简单罗列一下,后面慢慢完善。只涉及仪器类,不涉及半导体ebeam设备
术语
- 【TEM】透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope):是最早发展出来的电子显微镜,为了和后面STEM区分,有时也叫做常规透射电子显微镜(Conventional Transmission Electron Microscope,CTEM)
- 【SEM】扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscope)
- 【STEM】扫描透射电子显微镜(Scanning Transmission Electron Microscope):结合了TEM和SEM的技术特点,通过电子束扫描样品并在透射模式下成像。
发展历史
- 1924 年,法国物理学家路易·德布罗意(Louis de Broglie)提出电子具有波粒二象性的假设。该理论表明电子的波长远小于可见光波长,也就预示着可以突破光学显微镜的分辨率极限,为电子显微镜的发明奠定了理论基础。德布罗意获得1929年诺贝尔物理学奖。
- 1926 年,德国物理学家布许(H. Brush)发现磁场或静电场可以用作“电子透镜”,用于聚焦电子束,提出了电子在磁场中的运动理论。这一发现为构建电子光学系统提供了可能性,开启了电子光学研究的领域。
- 【TEM】1932 年,德国科学家马克斯·克诺尔(Max Knoll)和恩斯特·鲁斯卡(Ernst Ruska)发明了第一台透射电子显微镜(TEM)。这台显微镜能够成像电子源,并证明了电子显微镜的可行性,标志着电子显微镜的诞生。Ernst Ruska 因此获得 1986 年诺贝尔物理学奖。
- 【TEM】1933 年,恩斯特·鲁斯卡改进了透射电子显微镜,使其可以成像样品,而不仅是电子源。此后,电子显微镜的分辨率逐渐超过光学显微镜。
- 【SEM】1935 年,马克斯·克诺尔生成了固体表面的电子扫描图像。这一实验验证了使用电子束扫描表面来获取图像的可能性,为扫描电子显微镜(SEM)的发展奠定了实验基础。
- 【SEM】1940 年,德国物理学家冯·阿登纳(Manfred von Ardenne)在其研究中正式提出了扫描电子显微镜(SEM)的概念,并对其理论框架进行了总结。奠定了现代 SEM 的基础。
- 1946 年,第二次世界大战后,电子显微镜的建设和发展得到重新推动。同年,像散校正器(stigmator)的发明解决了物镜像差问题,大幅提高了显微镜的成像质量。
- 1950 年代,透射电子显微镜(TEM)逐步实现商业化应用,分辨率达到当时的亚纳米级水平。
- 【STEM】1965 年,扫描透射电子显微镜(STEM)概念提出,结合了 TEM 和 SEM 的工作原理,使透射和扫描成像功能合二为一。
- 【Cryo-EM】1970 年代,瑞士科学家 Jacques Dubochet 提出了冷冻电镜的概念。他尝试通过快速冷冻样品并使用低温条件下的电子显微镜观察样品,以避免样品因电子束轰击而受损。同时,Joachim Frank 开发了单颗粒分析方法,为 Cryo-EM 的发展奠定了重要基础。
- 【Cryo-EM】1980 年代,Jacques Dubochet 和团队在快速冷冻技术(vitrification)的基础上,开发了冷冻样品制备的方法。他们首次成功在冷冻电镜中观察到了生物样品的结构。同时,Richard Henderson 利用冷冻电镜解析了蛋白质的三维结构。冷冻电镜成为生物样品研究的重要工具。Jacques Dubochet、Joachim Frank 和 Richard Henderson 因此获得 2017 年诺贝尔化学奖。
- 1987年,环扫电镜面世
- 1990年,飞利浦发布由PC控制的XL电镜,扫描电镜开始数字化
- 1990 年代,场发射扫描电子显微镜(FESEM)问世,显著提高了表面成像的分辨率和对比度。
- 1993年,双束电镜面世
- 1997 年:德国科学家 Max Haider 等人开发了第一个实用化的球差矫正器,用于透射电子显微镜(TEM)
...
商业公司?
主要玩家、历史玩家
境外公司
Zeiss、Thermo Fisher、JEOL、Hitachi、TeScan,...
