为深度探讨电子显微领域前沿技术进展,2025年12月12日,冷冻电镜平台邀请中国科学院生物物理研究所章新政研究员、化学与精细化工广东省实验室平台负责人周博副研究员展开有关先进电镜技术的学术交流。
章新政研究员的报告紧扣冷冻电镜方法学前沿,详细解读了如何针对数据采集效率低、样品漂移干扰大、取向偏好导致重构畸变等行业痛点,实现一系列关键技术突破。在报告中,他重点介绍了其团队开发的基于相机连续曝光记录的束流图像偏移(CR-BIS)数据采集方法。该方法通过相机连续曝光记录技术,创新性的利用相机死时间同步完成样品台移动与旋转,大幅提升设备有效曝光率,同时通过对慧差与像散进行精准建模与校正,CR-BIS方法将单颗粒(SPA)数据采集效率提升至传统方法的2 ~ 4倍以上,并在冷冻电子断层成像(Cryo-ET)数据采集中实现日均1100 ~ 1200套的超高通量,整体效率较传统方法提升约3倍。这一系列成果改变了冷冻电镜技术以往“高耗时、低通量”的作业模式,为开展大规模、高效率的冷冻电镜与生物学研究奠定了方法基础。
针对冷冻电镜成像中常见的样品优势取向导致的重构畸变问题,章新政研究员提出了基于信噪比的迭代重构(SIRM)算法。该算法无需实验干预,完全通过计算手段有效抑制或消除三维重构中的取向畸变。借助欧拉角精准修正、傅里叶空间置信度加权迭代等技术,SIRM能够成功恢复缺失角度的结构信息,即使是畸变严重的样品也能实现高分辨率重构,显著提升具有取向偏好数据集的对中精度与三维重构的分辨率与可靠性。
此外,章新政研究员还分享了在超高倍数据采集、相机性能优化以及数据后处理效率提升等方面的实践经验,为致力于高分辨率结构研究的科研人员提供了极具价值的参考。

章新政研究员在作学术报告
周博副研究员的报告以球差校正电镜的技术前沿为主线,系统讲解了其核心组件——单色器的发展脉络与工作原理。单色器通过高效过滤电子束中的杂散信号,显著收窄电子能量分布范围,从而大幅提升低电压成像的空间分辨率。以Spectra单色器球差校正电镜为例,其搭载的单色器系统实现了50 pm的空间分辨率与19 meV的能量分辨率,综合性能较传统设备实现显著跨越。尤其值得关注的是,该系统在长期稳定性方面取得重要突破,实现了“三个月无需校准球差”的高可靠运行状态,极大降低了设备操作与维护的复杂度。在技术应用层面,周博副研究员进一步阐释了单色器在电子能量损失谱(EELS)等谱学分析中的关键作用。借助更精准的探测电子束与样品相互作用后的能量损失信号,为揭示材料的化学成分、电子结构及局域化学环境提供了有力手段。报告同时涵盖了旋进电子衍射(PED)、四维扫描透射电子显微技术(4D-STEM)以及原位电子显微学(in-situ TEM)等一系列前沿电子显微学方法,展示了这些技术在多模态电子显微技术与化学、材料科学等研究中的综合应用与广阔前景。
报告最后,周博副研究员结合自身科研实践,分享了若干实用技术技巧,例如通过调节单色器聚焦参数Mono focus降低敏感材料的电子辐照损伤、利用光阑可视化软件Apertures Viewer提升实验定位效率等,并结合实际案例说明电子能量损失谱在成分分析中的具体应用。

周博副研究员在作学术报告
报告结束后,平台各位老师围绕冷冻电镜数据处理、单色器参数优化等实际问题,与章新政研究员和周博副研究员展开了深入交流与探讨。未来,冷冻电镜平台将持续推出系列专题讲座,邀请国内外电子显微学领域的知名专家学者与平台老师展开对话,分享前沿技术进展与应用实践经验,进一步促进冷冻电镜技术的普及与深化,助力学校科研项目的推进与成果转化。