辨率和觀察模式

　　分辨率：

　　點(diǎn)分辨率：0.16 nm

　　晶格分辨率：0.10 nm

　　物鏡

　　物鏡穩(wěn)定性：小于5×10-7 / min

　　放大：

　　低倍率模式：x200?1,500(9steps)

　　變焦放大模式：x2,000?1,200 k(30steps)

　　選定區(qū)域縮放模式：x20 k?600(10steps)

　　選定區(qū)域衍射模式：小于10.0 nm·mm(10steps)

　　3.低溫樣品室

　　試樣溫度：小于100K

　　低溫傳輸系統(tǒng)：小于100K

　　4.圖像記錄系統(tǒng)

　　用于監(jiān)視的CCD相機(jī)

　　1 k CCD相機(jī)，以獲得廣闊的視野

　　2 k CCD相機(jī)用于圖像和衍射記錄

　　4 k直接電子檢測(cè)相機(jī)