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03-17

电子显微镜用新算法可以看到新的“隐藏世界”!

康乃尔大学工程师团队开发了一种新技术,强大到将当今先进电子显微镜的分辨率再提高2倍,可在三个维度下直接观察单个原子并得到清晰图像,模糊的原因仅来自原子自身运动。该技术对于成像半导体、催化剂等材料连接边界处的原子将特别有用。  用电子显微技术重建了原钪酸镨(PrScO3)晶体,放大了1亿倍。  现在已经有越来越多的智能手机或望远镜都配备有高分辨率相机,可以放大到甚至让你看见月球的表面,然而这些都无法与康乃尔大学工程学教授DavidMuller团队所研发的电子显微镜像素阵列探测器(EMPAD)相提并论。  2018年的时候,团队制造了这款高性能显微镜EMPAD并结合ptychography算法,直接让电子显微镜的分辨率提高3倍拿下金氏世界纪录,可测量至0.039纳米。当时的研究人员之一SolGruner开玩笑说,他总以为要在5分钟内吃掉40个汉堡、或是靠一只脚连续站立几天才能进入金氏世界纪录,没想到是借着看到几个原子拿到了入场门票。    物理学教授左索尔·格伦纳(SolGruner)和应用工程物理教授和工程物理教授大卫·穆勒(DavidMuller)  现在,该团队结合一种更复杂的3D重建算法并扫描PrScO3(praseodymiumorthoscandate)晶体,将电子显微镜分辨率的世界纪录再提高2倍,精度高到可以看见单个原子和分子中的化学键,造成模糊的原因只剩下原子晶格自身热振动。  过去任何尝试对单个原子进行成像的实验多半拿出的是模糊图像,就像戴着一副不合度数的眼镜看世界,但现在团队技术已然准确到可在三个维度上定位单个原子,还能检测样品中的杂质,以及对它们及其振动进行成像。对于行业来说,这在评估用于量子计算机的半导体,催化剂和敏感的量子材料的质量时特别有用。  此外,当年团队只能成像仅几个原子厚的极薄材料样品,但新技术可成像更厚材料样品(虽然再厚下去的话还是会失败,因电子以无解的方式散射),除了对半导体、催化剂等材料连接边界处的原子成像有所帮助外,也能改善当今医学成像,拍出更清晰的较厚生物组织、大脑突触连接等。  虽然要得到这种高精度图像的过程依然相当耗时,但可以使用功能更强大的电脑并结合新的计算方法来提高效率。
03-17

分辨率提升两倍——显微镜领域新突破

在2500年前,希腊哲学家们曾对物质的组成问题争论不休。到了200年前,化学家们才在理论上发现了亚原子尺度上的结构。为了看到亚原子细微的结构,科学家也在不断努力。  从16世纪的光学显微镜发明以来,20世纪初的电子显微镜突破了光学显微镜固有的衍射(大约200纳米)。其能够轻易分辨出单个原子,但对于亚原子尺度的世界,这个分辨率还远远不够。  2018年,康奈尔大学应用与工程物理系(AEP)教授DavidMuller与物理教授SolGruner、VeitElser合作,开发出了当时世界上具有高成像分辨率的的电子显微镜像素阵列探测器(EMPAD)。    电子显微镜之所以能够获得远高于光学显微镜的分辨率,是因为其电子波长远小于可见光的波长,但是电子显微镜的透镜却没有这种相称的精度。更为遗憾的是,电子显微镜的分辨率很大程度上取决于透镜的数值孔径。  在传统相机中,数值孔径是“f值”(光圈值)的倒数,所以“f值”越小,分辨率会越高。一般而言,一台好相机的“f值”大约稍小于2,而电子显微镜的“f值”大约在100左右。利用像差矫正器能将这个值降低到40左右,然而这远远不够。  电子显微镜的透镜存在一个固有的缺陷称为像差,多年以来科学家一直在研究各种各样的像差校正器,就像给显微镜配一副眼镜,希望能够消除这种像差。然而,像差校正器的作用始终有限。为了校正多重像差,必须使用一系列的校正单元,就像在眼镜上套眼镜再套眼镜一样,这就让整个仪器变的臃肿、笨拙。  电子显微镜分辨率的前世界纪录——亚埃级分辨率,其是在利用像差校正透镜以及300keV(30万电子伏)超高电子束能量下获得的。原子键的长度大约在一到两个埃左右,所以亚埃级分辨率能够使科学家轻松的分辨单个原子的图像。    而利用EMPAD探测器,Muller团队以单原子层厚度的单层二硫化钼为观测样本,在不使用像差校正器的情况下,获得了电子显微镜成像分辨率的新世界纪录——0.39埃,这一突破打破了从前的分辨率纪录。但由于技术原因,该机器只对几个原子厚的超薄样品起作用。  时隔三年,近日,康奈尔大学研究团队又研发了一种新的电子显微镜像素阵列检测器,其使用更精细的三维重建算法将他们2018年的记录提高了2倍。该显微镜分辨率十分精细,模糊就是来自样品本身的原子的热抖动。从某种意义上来说,新的显微镜又创造了一个新的记录。  该显微镜解决了光束在样品研究中的多重散射问题,未来,有望为科学家们更精细化的事物研究开辟新的可能性。
03-17

