高端顯微系統廣泛應用于生物學和基礎醫學等相關前沿領域的創新研究,尤其是10-100nm尺度的超分辨顯微光學成像技術,在當今生物學和基礎醫學研究中,發揮著不可替代的作用。
作為生物醫學實驗研究的必備工具,激光掃描共聚焦顯微鏡比傳統的熒光顯微鏡分辨率更高,而且可以進行層析掃描3D成像。但是共聚焦顯微鏡能夠觀察的樣品厚度一般小于100um,要觀察更深的樣品時需要借助雙光子顯微鏡。雙光子顯微鏡*大的優勢是觀察的深度。
但是無論是激光掃描共聚焦顯微鏡還是雙光子顯微鏡,都無法擺脫衍射極限的限制,為了進一步探索微觀世界,需要分辨率更高的顯微鏡。STED顯微鏡應運而生,它在共聚焦顯微鏡的基礎上引入損耗光束將熒光光斑進一步壓縮,從而實現超分辨成像。
傳統的顯微鏡主要是指光學顯微鏡,而光學顯微鏡的一個*大的問題在于它的極限放大倍數也就是幾千倍,那對于為什么光學顯微鏡采用各種辦法的極限放大只有幾千倍呢?這是什么原因呢?我們還得從顯微鏡的分辨率說起,一臺光學顯微鏡能區分兩個點之間的*小距離就被稱作該儀器的*高的分辨率,也就是這個分辨率越高被分辨的兩個點的距離就越小,觀察到物體的細節越多、越豐富,那這臺儀器的分辨率也就越強,或者分辨本領也就越高。分辨率實際上它是標志著一臺光學儀器性能*重要的一個衡量的參數,電子顯微鏡在相關的技術欄一般都會給出其分辨率的水平。據測定正常人的視力就是人眼睛的*高分辨率約為0.2毫米左右。
近日,由中科院大連化物所研究員傅強和包信和院士承擔的國家重大科研裝備研制項目——“深紫外固態激光源前沿裝備研制項目(二期)”子項目“基于可調諧深紫外激光光源的近常壓光發射電子顯微鏡的研制”順利通過現場技術測試驗收。
本項目利用我國自主研制的可調諧深紫外激光光源作為激發光源,通過設計和研制多級加速電子光學系統、多級差抽真空系統、近常壓樣品室等關鍵部件,**實現近常壓氣氛下的深紫外激光光發射電子顯微鏡成像功能,*高成像壓力1毫巴以上,近常壓光發射電子顯微鏡的分辨率達到30納米,是一套****并且功能獨特的原位動態表面成像研究平臺。
光發射電子顯微鏡能夠對固體表面過程進行實時原位動態成像,迄今為止光發射電子顯微成像需要在超高真空和高真空環境,與實際過程存在巨大的壓力鴻溝。研發完成后的近常壓光發射電子顯微鏡可以在接近真實反應條件下進行表面成像研究,在催化、能源、納米科學、生物等領域中有著廣泛的應用。