当前课程知识点：光电仪器设计 > 第6章 显微镜 > 访谈 显微镜最新发展趋势 > 访谈 显微镜最新发展趋势
大家好
我们今天的访谈中请到的是
布鲁克公司中国分公司
纳米表面部门的大中华区销售总监
邹海涛先生
邹先生 您好
能不能首先请您简单地谈一下
您在布鲁克公司从事的是怎样的一份事业
布鲁克公司是一家美国上市公司
它在纳斯达克上市
目前应该说 从测试仪器这个角度来说
排在世界的前十位
布鲁克公司它主要是在科学领域
包括工业加工领域的
一些精密的测量 分析 检验工具
其中很重要的一块就是我们这个部门
我们叫布鲁克纳米表面仪器部
它的显微镜的技术
显微镜技术主要有三大类
光学显微镜
电子显微镜 还有扫描探针显微镜
我们这一块有光学显微镜
有三维光学显微镜
超高分辨率显微镜
还有扫描探针显微镜
它也分为扫描隧道
原子力
再加上我们的近场光学显微镜
这是我们布鲁克这块服务的行业
那我们看到显微镜技术
在您从事的行业里面
无论是科学研发也好
还是在产品方面也好
都是起到非常重要的一个作用的
那您对显微镜技术相信已经是非常熟悉了
那能不能给我们介绍一下
进入现代以来
尤其是到了二十一世纪以来
我们显微镜技术
有哪些里程碑式的
突破式的这样的一些进展呢
可以 显微镜技术非常重要
大家看到一个未知的世界
通过各种显微的手段
都想再提高一个最基本的
一个是分辨率的提高
从几百纳米到几十纳米
甚至到零点几纳米的最新技术都有出现
那么另外一块就是从二维的显微
能够看到一个三维的形貌结构
这是两大块
那么显微技术在近期的一些突破
比如说我们看到了超高分辨的技术
突破了光学衍射的极限
能够达到几十纳米的分辨率
这是一个里程碑式的
而且同时三位科学家应该在2014年
拿到了诺贝尔化学奖
为了表彰他们在这个领域的突出贡献
那么布鲁克公司现在已经也有一款这样的产品
在市场上开始销售
超高分辨
另外一块就是三维的技术
我们有一个白光干涉仪
它的Z方向（高度方向）
也能够达到0.1个纳米
是一个三维显微镜技术
后面可能会介绍
三维显微镜技术这一块的一些进展
那么z方向它的分辨率也达到0.1个纳米
那您刚才提到
我们新型的显微技术的发展趋势
主要是两个方面
第一个方面是越来越高的分辨率
我们甚至能够突破衍射极限
达到纳米量级的一个分辨率
另外一个方面是从二维的探测
到了我们三维的探测
那这些新型的显微技术
在您所从事的行业里面
有一些什么典型的应用呢
可以 我可以举一个大家比较熟悉的
实际上跟我们的生活日常
非常相关的一个
智能手机这个领域的应用
我们大家都知道苹果公司
它每年都有很多新的产品的推出
那么在iphone6它的产品上
在它的研发领域就用到了一些
三维光学显微镜技术
那么近期
我们和它的一个主要供应商
台湾的一家知名企业
在合作iphone7的项目中
他们在龙潭新建一个工厂
那么我们在这个项目中
有幸参与了一些检测
质量控制方面的设备供应
那么根据他们的要求
我们提供了
在线的三维形貌测量仪
实际上就是三维形貌显微镜
那么他们需要z方向达到
小于2个纳米的测试精度
高度上2个纳米测试精度的
而且要很好的稳定性的
在线式的光学显微镜技术
那么我们公司的白光干涉仪
和他们的龙潭厂的合作
也已经开始交付使用
未来我相信 在今年大概九十月份
推出iphone7的时候
那这个产品应该还是值得期待的
因为它的先进封装技术上面
确实用到了世界上最先进的
这些加工的 包括检测的设备
您刚才给我们提到在工业领域
其实就是
我们平时生活中要用到的苹果手机
在它的制造的过程中
我们的显微镜
起到了非常重要的一个作用
那除了像这样的工业应用
比如说在科学研究的领域
在国际高精尖的科学研究的这样的一个方向上
我知道我们的显微镜
也是起到非常重要一个作用的
比如说我就知道