Zeiss(蔡司)
- 成立于 1846 年
- 1950 年代进入电子显微镜市场,专注于高端扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)。
- 并购历史
- 1995 年,与 Cambridge Instruments 合并成立 LEO Electron Microscopy,整合 SEM 和 TEM 技术
- 2001 年,全面收购 LEO,将其整合为蔡司显微镜部门,推出 Ultra 和 Gemini 系列高端 SEM
Hitachi(日立)
- 成立于 1910 年
- 1942 年制造日本第一台 TEM,1964 年推出商用 SEM
JEOL(日本电子,捷欧路)
- 成立于 1949 年
- 1950 年代推出首台商用 TEM,并扩展到 SEM 和 STEM
Thermo Fisher Scientific(赛默飞世尔科技)
- 成立于 2006 年(由 Thermo Electron 和 Fisher Scientific 合并)
- 并购历史
- 2016 年,收购 FEI 后,成为电子显微镜市场的领导者
- 2017 年,收购 Phenom-World,扩展了在桌面 SEM 市场的覆盖范围
TESCAN(泰斯肯)
- 成立于 1991 年
- 专注于中低端 SEM 和定制化显微镜,以高性价比迅速占据市场
- 并购历史
- 2013 年,收购 Orsay Physics,一家专注于 FIB 和电子束技术的法国公司
COXEM(库赛姆)
- 成立于 2007 年
- 专注于小型扫描电子显微镜(SEM),提供高性价比产品
- 产品主要面向工业质量控制、教育市场和中小型实验室
Delong Instruments
- 成立于1992年?总部在捷克
- 专注于低能量透射电子显微镜(LVEM),适用于生物材料、聚合物和其他敏感样品研究
TEMIC(台湾电镜仪器)
- 成立于2013年
- 桌面型电镜
NanoImages
- 总部在韩国
- 专注于扫描电子显微镜(SEM),提供高性价比的工业和教育解决方案
ModuleSci
- 成立于2017年,韩国
- 桌面电镜
曾经涉足
Siemens(西门子)
- 成立于 1847 年
- 1939 年推出世界上第一台商用透射电子显微镜(TEM),名为 Siemens "Übermikroskop"
- 1970 年代退出电子显微镜市场
FEI Company
- 成立于 1971 年
- 最初专注于离子束技术,1990 年代进入 SEM 和 TEM 市场
- 并购历史
- 1997 年,收购 Philips 的电子显微镜部门,扩展产品线
- 2016 年,被 Thermo Fisher Scientific 以 42 亿美元收购
Phenom-World(飞纳电镜)
- 成立于 2006 年,原为 FEI 的一个部门,专注于桌面扫描电子显微镜(Desktop SEM)的研发
- 并购历史
- 2017 年,被 Thermo Fisher Scientific 收购
Philips(飞利浦)
- 成立于 1891 年
- 1950 年代推出高性能 TEM,并成为 STEM 技术先驱之一
- 并购历史
- 1997 年,电子显微镜部门被 FEI 收购,退出电子显微镜市场
Cambridge Instruments(剑桥仪器公司)
- 成立于 1881 年
- 1960 年代开发了世界上第一台商用 SEM,推动表面科学与材料分析的发展
- 并购历史
- 1995 年,与蔡司电子光学部门合并成立 LEO Electron Microscopy
- 2001 年,被蔡司全面收购
Amray(阿姆雷)
- 成立于 1963 年
- 扫描电子显微镜(SEM)的早期开发者之一
- 并购历史
- 1997 年,被 KLA-Tencor 收购。
中国大陆
大陆的电子显微镜研发从1950年代就开始了,长春、上海、南京、北京、云南各地一度开发都很活跃;1980年代中科科仪引入的Amray的电镜技术似乎成了国产电镜独苗;直到2010年代后期国内电镜市场再次“繁荣起来”
- 中科科仪
- 聚束科技【x】
- 纳克微束
- 惠然科技
- 伯锐锶
- 国仪量子
- 慧炬科技(广州生物岛)
- 屹东光学(苏州医工所)
- 泽攸科技
- 深圳善时
- 博众仪器
- 国镜仪器
- ...
以上公司中,半数都可以追溯到成立于2006年的北京威孚物理科技(后更名为汉民微测科技,最后被ASML收购)或成立于2009年北京东方塞姆科技(威孚物理+电工所):
通过公开的工商历史信息,还能从网上拉出当时研发人员名单出来:
参考
- https://www.thermofisher.com/blog/materials/the-history-of-the-electron-microscope/
- https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy
- https://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopy#History
- https://wayback.archive-it.org/9060/20230418185309/https://authors.library.caltech.edu/5456/1/hrst.mit.edu///hrs/materials/public/ElectronMicroscope/EM_HistOverview.htm
- https://vaccoat.com/blog/electron-microscope-invention-historical-overview/
- https://www.microscopemaster.com/electron-microscope.html