中国官方科技媒体披露，由于国产设备技术和产能落后，中国每年进口扫描电子显微镜的花费超过1亿美元，中国国产设备的占有率还不及一成。
四川石墨烯研究院的测试工程师用高倍率扫描电子显微镜对石墨烯外观型貌测试（图源：VCG）
北京时间7月3日，中国《科技日报》“亟待攻克的核心技术”专栏报道称，对材料微观结构的观测离不开“微观相机”——扫描电子显微镜。
扫描电镜是一种高端的电子光学仪器，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。
中国电子显微镜领域的专家曾毅介绍，扫描电镜式是非常基础的科研仪器，毫不夸张地说，在材料科学领域，70%至80%的研究都要用到扫描电镜提供的信息。
中国上海博物馆文物保护科技中心的研究人员在使用扫描电子显微镜系统（图源：VCG）
不过，目前中国科研与工业部门所用的扫描电镜严重依赖进口，每年中国花费超过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。中国国产扫描电镜只占约5%至10%。
曾毅介绍，中国国产扫描电子显微镜的发展面临的瓶颈包括：高质量电子光学系统生产困难、透镜内探测器设计难度较大、低电压分辨率亟待突破等。
他表示，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，“目前电子光学系统需要将电子束聚焦到1纳米左右，这是一个较难解决的问题”。
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。
扫描电镜的图像分辨率与工作距离密切相关，距离长会导致图像分辨率降低，而距离近则能提高图像分辨率。
据介绍，目前主流场发射扫描电镜都采用半浸没式或全浸没式电磁透镜，也就是将探测器装在电磁透镜上方或者里面。
场发射扫描电镜将探测器装到电磁透镜里面以后，虽然样品和透镜的距离拉近，但是探测器和样品的距离却变得更远了，收集二次电子的效率就会大大降低。
曾毅表示，此时仅仅靠在探测器前端加正电压吸引二次电子的方法行不通，需要借助磁场力作用将二次电子吸到电磁透镜内部。
场发射扫描电镜如何利用磁场力的作用将二次电子高效地吸到电磁透镜内，在提高采集效率这一点上，中国需要有所突破。
据介绍，目前主流场发射扫描电镜的低电压分辨率（0.7至1nm@1kV）已经很好地满足不导电样品表征需求。
据报道，近日，中国国产场发射扫描电镜也推出了能在低电压下获得图像的最新型扫描电镜，其1kV下的分辨率为3nm。
为了在低电压观察样品的同时不降低图像分辨率，通常的解决方案是通过施加减速电压、镜筒内减速或者单色器技术等。
曾毅介绍，目前中国国产扫描电镜占据的市场份额较小，技术指标也和主流电镜有一定差距，不过，中国国产设备同国际主流产品相比，并不存在不可逾越的技术鸿沟。
这位专家认为，当局应该加大对中国自主科研装备的研发投入，同时配以政策引导，在这样的前提下，中国国产扫描电镜才有更好的发展和应用前景。
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