石墨烯的发展过程中
显微镜起到的作用就是非常非常的重要的
那么这一块您可不可以跟我们分享一下
相关的一些小故事呢
石墨烯是一个新材料
实际上它不是发明
是发现它
人们发现石墨烯
也是通过比较偶然的情况下发现的
那么这个新材料
它有非常广阔的应用
因为它是一个单原子层的材料
它的强度 导电性 韧性都非常强
那么石墨烯这个材料的发现
实际上就是我们显微镜技术的发展
才发现了它
之前我们说石墨烯单原子层
因为没有光学显微镜还能够分辨到它
所以有了扫描探针显微镜
也叫原子力显微镜这个技术
它通过一个微小的探针
在样品表面进行扫描
能够测出了单原子层的高度
它的分辨率可以到单原子层高度
所以又发现了这样的一个结构
那么石墨烯发现了之后
科学家都很兴奋
因为这种是一个新的材料
可能它的应用
包括将来的超级计算机
包括智能化的一些设备
包括我们说的这些显示屏
可能说这种透明的显示屏
也就是说科幻片里面这种
你可以看到整个透明的显示屏
你也看不到东西
但是有一些显示的东西在上面
所以这些方面都是石墨烯为大家将来
可能提供一个材料
来替代现有的
半导体材料上面的硅材料
那么石墨烯我们国内现在
国内很多的科学家也都在研究
国家也很重视
我们的习主席在参观
在英国访问期间就
参观了英国曼彻斯特大学的
国家石墨烯研究中心
在电视上我们也很幸运地看到了
布鲁克的一个最新型号的Fastscan原子力显微镜
在这个曼彻斯特的实验中心使用
从您刚才的介绍当中
我们了解到了无论是在工业方面也好
还是在尖端的科学研究领域也好
我们的显微镜技术
真的都是起到了非常重要的作用
那么既然是这么好
这么先进的一个显微镜技术
我想包括同学们在内的很多人
都想进一步地了解
显微镜技术到当前的那些发展热点
您刚才已经提到了
主要是两个方面
一个方面是说能够分辨率越来越高
实现超分辨
达到纳米量级的一个分辨率
另外一个方面是从传统的二维探测
发展到三维探测
那么这一块我们希望您
再给我们详细地介绍一下
这两块的发展热点
可以 我现在讲一讲就是说
最新的 刚刚我们提到的诺贝尔化学奖
一个技术的发明吧
叫超高分辨的荧光显微镜技术
那么它为什么说能够拿到化学奖
实际上和它发现荧光分子
通过荧光分子的发光
然后用数学计算的方式
能够得到了突破衍射极限的
一个超高分辨率的光学显微镜
这个是相关的
所以我可以介绍一下
超高分辨这种光学显微镜
怎么去突破
目前在世界上去突破这个衍射极限
大概有两种方式
一种方式是通过
我们说的荧光分子的发光方式
通过不断的激光器
把激光不断地去激发它
同时淬灭它
然后用数学计算的方式
然后把它计算出来
能够达到50个纳米以下的分辨率
另外一种方式就是物理学的方法
它通过辅助的一些激光的一个手段
能够把光的衍射的一个极限
把它相当于说因为产生了衍射
那么我们把它这样反过来
把它衍射给它综合掉
也就是说能够减少它的半高宽的光波
那么计算出更高分辨率的数据
那么布鲁克有一种技术
实际上就采用了第一种方式
通过荧光分子的自发光的一个技术
能够提高分辨率
那我们看到了在这个超高分辨的发展过程中
显微镜技术一方面是使用到了新的物理原理
另一方面也使用到了一些
非常新的一些器件
像您提到的那些有特殊用途的
这样的一些激光器
那这是一个方面
另外一个方面是从二维发展到三维
您刚才提到不管是
在苹果公司做它的产品检测
还是说我们做石墨烯的一个形貌测量
这个过程中用到的都是三维的显微镜
没错
那么我们传统的显微图像都是二维的
怎样的技术才能够把它扩展到三维呢
那三维显微镜技术
它经过了两个发展阶段
首先它是从一个共聚焦显微镜的技术
发展到了一个叫白光干涉显微镜的技术
共聚焦显微镜它是通过
在不同的焦平面上光学聚焦
扫描的过程中 实现三维形貌测量
另外一个技术就是说 白光干涉技术
