國產之光：擁有自主知識產權的國產首臺商用120kV場發射透射電鏡研制回顧

很多科學實驗和新材料產品的生產研制都仰賴透射電鏡，如果沒有透射電鏡的精準觀測，科學家們拿不到一手數據，科研進展也就容易慢人一步；高科技企業觀察不了材料內部結構，產品質量無法保障。但透射電鏡彼時全賴進口，市場被兩家外國企業壟斷。

為了攻克這一長期困擾中國科技界的痛點，早在8年前，我國科學家就對透射電鏡展開攻關研究。2016年8月，中國科學院生物物理研究所召集了國內各方有志于國產電鏡裝備研制事業的專家學者、企業家、政府負責人召開研討會。

2017年12月，生物島實驗室成立，其中生物醫療器械部的生物醫學顯微成像研究組由孫飛研究員領銜成立，開啟國產電鏡核心技術攻關。

2020年4月，生物島實驗室組建起電鏡研發的體系化工程技術團隊，正式入駐中巨華禧智造谷園區，國產電鏡的研制進程開始全速推進。

2022年11月，廣州慧炬科技有限公司正式注冊成立。

2023年4月，團隊承擔的廣東省重點領域研發計劃項目“120kV場發射冷凍透射電鏡核心部件”和“100kV高通量高分辨率場發射冷凍電鏡”順利通過現場考察及中期驗收。

2024年1月，擁有自主知識產權的首臺國產商業場發射透射電子顯微鏡TH-F120“太行”正式面向全球用戶發布。這標志著我國已掌握透射電鏡用的電子槍、高壓電源等核心技術，并具備量產透射電鏡整機產品的能力，正式宣告我國突破透射電鏡這一“卡脖子”技術。

TH—F120“太行”應用案例：小鼠腦切片

事非經過不知難，成如容易卻艱辛。林峻光說，在研制透射電鏡的過程中，團隊幾乎每天都會面臨挑戰。特別是在整機設備的測試中，團隊常常會遇到一些從未見到過的現象以及與預期不符的結果。

“例如，要保持透射電鏡內部的高真空就是一大難點。”林峻光說，透射電鏡以電子作為“光源”，這就需要保證電鏡內的高真空環境，否則電子就會和空氣發生碰撞，照射不到樣品上，“一開始，我們按照一套通行的理論去制作電鏡，但在測試時卻發現真空環境不達標，這意味著實際的組裝過程中產生了偏差，到底哪里出現了問題？我們就集中相關技術背景的同事一起討論，先分析理論是否有問題，再分析不真空的現象是怎么產生，之后回頭排查過程中的每一個步驟，關注每一處細節。找到問題的原因后，我們就系統地去做計劃，怎么去解決和避免不真空，我們采用了非常嚴謹的模式去解決了這個問題。”

林峻光表示，在團隊攻堅的日子里，他最大的收獲正是找到了在儀器研制上攻堅克難的科學方法，“我們從一開始做現象分析、過程分析，再到定位問題、分析問題，研究解決問題的方法，到最后解決問題，這背后正是科學有效工作方法的運用。在這個過程中，我們增強了自己的信心，我們也知道了該用怎樣的方法和流程去突破后續的難題。”

相比于國外透射電鏡，TH-F120有四大優勢，雖是首款

產品，但可謂“入門即高配”。

“優勢一是人機分離，電鏡空間與工作空間分離，減少人為干擾，提升安全性，帶來舒適的使用體驗；優勢二是操作高效方便，各模塊控制高度集成至PC端，全中文軟件交互界面大大提升操作效率；優勢三是配置強，將場發射電子槍、高自動化系統等配置120kV平臺；優勢四是拓展豐富，透射電鏡預設充足的附件加裝接口以及整機升級空間，滿足用戶使用新需求，有效應對多樣的應用場景。”林峻光說。

世上無難事，只要肯攀登。林峻光說，目前TH-F120透射電鏡的產業化進程已經到了量產階段，下一步公司將擴大生產規模，提升產能，同時將持續創新和技術升級，以給用戶帶來更好的體驗，“目前我們的產品已經給很多科研院所試用，也有一些院所將樣品寄給我們，讓我們用透射電鏡拍攝，大家的反饋都是非常正向的。”

林峻光介紹，未來企業將開發200KV、300KV的透射電鏡、冷凍透射電鏡、熱發射電鏡等產品，并在產品的智能自動化方面進一步提升，“我們每研發成功一款產品，公司就安排去對應的名山旅游。我們的終極目標是去珠穆朗瑪峰旅游。”

廣州慧炬科技有限公司專注于研制國產透射電鏡，其研發團隊的組建初心和不斷突破源于中國科學院生物物理研究所和廣州生物島實驗室徐濤院士、孫飛研究員對研制國產高端顯微成像設備的長期探索與不懈追求，兩位科學家繼承與踐行了我國著名生物學家貝時璋院士畢生堅持的通過自主研制高端儀器設備促進科學研究的理念。

在徐濤院士、孫飛研究員的帶領下，研發團隊承擔了多個電鏡相關的科研項目，公司的成立正是得益于研發團隊在這些項目中積累的研發成果。

公司主體依托廣州生物島實驗室，聯合國內領先的科學儀器公司國儀量子，匯聚以曹峰、盧志鋼、姚一帆、劉紀凱為代表的電鏡人才，以突破國產透射電鏡關鍵技術為初心和使命，致力于讓中國科學家用上世界領先的透射電鏡、體驗到專業及時的技術服務。