概  況

　　國家電子顯微中心（National Center for Electron Microscopy，簡稱NCEM）是美國能源部的一個用戶設(shè)施，為科研人員提供用于電子束微表征材料的主要資源。該中心位于加州伯克利市加州大學(xué)伯克利校園東部，作為LBNL的一部分運行。它成立于1983年，有兩臺高壓電子顯微鏡，一臺是100萬瓦的原子分辨顯微鏡，一臺是150萬瓦的高壓電子顯微鏡，各放在一個三層樓高的地窖內(nèi)。最近幾年來，增加了幾臺其他的儀器，最近新增加了兩臺場發(fā)射儀器，即1埃顯微鏡和一臺先進的分析顯微鏡。今天，用戶可使用不同的機器和幫助解釋圖像和分析數(shù)據(jù)的先進的計算機設(shè)施。外部指導(dǎo)委員會公平地評審了建議書后，用戶即可無償使用中心的所有設(shè)施。自建立以來，該中心在支持數(shù)千名國內(nèi)外的訪問科學(xué)家所開展的重要研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

　　訪問研究人員和中心的設(shè)施由LBNL的科技人員給予支持。中心每年接待來自國內(nèi)外100多個用戶。除為訪問研究人員提供有價值的指導(dǎo)外，國家電子顯微中心的著名科學(xué)家積極從事他們自己的專門研究。該中心由一個獨立的指導(dǎo)委員會以顧問的身份加以管理，該委員會對提出的所有主要的研究具有最后批準(zhǔn)權(quán)。

　　中心大力鼓勵感興趣的研究人員通過提交正式建議書來開發(fā)這一設(shè)施的巨大能力。 

　國家電子顯微中心所做的主要研究

　原子水平表征先進鋁合金

　毫微米尺寸“坩堝”中熔化觀測

　高能電子衍射揭示金屬和合金中的結(jié)合

　輕元素原子成像：鎵氮化物中的氮

　自旋極化低能電子顯微鏡使磁性表面結(jié)構(gòu)自旋極化成像

　帶亞埃信息的點陣像

　電荷載體的性質(zhì)和鈣鈦礦亞錳酸鹽中“巨大”磁致電阻的起因

　高傾斜顯微原子分辨率的3維結(jié)構(gòu)

　點陣像信息的量化：局部點陣參數(shù)和化學(xué)組成

　磁的各向異性和它的微結(jié)構(gòu)起源：電子-光學(xué)表征的進步

　材料微表征的遠距離實時合作

　鉆石-六角形硅的起因

　國家電子顯微中心研究表征鑭-土絡(luò)合物

　碳納米繩的擾度

　高分辨率繪制BaTiO3的鐵氧極化

　困惑的多晶體薄膜的生長、形態(tài)和對稱

　　顯微鏡和裝置

　　透射電子誤差校正顯微鏡（TEAM）項目　　　　　　　　　

　　率先開發(fā)誤差校正電子光學(xué)儀器已經(jīng)為利用先進的透射電子顯微鏡直接觀測原子尺度的序列、電子結(jié)構(gòu)和單個納米尺度結(jié)構(gòu)的動力學(xué)提供了前所未有的機遇?？梢灶A(yù)見，未來幾年內(nèi)，可以建造顯示具有單原子探測靈敏度分辨率達到亞埃和能量分辨率的誤差校正電子顯微鏡。

　　開發(fā)和維修這樣的誤差校正電子顯微鏡的實際費用超過個別，甚至幾個大學(xué)中心的能力。能源部電子束流微表征中心建議領(lǐng)導(dǎo)部署開發(fā)用戶設(shè)施中的誤差校正電子顯微鏡，并提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施，以便使該儀器廣泛為科學(xué)用戶界所用。

　　過去幾年來，能源部支持的5個電子束流顯微中心（位于ANL、BNL、LBNL、ORNL和FSMRL）曾從事開發(fā)下一代透射電子誤差校正顯微鏡（TEAM）。有關(guān)TEAM討論會先后于2000年7月在ANL和2002年7月在LBNL召開。2002年10月和2003年2月，分別向基礎(chǔ)能源科學(xué)局和外部評審委員會報告了TEAM項目。該項目由一個科學(xué)咨詢委員會加以指導(dǎo)。

　　第三次TEAM討論會是在2003年8月8日于San Antonio召開的美國顯微學(xué)會年會上進行的。其要點如下：

　　這次討論會討論了開發(fā)透射電子誤差校正顯微鏡的科學(xué)挑戰(zhàn)和采用的技術(shù)。TEAM 是通過電子散射表征凝聚態(tài)物質(zhì)的一種新的革命性的儀器，通過促進許多跨學(xué)科的實驗將產(chǎn)生廣泛的影響。

　　這次討論會突出了幾個特殊的科學(xué)挑戰(zhàn)，從納米材料的大小依賴行為到超導(dǎo)體中氧的原子水平成像，到聚合物和大分子的表征。誤差校正被認為是應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵因素。

　　所提出的TEAM儀器的設(shè)計有幾個新穎的概念和技術(shù)，按4個分會就校正器、探測器、載物臺X射線斷層照相進行了討論。初步計算和模型顯示，所提出的儀器的特點不存在根本的障礙。特別是，已經(jīng)有了一個色誤差校正圖象形成透鏡的似乎合理的設(shè)計。TEAM其他的技術(shù)挑戰(zhàn)包括一個新的帶有改進單色性的電子槍設(shè)計、一個完全重新設(shè)計的樣品載物臺、新穎的主要電子和光譜探測器，以及開發(fā)X射線斷層照相成像的新技術(shù)。

　　會議建議繼續(xù)探討達到TEAM目標(biāo)的不同的途徑，在電子束流微表征中，應(yīng)繼續(xù)優(yōu)先考慮合成、利用和現(xiàn)場修改樣品的能力。

　　高能所科研處制作 內(nèi)容由侯儒成譯自LBNL網(wǎng)