压电物镜定位器让冷冻电子显微镜中的原子清晰可见

在微观结构的世界里，为了能够清晰的观察和方便操纵单个原子，往往需要借助一种特殊的手段---冷冻电子显微技术，它能够将原子冷却至低温状态，并将原子固定在光晶格中，从而实现对单个原子的成像和操控。而这项技术的核心挑战之一，便是在原子冷冻的状态下，也能实现极高的成像精度。

一、冷冻电子显微镜：窥探原子结构的眼睛

冷冻电子显微镜（Cryo-electron microscopy，简称cryo-EM）是一种利用电子显微镜观察生物大分子、病毒、细胞等样品的尖端技术，其核心优势是能在接近天然状态下解析样品的高分辨率三维结构，能以原子级别的精度对蛋白质、酶和病毒等这些生物分子进行成像，极大程度的提高了生物分子的成像清晰度，彻底改变了结构生物学等领域的研究模式。

（注：图片源自于网络）

传统电子显微镜在观察生物样品时，需对样品进行处理，易破坏样品的天然结构。而冷冻电镜与之不同的是，它可以通过快速冷冻技术，将样品快速冷却至低温状态，这样可以防止样品中水分子结晶，从而保留了样品的近生理状态和完整的天然结构（如蛋白质的折叠状态、病毒的形态等），使得易于3D成像观察。

（注：图片源自于网络）

冷冻电镜的核心价值在于：以不破坏、不限制的方式，实现了对生物分子真实、高清、广泛的三维结构解析，因此被称为结构生物学领域的革命性工具，并推动了多个学科的突破。它的适用范围极广：从诸如蛋白质、核酸、复合物等小分子到例如病毒、核糖体、甚至细胞局部的大结构，均能解析。冷冻电镜尤其擅长分析传统技术难以处理的复杂体系，如：膜蛋白、动态分子复合物等。

（注：图片源自于网络）

二、芯明天压电物镜定位器

在冷冻电子显微镜的内部，物镜的定位精度直接决定了成像质量。随着科技发展的不断进步，科研人员一直走在对生物细胞结构的探索不断精进的路上，为了解开蛋白质具有生物复杂性的难题，现阶段需要更加清晰地观测到生物分子结构中单个原子的排列，例如：在观测病毒感染时细胞的变化情况，可以通过冷冻电镜观察病毒在不同发展阶段的形态。当定位精度需达到纳米级别时，便是压电物镜定位技术大展身手的舞台。

（注：图片源自于网络）

物镜定位器是冷冻电镜实现原子级分辨率的核心保障之一，其性能需同时满足环境适应性、超高精度与重复性、快速动态响应、低干扰四大核心要求。这些优势共同确保了冷冻电镜能稳定、高效地采集高质量图像，为生物大分子三维结构解析提供可靠的数据基础。而芯明天压电技术的特性，恰好满足这些刚需：

精度匹配：压电陶瓷驱动和闭环反馈系统可以实现超精密位移控制，确保成像零偏差；

响应快速：压电物镜定位器具有极快的反应时间，满足分子结构多维成像的随动响应；

性能稳定：压电陶瓷驱动无电磁干扰、一体化设计减少了振动影响；

环境适配：采用耐低温材料，在低温环境下也能保持机械性能稳定，且兼容高真空环境。

P72系列小体积压电物镜定位器

P72系列小体积压电物镜定位器是专门为物镜聚焦显微而设计的Z轴运动压电物镜定位器，物镜定位器装入显微检测/测量或观测装置，可带载物镜头进行精密定位调整，提高聚焦精度，可与多种高分辨率显微镜配合使用。

特点

·行程可达100μm

·承载能力0.4kg

·毫秒级响应时间

·闭环重复定位精度高

·开环/闭环可选

型号举例

型号	P72.Z100S
运动自由度	Z
驱动控制	1路驱动，1路传感
标称行程范围（0~120V）	80µm
Max.行程范围（0~150V）	100µm
传感器类型	SGS
分辨率	3nm
闭环线性度	0.1%F.S.
闭环重复定位精度	0.05%F.S.
运动方向推/拉力	110N/15N
运动方向刚度	1.4N/µm
空载谐振频率	350Hz
带载谐振频率	150Hz@200g
空载阶跃时间	10ms
闭环工作频率（-3dB）	70Hz@100g
承载能力	0.2Kg
静电容量	3.6μF
材质	钢
重量	150g

P75系列大行程压电物镜定位器

P75系列大行程压电物镜定位器可在Z轴方向实现250μm位移，承载上限可达0.2kg。采用无回差柔性铰链并联导向机构设计，无摩擦，直线性好，闭环定位精度高，物镜补偿量较小，具有超高聚焦稳定性。分离式螺纹适配器设计，可适配多种型号的显微镜。

特点

·Max.位移范围可达250μm

·承载上限可达0.2kg

·分离式螺纹适配器设计

·闭环重复定位精度高

型号举例

型号	P75.Z200S
运动自由度	Z
驱动控制	1路驱动，1路传感
标称行程范围（0~120V）	200µm
Max.行程范围（0~150V）	250µm
传感器类型	SGS
闭/开环分辨率	6nm
闭环重复定位精度	0.05%F.S.
推/拉力	25N/10N
运动方向刚度	0.1N/μm
空载谐振频率	389Hz
闭环工作频率（-3dB）	20Hz
空载阶跃时间	25ms@200g
承载能力	0.2kg
静电容量	6.5μF
材质	钢、铝
重量	225g

可选1mm版本。

审核编辑 黄宇