《電子束激發超衍射限制高分辨光學顯微鏡關鍵技術》是依託清華大學，由朱永法擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：電子束激發超衍射限制高分辨光學顯微鏡關鍵技術
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：朱永法
- 項目類別：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對電子束激發高分辨光學顯微鏡設計和製造中涉及到的電子源、薄膜發光材料以及超高真空隔離窗等關鍵部件進行創新性研究，探索超越衍射限制的高解析度光學顯微鏡設計的新原理、解決主要部件設計和製造中涉及到的關鍵技術問題。研究內容包括：（1）將具有自主智慧財產權的薄膜發光材料套用於電子束激發光學顯微鏡，實現發光波長的調控及提高檢測靈敏度和成像速度；揭示制約發光波長、發光強度及餘輝時間的關鍵因素，獲得具有波長可調、高發光強度及超短餘輝的薄膜發光材料。（2）設計一種能夠實施電子束-光束轉換的超高真空隔離視窗，實現在環境氣氛下的納米級分辨成像以及高分辨像的原位研究；（3）設計一種具有高空間解析度並具有高亮度的掃描電子源以及相匹配的超高真空系統，實現高亮度、高解析度和高速掃描的成像功能。在此基礎上，探索電子束激發高解析度光學顯微鏡在細胞生物學的動態研究、可視化研究以及納米材料的原位研究方法。
結題摘要
本項目探索超越衍射限制的高解析度光學顯微鏡設計的新原理、解決關鍵技術問題，實現超衍射限制的光學顯微觀察。研究內容包括：（1）依據電子束激發發光，研製出具有超衍射限制的空間解析度的電子束激發光學掃描顯微鏡。（2）研製出相應的高解析度掃描電子源，實現高亮度、高解析度和高速掃描的成像功能。（3）研製出納米厚度的超薄發光視窗材料，揭示制約發光波長和強度的關鍵因素，獲得了高亮度的薄膜發光視窗材料。（4）設計一種能夠實施電子束-光束轉換的超高真空隔離視窗，實現在環境氣氛下的納米級分辨成像以及高分辨像的原位研究。（5）探索電子束激發高解析度光學顯微鏡在細胞生物學的可視化研究及納米材料的原位研究方法。 該項目按計畫完成了電子束激發的具有高空間解析度的光學顯微鏡的研製，並利用該儀器開展了納米材料原位長和細胞凋亡過程可視化觀察的初步研究。（1）利用掃描電鏡的鎢燈絲電子槍，通過結構改造，實現了電子槍的倒置工作，電子束束斑的空間解析度可以達到6-8nm。（2）利用納米級厚度的氮化矽的電子束激發發光，研製了具有納米尺度和掃描功能的點光源。點光源的尺度主要由電子束束斑大小和發光薄膜層的厚度決定，表面鍍膜氧化鋅可以大幅增加亮度。其發光亮度可以通過調整電子束的能量和束流來實現調控。（3）實現了電子束激發和光學顯微鏡系統的集成。通過微光檢測信號與電子束掃描信號的同步，可以獲得不同位置的光信號，實現了電子束激發的白光掃描像以及樣品產生的螢光掃描像。圖像的解析度均可達到20nm左右，優於50nm的任務要求。（4）實現了多種納米材料在環境氣氛下的形貌生長觀測，可以觀察到納米球的空心化過程以及納米線的原位生長過程。同時還對細胞進行微觀行為的研究，利用螢光像觀察到了細胞的凋亡和細胞質的流出過程。 該儀器的成功研製為納米材料的原位研究以及細胞和生物物質的可視化研究提供了新方法，具有重要的科學意義。
