举“科学之眼” 铸强国之基

同学们，大家好！当我们仰望星空，总会惊叹于“天眼”FAST 捕捉到的遥远星系脉冲，那是人类探索宇宙边界的执着；而当我们低头凝视实验室的操作台，是否想过，另一个同样壮阔的“微观宇宙”，正等待着被发现？就像天眼用巨大的“瞳孔”收纳着百亿光年外的星光，电子显微镜这双“科学之眼”，正以亚纳米级的分辨率，为我们揭开微观世界的神秘面纱——从晶格条纹的有序排列，到纳米颗粒的精巧构造，那些肉眼难见的细节，如同宇宙中的星辰般清晰可辨。正是这双“眼”，让人类得以在微观与宏观的尺度间自由穿梭，在两个“宇宙”中书写探索的传奇。

从1958年第一台国产电子显微镜诞生，从“替代进口”向参与“全球竞争”转型，中国电镜人用双手丈量微观世界的尺度，更用实干诠释了“社会主义是干出来的，新时代是奋斗出来的”深刻内涵。我是来自北京中科科仪股份有限公司的孟祥良。今天，我想以中科科仪一线科研人员的身份，带大家走进这段用奋斗书写的历史。

当共和国的科研版图上还未留下电镜的痕迹时，一群怀揣 “要做自己的电子显微镜”初心的科研工作者，在简陋的实验室里点燃了第一簇星火。这份初心，是面对国外技术封锁时“绝不卡脖子”的倔强，是从零开始绘制图纸时笔尖凝聚的执着，更是在无数次实验失败后依然滚烫的信念。

1956年，王大珩、钱临照等在制定我国《1956～1967年科技发展远景规划纲要》时提出了要研制电子显微镜的想法，并成立了仪器规划小组。当时的“苏联顾问”认为难度太大，断言十二年内中国做不出电子显微镜。

1958年8月19日凌晨2点45分，观测到了一氧化锌烟粒电子显微像；9月终于研制成功我国第一台“自制”的中型电子显微镜DX-100(I)，那是中国电镜第一次“看清”微观世界的样子，分辨率达到10纳米，仅用了72天，开创了中国制造电子显微镜的历史。国庆节那天，这台电镜被送到中国科学院举办的展览会，毛主席参观了展会。

上世纪60年代初，北京科学仪器厂（现北京中科科仪股份有限公司）开始承担了国产电子显微镜的研制及产业化工作。该厂在1975年，成功研制国内首台钨灯丝扫描电子显微镜，分辨率达到了10nm，与国际商品化的产品只相差10年（世界上首台商品化的钨灯丝扫描电镜是1965年推向市场），从此，中国人用上了自己的扫描电子显微镜。至此，中科科仪聚焦于电子显微镜的国产化推广，不断实现技术迭代，推出了一代又一代的产品。

1985年，我国第一台国产化KYKY-1000B扫描电子显微镜研制成功并实现批量生产，通过工程化的开发工作，进一步提升了产品的一致性、稳定性及可靠性，实现了国产扫描电镜的产业化落地，性能达到国际中等水平。随着数字信息技术的不断进步，1989年成功研制出我国首台数字化扫描电镜KYKY-2000型，分辨能力提高至5纳米，具备数字图像处理功能，该成果获1994年中国科学院科技进步二等奖及BCEIA金奖。同年成功研制KYKY-2800型扫描电镜，分辨率实现4.5纳米，并配有多种图像处理及分析功能的数字化扫描电镜KYKY-2800，该电镜荣获了1995年的BCEIA金奖。

2000年，中国科学院北京科学仪器研制中心改制为北京中科科仪技术发展有限责任公司，成为中国科学院首家整体转制企业，逐步确立其核心产品在国内市场的领先地位，发展成为集研发、制造、销售与服务于一体的高新技术企业。2010年，在电子光学镜筒和物镜结构方面实现全面优化，公司成功推出EM-3900系列扫描电镜，锥形物镜技术的实现、精密加工技术的提升，推动分辨率提高至3.0纳米，最大放大倍数达30万倍，分辨率指标达到国际一线水平。

2018年，扫描电镜被科技日报列为国家35项关键“卡脖子”技术之一，其核心技术长期被国外垄断。团队成员秉承我国光学事业奠基人、中国科学院院士王大珩“要做自己的电子显微镜”的理想信念，集智攻关，突破多项关键技术，开发成功国内首创、达到国际同类产品技术水平、具有自主知识产权的肖特基场发射枪扫描电子显微镜，打破国际垄断，使我国自主品牌扫描电镜进入高端市场。

