揭榜挂帅 | 未来产业创新任务——高分辨透射电子显微镜

未来产业创新任务，聚焦三大领域

2025年是“十四五”规划收官之年，也是谋划“十五五”规划之年。新年伊始，各级政府陆续发布相关规划，部署2025年重点任务。 

近日，工业和信息化部正式印发通知，宣布启动2025年未来产业创新任务揭榜挂帅工作，旨在通过这一举措推动量子科技、原子级制造和清洁氢三大未来产业的创新发展。此次行动将深入挖掘和培育一批掌握关键核心技术、具备较强创新能力的优势单位，加速新技术、新产品的落地应用，为新型工业化进程注入强劲动力。

根据通知要求，工业和信息化部将面向量子科技、原子级制造、清洁氢三个关键领域，布局一批核心基础、重点产品、公共支撑和示范应用创新任务。这些任务旨在突破一批标志性技术产品，推动相关产业从理论研究向实际应用转化，形成具有市场竞争力的新产品和解决方案。

原子级制造——高分辨透射电子显微镜

原子级制造是制造业转型升级的重要方向之一。通过精确控制原子和分子的排列组合，可以实现材料性能的革命性提升和制造过程的智能化升级。工信部将布局一批原子级制造创新任务，推动我国在纳米材料、微纳器件等领域取得关键进展，提升我国制造业的整体竞争力。

此次围绕原子级制造工艺仿真、原子级加工、构筑和检测等4大方向，部署了19项揭榜任务，预期产出高效团簇离子束原子级抛光装备、200—300kV场发射透射电镜等系列加工、检测装备，原子级金属粉体、原子级精度X射线反射镜等系列产品。其中，原子级制造的核心工具之一——高分辨率透射电子显微镜，作为公共支撑技术项目位列其中。

工信部原子级制造揭榜挂帅任务榜单——高分辨率透射电子显微镜

来源：工信部

产业技术背景

电子显微镜是一种利用电子束代替光线进行成像的显微镜，是现代科学技术中不可缺少的重要工具。电子显微镜按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等。其中，透射式电子显微镜是观测物质超微结构的利器，其分辨能力可达原子级别。

电子显微镜的核心器件包括电子枪/电子源、高压电源、电子信号探测与成像系统等。电子显微镜的设计与制造涉及复杂的电子光学技术，其技术门槛高、研制难度大。据发改委统计的2016年~2019年国内200万元以上科学仪器的采购数据，在电子显微镜领域，国产化率仅为4.42%。其中高端的电镜设备，如透射电镜具有极高的行业垄断性与技术门槛，目前全球透射电镜市场份额主要由美国和日本的企业占据。

电子显微镜的结构

来源：《2024电子束技术产业化调研报告》

国内进展

作为科技创新的必要基础和重要成果，科学仪器的“高端化”、“国产化”与“自主可控”，已经成为我国科技行业发展的原动力。近年来，中央政府高度重视国产科学仪器发展，先后出台多项政策支持国产科学仪器发展。电子显微镜领域，不少科研团队和企业开展技术攻关，在核心零部件研发、整机制造、产品商业化方面取得突破。

微纳电子束产业链

来源：《2024电子束技术产业化调研报告》

l博众仪器自主研发200kV透射电子显微镜，及高压电源、电子枪/电子源等核心器件

2023年12月中国电子报、电子信息产业网报道，由苏州博众仪器科技有限公司（简称博众仪器）自主研发的200kV透射电子显微镜BZ-F200已经进入了小批试产阶段，这标志着国产首台200kV透射电子显微镜取得重大突破。

2024年7月，博众仪器宣布成功研发出国际领先水平的热场发射电子源。该产品针尖曲率半径可精准控制在400～900nm之间，角电流密度达200～500uA/Sr，在200kV高压下，其亮度可达6.5×10^8～1.5×10^9A/(c㎡ ·Sr)，在1700～1850K的温度环境下稳定工作。同年9月，博众仪器公司推出两款新产品：“200kV超高稳定度直流高压电源”和“15A高稳定度恒流源”。高压电源稳定度优于10ppm，恒流源稳定度同样在10ppm，适用于电子束相关设备。

 博众仪器发布的电子源、电子加速陶瓷管、200kV热发射电子枪、超高稳定度高压电源

来源：博众仪器 

l场发射透射电子显微镜TH-F120

2024年1月20日，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。据报道，该透射电镜由生物岛实验室领衔研制，拥有自主知识产权。此次推出的首款透射电镜新品TH-F120， 拥有自主研制的高亮度场发射电子枪，匹配自主研制的电磁透镜系统，高稳定性低纹波高压电源、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。

太行TH-F120产品参数

来源：广州慧炬科技有限公司官网

 展望

此次揭榜任务为技术攻关指明了方向——高分辨透射电子显微镜的具体技术参数，包括200-300kV高压电子枪发和低纹波高压电源、加速电压30-200/300kV连续可调；信息分辨率优于1.4Å，点分辨率优于3Å——均是国际先进技术水平。这些技术攻关和技术商业化，难度大、成本高，需要多方协同创新，发挥规模经济优势，共同攻克。期待业界共同努力，早日实现技术突破和产品量产。