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材料和器件是現代高新技術的基礎和先導，材料的納米化和器件的小型化對各種新材料和器件的評價方法提出了新的要求——微區物理性能和不均勻性檢測，以及內部結構和缺陷的非破壞性觀察。但現有的掃描電鏡（SEM）和掃描聲學顯微鏡（SAM）都不能滿足這些需求。掃描電聲顯微鏡（SEAM）正是在這種需求下，將SEM技術和SAM特點融為一體，同時兼有電子顯微術高分辨率快速成像的特點和聲學顯微術非破壞性獲取物質內部信息的本領，并可以在原位同時觀察基于不同成像機理的二次電子像和電聲像。中國科學院上海硅酸鹽所在國家
基金委和國家“863”計劃的支持下，在國內率先并幾乎和國際上同步開展了掃描電聲顯微鏡及其相關器件、材料、成像理論和應用研究，先后完成了SEAM-I型、II型、III型電聲成像系統的研制，使性能指標不斷地完善和提高，達到了實用化的水平。通常的掃描電鏡是以恒定能量的電子束始終照射在樣品上進行X-Y掃描，而電聲成像則是以強度受調制的且經過聚集的電子束在樣品表面進行X-Y掃描，這是電聲成像的特殊工作方式，也是進行電聲成像的基本條件。在掃描電聲成像系統中，我們采用了如下創新技術：發明了變速率掃描和自適應處理器，成功將電子顯微術和聲學顯微術以及數字信號處理和高靈敏度傳感技術相結合，建立了具有系列自主知識產權的高分辨率實用化掃描電聲顯微鏡；發明了多參量（電場、溫場、力場和頻率）可控的多功能復合結構電聲信號傳感器及其控制裝置，建立了綜合觀察電聲像動態行為的新方法；發明了橫向模式多層電聲信號敏感元件，并首次用于電聲成像系統；在國際上率先制備出高性能、大尺寸鈮鎂酸鉛（0.67PMN-0.33PT）晶體材料，并作為電聲信號敏感元件首次應用于電聲信號傳感器；建立了第一個完整的三維電聲成像理論，闡述了電聲信號的激發機制，電聲像襯度產生的機理和顯示空間高分辨率的理論依據，以及電聲成像屬近場成像的物理本質。掃描電聲成像技術受到國內外好評。本項目在電聲成像系統研制、電聲信號傳感器設計制造、高性能、大尺寸傳感器用敏感材料制備、電聲成像理論的建立以及電聲顯微成像技術的應用等方面自成體系，取得了全面、系統、完整的有關電聲成像技術的自主知識產權。掃描電聲成像技術的實施促進了國家任務的圓滿完成。申請者在自行建立的電聲顯微鏡上開展了重大基金項目、“973”項目等有關的多種材料和器件的表面和內部的電聲成像研究，取得了多項創新的結果。使用電聲顯微鏡在科學研究中有了新發現。國內外科學家用我們研制的電聲顯微鏡在各自的研究領域內獲得了新的發現，德國科學家Kohler博士首次在馬氏體材料上發現了鐵磁疇結構及其相應的機理解釋。美國賓州大學HangHe博士和RuyanGuo教授在不同材料上獲得了鐵彈疇、180°反平行周期結構疇的復合疇形態的電聲像，并認為電聲成像技術是研究功能材料機電耦合效應的一種獨特方法。中山大學李樹瑋教授用電聲成像技術在研究半導體材料異質結失配及失配應力釋放過程、孿晶在外延片中的各向異性和各向同性生長及外延片內在缺陷對材料表面形貌影響等方面獲得成功。日本筑波大學Kojima教授首次獲得了蝶形BaTiO3晶體電疇結構電聲像。清華大學彭海東博士觀察了金屬-陶瓷復合涂層表面和亞表面顯微結構的電聲像。目前，電聲顯微鏡和技術及其相關器件和材料已出口到美國、德國、日本、荷蘭、新加坡及中國臺灣等國家和地區，被譽為“我國大型儀器出口到發達國家和地區的成功范例”。也為國內有關高等院校、科研單位和世界500強企業之一的寶鋼裝備了掃描電聲顯微鏡。掃描電聲成像技術推動了我國相關顯微成像技術的發展。在電聲成像技術的基礎上，又將其與當前普遍使用的原子力顯微鏡相結合，建立了低頻（<30kHz）高分辨率（~10nm）掃描探針聲學顯微成像技術，這是與目前所有以隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）為基礎建立的探針顯微鏡不同的技術特點、功能和成像機理，是掃描電聲顯微術的新發展，其應用前景十分廣闊。我國大型科學儀器歷來依靠進口，我國自主研制的電聲顯微鏡出口到國外，為國家贏得了榮譽。我國獨立自主地研制的掃描電聲顯微術及其在此基礎上發展起來的掃描探針聲學顯微術豐富和發展了顯微成像科學和技術，為研究物質介觀和微觀層次上的特性提供了一種新的手段并促進了相關科學技術領域的發展。
（信息來源：機械電子頻道子站）
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