随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，电子显微镜在材料科学、生物医学、工业制造等领域的应用日益广泛。中国电镜市场规模在近年来呈现出快速增长的态势，已成为电镜保有量的大国。在许多实验室，一些经过岁月洗礼的电镜仍然被作为重要的科研工具用于科研一线，见证着中国科学技术的不断变革和进步。此背景下，媒体与知名电镜品牌赛默飞世尔科技携手，共同开启探寻扫描电镜瑰宝之旅，历经岁月，传承科学，通过系列采访相关领域知名专家，再现这些电镜背后的故事。

北京工业大学固体微结构与性能研究所吉元研究员

我们有幸采访到北京工业大学固体微结构与性能研究所的杰出学者吉元研究员。吉元老师于1975年毕业于北京工业大学机械系，至今已在北工大教书48年。近四十年来，吉老师专注于扫描电镜的基础应用与技术开发，并曾在德国Münster大学物理所与著名电镜专家L. Reimer教授学习。她还参与过德国Wuppertal大学电子工程系的SEM-SPM扫描热成像研究。吉老师不仅致力于扫描电镜设备的科研、管理、维护等工作，还积极参与研究生培养与教学。让我们一同回顾固体所二十年的电镜学科发展历程，揭示其中的特色和独到之处，踏上这段富有探险精神的科学之旅！

走进北京工业大学固体所：二十年特色的电镜学科

北京工业大学固体微结构与性能研究所（以下简称“固体所”）由中国科学院院士张泽于2003年创立，跨越多领域、学科，融合分析测试服务、基础研究、应用研究和研究生培养于一身，成为综合性研究机构的典范。

吉老师自豪地表示，固体所在多年的快速发展中，已经配置了TEM,SEM等多种分析仪器设备，并开展了设备功能开发工作。尤其在扫描电镜功能开发方面，他们开展了一些独特的研究工作，将材料微观结构研究与设备功能开发和研究生培养结合起来，这样的工作体系使得固体所成为一个别具特色、相互关联的学术圈，为电镜学科积累了二十年扫描电镜学科的宝贵经验。

历经岁月：Quanta光华永耀

走进固体所实验室，这里配备了四台FEI Quanta系列的环境扫描电镜（ESEM Q200，Q600F，Q250，Q650F）。据吉老师介绍，这些电镜已经分别工作超过十年、甚至二十余年。历经岁月，这些电镜都得到了良好的维护，使用率较高，应用广泛。至今，这些设备仍承担着校内、外的分析测试工作，为科研工作提供支持。

吉老师介绍道，我们的电镜虽然使用了很多年，但是仪器仍能够保持良好的工作状态，并且持续为用户提供高质量的测试结果。这是对我们维护保养的重视以及制造商高标准和优质工艺的完美体现。

在高分辨率电子显微镜领域，我们的电镜仍然能够提供出色的性能。通过使用由5nmAu纳米探针标记的细胞膜蛋白，我们可以实现对微小结构和细节的精确观察。这为生物学、生物医学研究和纳米科学领域的科学家们提供了宝贵的工具。

除此之外，我们的电镜配备了先进的附件系统，例如EDS能谱仪、CL谱仪和EBSD等。在发光材料、微电子/光电子器件、生物样品、金属材料、陶瓷材料以及塑料材料分析中的应用广泛而显著。它能够提供准确的化学元素和结构信息，使研究人员能够深入了解材料的组成和性能。

传承科学：Quanta系列助力科研前沿探索

吉老师表示，在环境扫描电镜功能开发方面，构建了基于Q600F的综合观察平台，展现了ESEM在集成谱技术和构建外场装置方面强大的多功能性。完成了大量的研究生课题和科研服务，发表论文超过90篇，获得国家发明专利10项。

Quanta系列ESEM样品室压力可变，开展环境调控的原位实验有明显优势，可实现含水/油/气样品在其近自然状态下的观察。它可以控制饱和蒸气压，多级真空系统功能强大、性能稳定，样品室抽真空快，2-3分钟即可达到高真空。ESEM样品室大，容易配置多种附件，开展外场激励（力/电/光/热等）的原位实验，获得微米至纳米尺度材料和器件的微结构与性能相关研究。

电镜的应用水平和效果很大程度上取决于操作人员的技术水平，二十年来，吉老师基于Quanta系列扫描电镜，积累了许多特色技术。吉老师也分享了开展成像方法研究与原位实验的一些体会。

围绕成像方法研究，低真空成像除了消除非导电样品荷电效应，还有减少或消除样品表面碳污染的良好效果；低电压下获得薄膜外延层与衬底的晶体匹配关系，这是常规高电压EBSD不能获得的数据。围绕ESEM的原位实验，研究应变调制的半导体纳米线的能带结构、微电子/光电子器件的可靠性，及“湿”样品及晶体生长与合成的原位观察。围绕电子束辐照的实践问题，研究了适用不同类型非导电样品的荷电补偿方法及荷电效应的应用，及电子束敏感材料，包括有机发光物和生物样品的观测条件。

谈到综合分析及ESEM原位实验的重要性，吉老师分享了几个案例。其一是关于汽车相撞事故的责任判定，交通部门提供了相撞事故时的两个碎片样品进行形貌和成分分析，以确定事故责任。除了给出电镜形貌和元素分析数据外，吉老师建议增加CL谱和EBSD的分析。另一个案例是关于pm2.5雾霾气溶胶颗粒的综合分析，除了采用的形貌观察和能谱分析（EDS），还采用了CL谱分析及Wet-STEM成像，鉴别颗粒中的发光矿物尘，以及水溶性/非水溶性颗粒，研究雾霾颗粒中对人体危害最大，可直接进入肺部的二次颗粒。吉老师表示，更加针对性的研究可以事半功倍，这样也能很快获得了理想的分析结果。

上图为ESEM模式案例：“湿”/液体成像: 800 Pa, 1.5℃；实验条件：水滴原位连续注入(pL)；液体中的形貌：100μm in size

在采访结尾，吉元老师表达了对赛默飞作为仪器厂家在支持科研方面的感谢与赞赏，并强调了实验室日常细节管理的重要性。通过团队的共同努力，Quanta系列扫描电镜将继续为科学的传承和发展贡献重要力量。

领域：其他

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