中科科仪电子光学研发团队，在电子光学领域不断深耕细作、承梦前行，于2014年研制出我国第一台场发射枪扫描电子显微镜，突破了多项技术壁垒，其分辨率优于1.5nm，打破了国外的技术和市场垄断，解决了这一“卡脖子”问题，并成功实现产业化，填补了国内空白，推动我国高端电子光学仪器达到国际先进水平。同年12月10日，中科科仪和中国科学院大学联合举办了“我国首台自主研发场发射枪扫描电镜交接仪式”，标志着我国首台自主研发的场发射枪扫描电镜正式交付使用，这是我国电镜发展的一个里程碑。案例：中国科学院大学，利用我们自主生产的场发射枪扫描电镜分析了掺杂碳材料的形貌演化规律，首次发现了碳材料的奇异生长现象（当时，国内外尚未见相应报道）。

团队成员学习调研国内外大量相关设计资料与文献，与科研院所协同创新，开展联合攻关，打破国外技术垄断局面；以“传帮带”形式培养学科复合型研发人才，解决人才短缺问题；克服经验不足的困难，发扬斗争精神，出现问题就追根溯源，试验失败就改进再来，大胆尝试、不眠不休，只为追求国产扫描电镜的突破发展。

正是怀着这样一份赤诚之心，团队成员瞄准科学前沿，掌握了电子光学理论仿真计算及核心设计方法，解决了微弱信号探测、低像差成像透镜、高分辨电子光学成像等一系列重大技术难题，并在高亮度及高稳定度电子枪、浸没式物镜等关键部件的研制方面不断取得新的突破，持续引领国产扫描电镜等电子光学类科学仪器的创新发展趋势。

成功总是眷顾于那些敢于直面挑战、从不言弃的拼搏者。通向成功的路总是充满曲折和荆棘。在产品研制过程中有过这么几段让人难以忘怀的经历。

我想分享一段在攻克高压打火的经历，为了实现高的分辨率指标，电子显微镜往往要在几千伏到几万伏的高压状态下工作。这就需要保证在高压工作状态下，电子枪部分不能有打火、爬电等现象，以确保仪器的正常工作。而场发射扫描电镜由于电子枪的特殊性，如何解决打火问题是非常关键的。由于在这方面的经验不足，在调试过程中这个问题始终解决不了，我和几位老师傅，连着1个月都在折腾这个事情，总是电压一超过20KV（2万伏）电子枪就会打火，噼里啪啦，大家可以想象，一个问题，折腾了1个月，大家都到了崩溃的边缘，几乎失去了信心。当时我提出，咱们在工艺上突破一下，先不管它三七二十一，大胆的进行了尝试，最后终于攻克了这一难题。坚持+敢于突破=成功。

第二个想分享的是关于分辨率图像拍摄的经历。要拍摄到1纳米的分辨率图像，对环境的要求非常高。比如来自环境的振动、磁场的干扰等等，这些都会对分辨率指标的实现造成影响。当时我们的实验室比较靠近成府路，大家都知道，成府路的车辆来往比较多，特别是大型公交的行驶，都会产生较大的振动，导致分辨率难以拍摄。白天总是无法消除振动的干扰。那怎么办？老师傅们提出，那就在夜间拍摄。于是，我们在晚上九点以后开始尝试分辨率的拍摄，有时甚至加班到凌晨两三点钟。一边努力实现分辨率的拍摄，一边进行排查影响分辨率的因素。这种状态下工作了两个月，最终成功实现了验收指标。执着+敢于牺牲=成功。

让研发创新成果从实验室走向市场，不仅需要“从0到1”的科研努力，更需要“从1到100”的久久为功。为了进一步打造场枪电镜的市场竞争力，提高国产高端科学仪器的竞争优势，真正实现“从0到100”的全过程创新突破，团队成员在科技成果产业化过程中，坚持需求牵引、价值导向，从补短板到锻长板，从破堵点到清盲点，开发精密加工及热处理工艺，解决整机稳定性和一致性难题，持续提升仪器性能；采用先进的信号探测及处理技术，不断提升信号采集质量及效率；通过引入深度学习等先进的AI算法，不断提升成像质量。

科技创新，贵在接力。历经六十余年的传承与积累，中科科仪新一代的电镜人学习传承王大珩、黄兰友等老一辈科学家不畏艰难、无私奉献的精神，始终秉承“敢于创新、敢啃硬骨头”的工作作风。“挺膺担当、踔厉奋发、集智攻关，坚决打赢尖端科学仪器自主可控攻坚战”，大家始终牢记誓言，实干笃行，不断突破关键核心技术，引领电子光学领域高质量发展，为国产高端科学仪器发展贡献青春力量。

同学们，你们这一代身处的时代，比我们当年更广阔，也更具挑战。你们站在比我们更高的起点上，面前的“微观世界”更广阔，肩上的责任也更重。无论是搞科研、做工程，还是投身任何行业，请记住：社会主义的高楼，是一砖一瓦砌起来的；科技强国的梦想，是一步一个脚印干出来的。微观世界，中国能见；强国之路，我们来干！