显微镜下手术解决腰椎痛苦

腿痛,是腰椎间盘突出早期的症状,不少人却往往忽视了在疾病早期选择合适的治疗手段。随着病情的发展,慢慢疼痛会逐步延伸到腰腿疼、腰部活动受限,影响到正常生活后,不少人才不得不四处求医。68岁的罗先生,年轻时在工厂工作,作为一名钳工,他经常弯腰工作,一干就是好几个小时。“年轻时候不觉得,可是近些年来,腰疼的毛病就一直纠缠着我了,虽然不是特别剧烈,可老是反反复复的。”罗先生也到多家医院进行过检查,确诊为腰椎间盘突出、腰椎管狭窄,“虽然痛苦,但我也不想手术,就选择保守治疗,病情时好时坏的。”他说。近一年来,罗先生感觉症状加重了很多,整个右腿经常觉得疼痛麻木,疼得晚上睡不好觉,走起路来有些间歇性跛行,一次行走连50米也走不到,“双脚觉得踩在棉花上,休息后能稍好点。”这严重影响罗先生的正常生活,于是在家人的陪伴下来到海慈医疗集团脊柱外科就诊。  接诊的是海慈医疗集团骨伤诊疗中心、脊柱外科主任杨希重,他告诉罗先生,现在的治疗方式已经不是他想像中的传统手术,“传统腰椎管狭窄手术需要在病人的背部做较大的手术切口,将椎旁肌进行剥离和牵拉,将相应节段椎板和棘突复合体进行切除,并且会对神经根造成牵拉影响,增加受损率,术后会导致患者出现顽固性腰背疼痛、腰椎失稳等情况。”杨希重介绍说,现在采用微创手术,具有切口小、出血少、损伤小、恢复快、价格经济等特点。  经过详细术前检查,杨希重为罗先生制定了微创手术方案,并成功开展了腰椎后路减压微创通道下经椎间孔腰椎椎体间融合术,解除了腰椎管狭窄的痛苦。整个手术中,杨希重在显微镜下,手术通道直径仅一元硬币大小,完成复杂的减压,对肌肉破坏非常小。“手术后第二天,我就可以戴着护腰下床活动了。”罗先生说。据介绍,微创手术安全高效,使得高龄老人可以耐受手术,术后卧床时间短,也有效避免了卧床并发症对患者的威胁,杨希重主任医师曾为80多岁的高龄患者实施微创治疗,术后生活质量一直良好。“由于人口老龄化、运动减少、骨质疏松等因素,腰椎间盘突出及腰椎管狭窄患者逐年增多。”  杨希重提醒,腰椎间盘突出症的主要表现是腰痛、下肢放射痛、伴下肢麻木,部分患者下肢活动障碍,主要以劳累和慢性劳损有关,症状严重时,建议及时手术治疗。
06-05

2020国定假日【端午节】放假通知

至尊敬的各位客户:依据国务院办公厅假期安排,结合公司实际情况,现将2020年端午节放假安排通知如下:一、 放假时间: 6月25日(周四)——6月27日(周六),共3天。二、调休时间:6月28日(周日)上班二、 上班时间:6月29日(周一)正常上班。放假期间车间不安排生产与发货,假期给各位客户朋友带来不便,敬请谅解。业务致电400-090-1895。温馨提示:假期期间注意安全,减少外出,外出佩戴口罩,做好防护,避免参加聚会和集体活动,度过一个文明,平安的节日假期。感谢广大客户对我们的支持与合作。谢谢!
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