港城大研發緊湊型電子顯微鏡 料三年內量產香港新聞網7月24日電 現有的電子顯微鏡科技面臨著高成本、體積大等限制，亦需要極度低溫環境以避免電子與研究樣本產生作用並導致輻照損傷。為突破上述樽頸，香港城市大學團隊正致力研發“量子電子顯微鏡”的創新技術，目標是實現電子束和樣本產生“零作用”，並已開發出一款可在室溫下操作的緊湊型掃描與透射一體化的電子顯微鏡。項目最近更獲政府“產學研 1+計劃”撥款資助。 這項目名為“脈衝空心錐掃描與透射一體化電子顯微鏡的商業化計劃”，由城大材料科學及工程學系講座教授陳福榮教授領導，最近獲得創新科技署的“產學研 1+計劃” 撥款資助，該計劃旨在釋放本地大學在研究成果轉化和商品化方面的潛力。研究團隊計劃未來三年內把這項革命性的高倍電子顯微鏡創新技術商品化，推出市場及量產， 為電子顯微技術帶來新的里程碑。
城大圖片 透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopes，TEM）和掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopes，SEM）是許多現代科研工作中必不可少的工具。從生物樣本到納米結構，TEM 及 SEM 電子顯微鏡都能提供超高放大率及極高解像度的圖像，幫助 科研人員研究各種材料既複雜又精密的細節。 然而，無論是透射還是掃描電子顯微鏡使用的高能量電子束，均會對脆弱的生物樣本造成嚴重的輻射損傷。故此，在結構生物學領域，科研人員採用了冷凍透射電子顯微鏡（cryo-TEM）技術，即是先把蛋白質置於玻璃態冰層中，然後才進行觀測，以減少高能量電子束造成的輻射損傷。但冰層的引入會對顯微成像帶來圖像雜訊，導致解像度下降。 為了應對這些挑戰，陳福榮教授及其城大科研團隊基於他們在城大福田研究院研發出的尖端技術，創製了一種創新的“脈衝電子空心錐照明混合 TEM/SEM 電子顯微鏡”。 這創新的顯微鏡系統在多方面克服及解決了現有電子顯微鏡的技術限制。首先，新系 統的脈衝電子源減少了對軟材料樣本的輻射損傷，這對於保護生物樣本尤其重要。其 次，透過空心錐照明技術產生的樣本放大圖像，其“對比度”是傳統透射電子顯微鏡 模式所產生的明場圖像的四倍，遂能夠更詳細及清晰地對樣本進行成像。此外，城大 團隊亦利用之前已開發出的色差和球面像差校正器（CS/SS）技術，進一步提高顯微影 像的空間解像度。 而這套混合 TEM 及 SEM 的電子顯微鏡系統是座枱型，比傳統的 TEM/SEM 電子顯微 鏡體積細小得多，而且更具成本效益。它可以在 15-30 keV 的低電壓範圍內操作，亦 能夠在普通室溫下進行 3D 蛋白分子重建和納米材料研究，較冷凍電子顯微鏡更佳。 團隊亦展示了新的電子顯微鏡系統在多種不同的應用場景中，均能提供極高解像度的 成像，包括可以優於 10nm 的超高表面解像度，對印刷電路板上的金屬接觸點、納米 顆粒和其他生物樣本進行成像。 團隊相信，新設計的電子顯微鏡最終可以做到在透射模式下觀測蛋白質和分子的3D立體結構，以及在掃描模式下觀測納米材料並應用於半導體和晶片檢測。 “與現有的桌上型掃描電子顯微鏡（SEM）系統相比，我們最新研發的脈衝電子空心 錐系統提供了優異的SEM電子顯微成像質數，能夠與市場上最好的桌上型系統媲美。” 陳福榮教授續說：“此外，現時市場上並沒有電子顯微鏡產品的質量能夠達到我們新 系統的同等高質量。我們的脈衝空心錐照明系統具有獨一無二的卓越性能，能夠使用 透射電子顯微境（TEM）模式進行 3D 立體蛋白質重建，這是現時桌上型 SEM 所無法做到的。” “在 RAISe+計劃提供資金以及我們業界夥伴的支持下，我們計劃在三年內為這款創 新、小巧而又功能強大的混合模式電子顯微鏡建成生產線，以便把高質電子顯微鏡商 業化及量產。”陳教授補充說。 陳教授長期從事材料科學和電子顯微鏡的尖端研究，是相關研究領域的翹楚。2023 年4 月，他和城大的科研團隊率先創建了一款結合了掃描和透射電子顯微鏡模式的“高 時間分辨率電子顯微鏡”，成為全球首個達成這一重大突破及成就的大學研究團隊。（完） 【編輯：陳偉根】
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