2024-07-24 16:14:29

城大研發新「緊湊型電子顯微鏡」　料三年內量產

現有電子顯微鏡科技面臨高成本、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，城大團隊正致力研發「量子電子顯微鏡」創新技術，擺脫上述限制，現已開發出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，冀3年內將新技術推出市場及量產，幫助科研人員研究各種材料複雜精密的細節，為電子顯微技術帶來新的里程碑。

由城大材料科學及工程學系講座教授陳福榮領導的「脈衝空心錐掃描與透射一體化電子顯微鏡的商業化計劃」項目，最近獲得創新科技署的「產學研 1+計劃」撥款資助，

透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopes，TEM）和掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopes，SEM）均可提供超高放大率及極高解像度的圖像，幫助科研人員研究生物樣本到納米結構各種材料既複雜且精密的細節，但電子顯微鏡相關的高能量電子束會對脆弱的生物樣本造成嚴重的輻射損傷，結構生物學的科研人員需採用冷凍透射電子顯微鏡（cryo-TEM）技術減少輻射損傷，但會造成圖像雜訊，降低解像度。

陳福榮（左二）與研究團隊成員早前出席「產學研1+計劃」簽署儀式。（圖片來源：香港城市大學）

團隊指新系統較傳統顯微鏡性能更佳

為解決上述技術限制，陳福榮團隊最新研發創製了一種創新的「脈衝電子空心錐照明混合 TEM/SEM 電子顯微鏡」，首先新系統的脈衝電子源可減少對軟材料樣本的輻射損傷，而透過空心錐照明技術產生的樣本放大圖像，「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。而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。

體積方面，新研發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，且更具成本效益，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。

陳福榮認為，新研發的脈衝電子空心系統提供了優異的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，而且系統能夠使用透射電子顯微境（TEM）模式進行 3D 立體蛋白質重建，亦是現時桌上型 SEM 所無法做到的。他指出，團隊計劃於3年內為這款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。