白光干涉技术简单说呢
就是通过光在表面的反射
也就是说提供了一个不同高度上的
光程差的计算
能够得到三维形貌结构
共聚焦的技术和我们说的白光干涉技术
这两个有什么不同呢
因为共聚焦它在高度上的分辨率
还是一个光学聚焦的显微分辨
所以基本上
在以200个纳米左右为单位
那么白光干涉技术
它是通过计算
光的光程差的原理
在表面
所以它的分辨率可以达到0.1个纳米
甚至更高
所以由这两个技术
我相信就在生物学领域和材料学领域
这种三维显微
都提供了更广泛的应用
那么我们刚才说到的苹果公司
它用的白光干涉技术
可以要测试到2个纳米高度的精确值
所以必须要用到白光干涉的技术
那布鲁克的白光干涉技术
也在行业里面是属于领先地位
能听到显微技术
最新的一些发展和应用
我相信对于我来说
还有对于广大学习光电仪器的同学来说
都是一件非常让人兴奋的事情
他们中间 我相信有很多人
将来也愿意从事相关行业的一些工作
那您在这个行业
已经从事了这么多年的工作了
非常的有经验
能不能在这儿再给我们分享一下
您对于国际 国内光电仪器
尤其是显微镜相关的研究也好
产业也好
它的发展现状
是一个什么样子的看法
我先讲一下比较好的方面
就是我们的研究水平
目前也并不太落后于西方发达国家
那么中国在近年科研实力上面的提高
也是大家有目共睹的
我们仪器方面的研究呢
实际上和国际最先进的水平也非常接近
举个例子就是我们中科院的院长白春礼老师
在80年代末期就和世界同步
发明了并且商业化了扫描隧道显微镜
扫描探针显微镜
那么他的学生裘晓辉老师在2013年
在原子力显微镜基础上
自己开发实现了一个Q-plus的新的功能
实现了我们说的这个叫超高分辨的
原子力显微镜
当时在世界上首次看到了氢键
他的工作也发表在science这篇
世界顶尖的科学杂志上
那么从研究上面来说
我们水平确实是已经达到了世界一流水平
那么产业化方面我相信的就是
这是我们目前存在的困难
那么也就是说
科学研究和产业化这种衔接
并不是太理想
我们发明了东西
但是不能很快地把它投入到实际应用中去
这和西方发达国家确实有很大的差距
刚刚我们谈到的超高分辨显微镜
他们这边发明之后 马上就开始销售
我们知道很多公司
都已经在国内有大量的销售
所以这一方面确实是产业化
我相信是我们发展的一个瓶颈
那么中国在制造业上面
确实需要提高
那么本身我们的工业生产的水平
确实要落后于发达国家水平
刚才我们提到的一家公司
就是台湾的一家公司
它有世界上最先进的制造
最先进的芯片
但是我们去参观他们公司也发现
它所有的制造设备
全部来自于西方发达国家
包括生产 包括检测
那么确实我们中国
要想从一个制造业的大国
从中国制造转变为中国创造
在仪器设备生产和检测上面的
仪器设备的水平上面
也必须大幅提高
那在这样的一个发展现状下
您给我们广大的学习光电仪器的同学们
一些意见和建议
并且给他们提一些小小的期待吧
好的 那么我想就是
刚才谈到我们国家在这方面的科研水平
并不落后
但是工业化水平
确实落后于发达国家的
这些制造水平
那么对于我们的光电系的同学来说
我相信 已经看到了
在国家 在政策层面上
资金层面上
对于中国
高端仪器的本土化的重视
所以未来这个市场应该说存在着大量的机遇
那么有机遇的同时
我们也需要大量的 顶尖的
光电专业的同学们
能够投入到这个事业中去
我相信未来我们中国也会有很多企业
像华为 海尔这样的公司 走向世界
那么这个仪器公司的发展
离不开我们光电同学的专业知识
以及我们同学的投入
所以未来我们希望
同学们能够看到这个机遇
国家上面
政策层面上
资金层面上
目前对这个行业
其实已经有了比较好的支持
那么我们的起步相对来说是比较低
但是也看到了巨大的市场的机会
巨大的发展的潜力
所以这个行业需要一些顶尖的人才
