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浙大桌面式极紫外光显微镜：把 “国家级大装置” 搬进普通实验室
2026年05月21日 13:48:39
来源：化工仪器网 点击量：3909
浙大团队攻克极紫外光学小型化难题，将原本依赖大型同步辐射光源的显微技术浓缩为桌面级设备。该显微镜采用无透镜计算成像，分辨率达25纳米，可实现无标记材料识别与相位信息获取，能满足材料、芯片、生物等领域的纳米级无损检测需求，大幅降低尖端微观表征门槛。
近日，浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室、浙江大学杭州国际科创中心极端光学技术与仪器研究院联合研发的桌面式高分辨极紫外光显微镜正式亮相。这台占地仅约 5 平方米的设备，集成极紫外光源、光束滤波、能量检测、衍射成像与光谱诊断等核心模块，成功将原本依赖同步辐射光源的尖端显微技术，浓缩至普通实验室可 “即插即用” 的桌面级系统，标志着我国在极紫外光学、精密加工领域跻身国际领先行列。
探索微观世界的核心痛点，长期受制于传统技术局限：传统光学显微镜受衍射极限限制，无法看清纳米级细节；电子显微镜仅能观测样品表面，且需高真空环境与复杂前处理；X 射线显微镜虽能透视内部，但高清成像依赖占地数足球场、耗资数十亿元的同步辐射大科学装置，国内稀缺且使用门槛极高。针对这一困境，浙大团队历时数年攻关，融合高次谐波产生(HHG)技术与叠层衍射成像算法，研发出这套无需大型光源、无需成像透镜的新型显微设备，打破了尖端微观表征对国家级大装置的依赖。
该显微镜核心采用叠层衍射成像无透镜计算成像技术，通过极紫外光照射样品获取衍射图样，再经相位恢复算法重构高清图像，不仅规避了极紫外透镜制造的世界级难题，更让分辨率仅取决于光波长与探测数值孔径。性能测试显示，设备在极紫外波段实现优于 25 纳米的稳定高分辨率成像，较头发丝细 3000 多倍，逼近理论极限，达国内最高水准(国际最高水准为 12.6 纳米)；同时具备材料特异性识别能力，利用极紫外光与元素内层电子能级的相互作用，无需标记染色即可区分硅、金属、生物组织等不同成分，同步完成结构成像与化学成分分析；此外，设备可同步获取样品吸收图像与相位信息，精准还原纳米级深度 / 高度数据，为微纳结构缺陷检测与三维表征提供关键支撑。
作为高度集成的 “交钥匙” 系统，该显微镜光路兼容透射与反射成像模式，结构简洁、部署灵活，彻底改变传统短波成像技术只能依托大科学装置的现状。在应用层面，其可高效赋能材料科学、芯片制造、生物医学等关键领域：在材料研究中，可精准分析材料界面、掺杂分布与薄膜厚度，实时观测锂电池电极材料充放电过程的微观演化；在芯片检测领域，可对极紫外光刻掩模版进行无损检测，精准识别纳米级缺陷，直接助力芯片良率提升；在生物医学领域，对碳、氮、氧等轻元素高度敏感，可在 “水窗波段” 无需染色直接观测细胞内部结构，为病毒入侵机制、药物作用机理等研究提供全新观测手段。
此次桌面式极紫外光显微镜的成功研发，是我国高端科学仪器自主创新的里程碑式成果，不仅攻克了极紫外光学系统小型化、无透镜计算成像等关键核心技术，更为我国在量子材料、先进半导体、生物医药等前沿领域的研究提供了自主可控的高端表征设备支撑。未来，随着技术持续迭代与推广应用，该设备有望进一步降低尖端微观检测门槛，加速我国在极紫外光学与高端科学仪器领域的国产化替代进程，为新质生产力培育与高质量发展注入强劲科技动力。
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