近日,中國科學院大連化學物理研究所聯合中國科學院沈陽自動化研究所,成功研制出智能透射電子顯微鏡“原眼一號”,在透射電鏡全流程智能化方向取得重要突破,為我國高端科研
儀器自主創新提供了新的技術路徑。
透射電子顯微鏡是探索原子與納米尺度微觀世界的核心裝備,廣泛應用于材料科學、能源催化、生命科學、半導體檢測等重要領域,是支撐前沿基礎研究與關鍵技術突破的“國之重器”。長期以來,傳統透射電鏡高度依賴專業人員手動操作,從樣品裝入、光路調節、成像采集到數據分析,均需經驗豐富的科研人員全程參與,不僅效率有限、數據一致性難以保證,還存在主觀性強、難以開展大規模定量統計等瓶頸,難以滿足當前大數據、人工智能驅動的新型科研范式需求。
為破解這一行業共性難題,大連化物所聯合沈陽自動化所開展協同攻關,圍繞電鏡自動化、智能化升級開展系統研究。團隊自主研發“全自主感知—解析—操控”通用智能透射電鏡算法,并成功突破具身智能高真空樣品傳遞、電子光學成像自主調節、納米級樣品智能定位、圖像自主采集與實時解析、全系統狀態感知與調度協作五大關鍵技術,最終實現“原眼一號”從樣品輸入到分析報告輸出的全流程無人化、智能化運行。
與傳統人工操作模式相比,“原眼一號”在實際應用中展現出顯著優勢。以能源催化領域常見的催化劑微觀結構分析為例,該設備單日可完成200個樣品的自動化測試,采集圖像5000 張,定量解析顆粒結構50萬個,并自動生成包含顆粒尺寸、分散度、晶體構型、分布規律等信息的專業分析報告。實測數據表明,其圖像獲取速度較傳統方式提升約56倍,整體分析效率達到人工操作的約300倍,連續運行兩周所產出的數據量,相當于傳統透射電鏡正常運行一年的工作量。
該成果實現了透射電子顯微鏡從“人工操作”到“AI 自主運行”的重要跨越,不僅大幅提升科研裝備的運行效率與數據質量,還降低了高端儀器的使用門檻,讓更多科研人員能夠高效、便捷地使用透射電鏡開展研究工作。同時,“原眼一號”所驗證的智能化技術方案,也可為掃描電鏡、質譜、
光譜、
色譜等其他大型科學儀器的自動化、智能化升級提供可復制、可推廣的思路。
未來,“原眼一號”智能透射電鏡將進一步應用于能源化工、材料基因組、催化科學、生命科學、先進半導體等國家重點領域,持續提供大規模、高質量的微觀結構數據,助力人工智能與科研裝備深度融合,推動我國在高端科學儀器自主可控與前沿基礎研究領域穩步前行。
0