TH-F120 （中国首台国产场发射透射电镜）

简介

2016年，中国科学院院士、生物岛实验室主任徐涛联合中国科学院生物物理研究所研究员孙飞启动透射电镜有关研究，并于2020年在生物岛实验室组建起一支体系完整的透射电镜研制工程技术团队。2024年1月20日，拥有自主知识产权的首台国产场发射透射电子显微镜在广州发布。

TH-F120拥有透射电镜所用的场发射电子枪、高压电源、电子探测相机等核心技术，并具备量产透射电镜整机产品的能力，其亮相标志着中国打破了国外在透射电镜技术领域的垄断和中国透射电镜长期全部依赖进口的局面，大幅提升了国产化水平，为中国在材料科学、生命科学、半导体工业等前沿科学及工业领域的高质量发展提供有力支撑。

研发背景

外国品牌垄断

透射电镜具有极高的行业垄断性与技术门槛，美国的赛默飞世尔（Thermo fisher）等知名世界品牌企业占据着全球透射电镜市场的主要份额。此前，中国透射电镜100%依赖进口，国产化尚属空白。2022年，中国进口透射电镜约300台，进口总额超30亿元，预计2022年至2028年期间，年复合增长率超5.8%。

中国团队联合

生物岛实验室是广东省首批省实验室之一。广州市专门成立了领导小组，指导确定实验室的发展方向以及服务保障措施，提供了超过2.2万平方米的科研办公场地，专门出台一系列创新服务保障政策，支持生物岛实验室建设发展。自成立至今，生物岛实验室优化整合力量，加快成果转化、产业孵化和创新体系建设，不断培养高价值专利，与本地头部企业共建联合实验室、技术产业转化中心，累计孵化企业12家。

研发历程

2016年，由生物岛实验室徐涛院士、孙飞研究员联合中国科学院生物物理所启动透射电镜有关研究，并于2020年在生物岛实验室组建一支体系完整的透射电镜研制工程技术团队。在国家自然科学基金委、科技部、广东省科技厅、广州市科技局的大力支持下，120千伏场发射电子枪、120千伏低纹波高压电源、400万像素和1600万像素棱镜耦合CMOS电子探测相机、100万杂合像素直接电子探测相机等透射电镜核心关键部件相继研制成功。为了进一步推动透射电镜的产业化，生物岛实验室与国内领先的科学仪器公司国仪量子联合成立广州慧炬科技有限公司，致力于透射电镜技术的商业化应用。

2024年1月20日，中国首台国产商业场发射透射电子显微镜TH-F120在广州市黄埔区正式发布。

命名由来

TH-F120，取名源自中华名山“太行”，寓意它将如太行山一样成为中国透射电镜产业的脊梁。

产品性能

TH-F120拥有自主研制的高亮度场发射电子枪，相比于同级进口产品的热发射电子枪，亮度更高，发射稳定性和相干性更优，匹配自主研制的电磁透镜系统，针对120kV成像平台特别优化电子光学设计，可为用户带来更佳的图像衬度和分辨率。自主研制的高稳定性低纹波高压电源，实现了高压自动控制，保证电子枪稳定发射。同时，标配自主研制的高像素CMOS相机，在低电子剂量的工况下仍可呈现丰富的样品细节。

TH-F120利用被加速到120千电子伏特的高能电子与被观测样品中的原子发生相互作用，检测透射电子携带的样品信号转化为显微放大的图像，可以用来观察材料样品中的原子排列结构、细胞组织样品的精细超微结构、病毒和生物大分子复合体的精细结构，是科学家研究微观世界的重要仪器。

TH-F120以人机分离为设计理念，匹配高度自动化的控制系统，使图像采集工作更加舒适高效；并预设充足的拓展接口和整机升级空间，满足用户需求迭代，有效延长整机使用年限。

研发意义

TH-F120的发布标志着中国已掌握透射电镜用的场发射电子枪等核心技术，并具备量产透射电镜整机产品的能力，为中国在材料科学、生命科学、半导体工业等前沿科学及工业领域的高质量发展提供有力支撑。