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(gè)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(yùn)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(gè)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(jìn)的分析顯微鏡。今天，用戶可使用不同的機(jī)器和幫助解釋圖像和分析數(shù)據(jù)的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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?jǐn)?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(gè)用戶。除為訪問研究人員提供有價(jià)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(gè)獨(dú)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(lì)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)陣像信息的量化：局部點(diǎn)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(jìn)步

　材料微表征的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)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(xiàng)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(jìn)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(gè)納米尺度結(jié)構(gòu)的動力學(xué)提供了前所未有的機(jī)遇。可以預(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(dá)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(shí)際費(fèi)用超過個(gè)別，甚至幾個(gè)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(gè)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(bào)告了TEAM項(xiàng)目。該項(xiàng)目由一個(gè)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(jìn)行的。其要點(diǎn)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(jìn)許多跨學(xué)科的實(shí)驗(yàn)將產(chǎn)生廣泛的影響。

　　這次討論會突出了幾個(gè)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(rèn)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(jì)有幾個(gè)新穎的概念和技術(shù)，按4個(gè)分會就校正器、探測器、載物臺X射線斷層照相進(jìn)行了討論。初步計(jì)算和模型顯示，所提出的儀器的特點(diǎn)不存在根本的障礙。特別是，已經(jīng)有了一個(gè)色誤差校正圖象形成透鏡的似乎合理的設(shè)計(jì)。TEAM其他的技術(shù)挑戰(zhàn)包括一個(gè)新的帶有改進(jìn)單色性的電子槍設(shè)計(jì)、一個(gè)完全重新設(shè)計(jì)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(dá)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)