【所属领域】

尖端科学仪器

【痛点问题】

科学仪器是科学研究和工程应用的重要基础和手段。然而，我国尖端科学仪器长期依赖进口现状堪忧，面临“卡脖子”巨大风险。

【成果介绍】

本项目在国家重大科学仪器专项项目支持下，经过4年产学研用相结合技术攻关，成功研制了能表征样品形貌与内部纳米级结构的新型扫描探针显微镜，并实现了产业化。

研制了高稳定度激光器、高灵敏度光学检测器、高Q值扫描探针等核心关键部件，突破了基于ARM+DSP的自适应随机共振微弱信号检测方法、基于脉冲发送皮层模型多频超声图像融合方法以及基于非下采样剪切波变换的局部方差融合方法等核心关键技术，建立了RBG 彩色图像融合模型，成功研制了能表征样品形貌与内部纳米级结构的新型扫描探针显微镜。同时，通过在航天、医学、生物材料、电子器件等领域的实际使用，进一步改进与完善，提高了仪器的可靠性、有效性和实用性。

成果展示

【技术优势】

在内部超声图像分辨率、最大可检测样品厚度等指标方面达到了国际领先水平。

【技术指标】

与国内外同类仪器比较，总体技术指标到达了国际先进水平，部分指标达到了国际领先水平。经过具有国家仪器检测资质的第三方测试结果，各项技术指标见下表：

【资质荣誉】

2021年湖北省科技进步二等奖。

【技术成熟度】

已有样品/样机，可量产。

【应用场景】

本项目当前在航天、医学、生物材料、电子器件等领域已局部应用。

1. 广州市本原纳米仪器有限公司（本项目共同产业化单位）评价：“研制了多种扫描探针显微领域的关键部件和模块，包括国内首台基于 ARM+DSP 双核处理器的高性能扫描探针显微镜主控制器、原子力显微镜液相成像模块、高精度可控高偏压导电原子力显微镜模块等，这些部件和模块具有很好的独立性和通用性，可直接提供给扫描探针显微镜类仪器的研发单位和用户使用，也可与其他同类仪器配套使用并实现相应功能，具有很好的市场前景。”

2. 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司（本项目产业化单位）评价：“项目所攻克的高稳定度、小光斑光纤激光器新技术与新工艺，对于提升我公司生产的 1W-100W 小功率激光器的性能和技术指标、完善工艺水平发挥了重要作用，提升了公司产品质量，扩大了产品种类与应用范围，取得了较好的经济效益。”

3. 湖北航天技术研究院总体设计所评价：“由于高频复合超声扫描探针显微镜能够实现对微小内部缺陷的检测，在对于安全性和可靠性要求很高的部件上应用可剔除可能影响设备寿命、可靠性的不良部件，确保设备长期可靠，对提高未来天线罩涂层和光学镀膜等航天零部件的质量和水平意义重大。”

4. 国家纳米科学中心评价：“利用高频复合超声扫描探针显微镜对该类材料进行表面及内部成像，通过与其它表征手段对比，揭示材料的组装机制，及材料与肿瘤细胞间的相互作用。研究过程中也对仪器设备成像效果的改进、纳米生物材料的抽样检查以及纳米生物材料与肿瘤细胞的特性研究提供了重要帮助。”

5. 武汉嘉盛科技有限公司评价：“采用该仪器进行了初步试用，主要将其用于高压电源关键制造电感密封材料-环氧树脂样品的表面形貌及内部结构的成像扫描与分析，为探索不同干燥等工艺对于所产生的裂纹的关系与影响起到了非常重要的作用与影响，为我公司承担国家重点工程相关项目发挥了巨大作用。”

6. 上海众濒科技有限公司评价：“我们利用利用该设备的原子力功能和高频复合超声扫描探针功能对微电子打印电路、液态金属电子的微电子功能器件、刮涂涂层和薄膜及相关半导体制程的微纳米结构及缺陷进行检测表征，尤其是高频复合超声扫描探针功能可以直接检测薄膜下方的微观结构，对我们柔性电子制造工艺的关键参数调试选择起到很好的作用。”

7. 广州市区番禺大龙业烁机械加工厂评价：“作为微晶玻璃陶瓷的切削及研磨等超精密加工全程的辅助技术手段，高频复合超声扫描探针显微镜具有材料内部信息检测功能，在对于工件精度要求很高的超精密加工中，可在加工前对原料进行检测，剔除因存在内部缺陷、可能影响工件加工质量的材料，对确保加工成品率、提升有效工时发挥了重要的作用。”

【知识产权】

本项目已申请2项中国发明专利、1项软件著作权。

【合作方式】

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发。

【联系方式】

CG23019