那么如果你能成为这个行业的
顶尖的人才
能够推动我们的
整个市场的往前的进步
可能会出现新的创业者
在这个领域里面
成为新的国际化的大公司
都完全有可能
所以我希望能够鼓励同学
能够看到机会 继续努力
谢谢大家
那非常感谢您的精辟的见解
给我们的一些分享
那相信以这门课为契机
以我们光电仪器课为契机
会有更多的愿意从事
光电仪器行业的同学们
成长起来
无论是成为技术的中坚力量
还是成为您刚才提到的
我们领先企业的创业者也好
那最后也让我们共同祝愿
我们国家的光电仪器产业
能有一个更好的发展
那今天非常感谢
您能够过来参与我们的访谈
也非常感谢有这个机会
能够给大家分享我的一些看法
也感谢这个平台能够提供一个
介绍产品的机会
谢谢大家
谢谢您
谢谢大家
-1.1 为什么要学光电仪器设计
-1.2 课程简介
--1.2 课程简介
-1.3 学习方法和课程要求
-2.1 误差基本概念
-2.2 误差表示方法
-2.3 实验设计方法
-2.4 误差分析实例
-2.5 仪器误差分配
-第2章-仪器误差分析与分配-练习题
-3.1 什么是阿贝误差
-3.2 阿贝误差的补偿
-3.3 工程应用中如何补偿阿贝误差
-3.4 光学自适应原则
-第3章-光电仪器设计原则-练习题
-A1 走进光学实验室
-A2 调整光线与导轨平行
-A3 针孔滤波和光束的扩束准直
-A4 干涉实验
--A4 干涉实验
-A5 光纤耦合
--A5 光纤耦合
-4.1 泰曼格林干涉仪与双频干涉仪
-4.2 双频干涉仪的位相测量方法
-4.3 双频激光干涉仪的组成与使用
-4.4 神奇的角锥棱镜和猫眼反射镜
-4.5 平面镜干涉仪
-4.6 几何量测量用干涉仪
-4.7 干涉仪安装
-访谈 双频激光干涉仪开发过程中的点点滴滴
-4.8 菲索面形测量干涉仪
-4.9 面形测量干涉仪新进展
-4.10 菲索干涉仪使用
-第4章-干涉仪-练习题
-5.1 光谱仪分类与指标
-5.2 与能量相关的指标
-5.3 全息光栅色散型光谱仪
-5.4 中阶梯光栅色散型光谱仪
-5.5 傅立叶变换光谱仪
-5.6 傅立叶变换光谱仪的参数计算
-5.7 外差型傅立叶变换光谱仪
-5.8 空间调制傅立叶变换光谱仪
-5.9 原子吸收分光光度计使用
-5.10 紫外分光光度计使用
-访谈 浅谈国产光谱仪的发展
-第5章-光谱仪-练习题
-6.1 显微镜发展历史
-6.2 典型显微图像及其功能
-6.3 显微镜的基本结构
-6.4 显微镜成像原理、放大率及分辨率
-6.5 物镜和目镜、成像像差
-6.6 光源和滤波片、照明方式
-6.7 显微镜的操作方法
-6.8 超高分辨率受激发射耗损（STED）显微镜技术
-6.9 相衬显微成像技术
-访谈 国产显微镜发展历程
-访谈 显微镜最新发展趋势
-第6章-显微镜-练习题
-7.1 飞秒激光频率梳
-7.2 飞秒光梳测距1
-7.3 飞秒光梳测距2
-7.4 飞秒光梳光谱分析
-7.5 激光跟踪仪原理
-访谈 激光跟踪仪的发展和应用
-7.6 激光跟踪仪的功能演示
-第7章-光电仪器新进展-练习题
-8.1 标准器概述与光波波长
-8.2 标尺和度盘
-8.3 莫尔条纹的几何解释
-8.4 莫尔条纹的衍射光学解释
-8.5 光栅读数头
-8.6 光栅尺参数设计和误差
-第8章-标准器-练习题
-9.1 横纵向瞄准
-9.2 读数测微系统
-9.3 光电瞄准
--9.3 光电瞄准
-9.4 纵向定位概述和共焦法
-9.5 其他纵向定位方法
-第9章-横纵向瞄准-练习题
-B1 相机原理与摄影入门
-B2 相机的变焦和对焦技术
-B3 单反相机的基本操作
-B4 复杂场景下的拍摄技巧
-B5 浅谈构图和后期处理
-课程总结
--课程总结
-期末答疑
-考试--期末考试
