蔡任豐/工研院材化所
前言
在顯微鏡領域中，國際上著名之研討會有International Microscopy Congress（IMC，國際顯微鏡研討會，每四年舉辦一次）、Asia-Pacific Microscopy Conference（APMC，亞太顯微鏡研討會，每四年舉辦一次）以及East-Asia Microscopy Conference（EAMC，東亞顯微鏡研討會，每兩年舉辦一次），其中東亞電鏡年會主要由中國大陸、日本、南韓以及台灣等四個國家輪流主辦，第三屆年會由南韓主辦，地點選在與台灣高雄類似的港口城市 – 釜山舉辦。(編者按：2019年第四屆年會將由台灣顯微鏡學會與相關單位協辦，地點已選定在台北中油大樓，屆時預計將有500-600位來自東亞各國的專家、學者與會，盛況可期。有意參加會議或參展的廠商，歡迎留意我們的訊息或與03-5915296羅聖全主任聯絡)。
研討會主要分三大領域：A. 儀器設備與分析技術、B. 材料科學之應用以及C. 生命科學之應用。各分項之詳細內容可以參考表一。主辦單位並特別邀請幾位國際上知名之電鏡界高手，如新加坡大學的STEM大師Stephen J. Pennycook教授、開發Atom probe tomography之CAMECA公司Thomas Kelly博士以及台灣在生醫領域著名的成功大學Dar-Bin Shieh教授等學者做專題演講，本文將針對幾個重點項目進行報告。
船堅砲利的展現
國際級的研討會，是各學者展現自家機台的重要時刻，主要的講者一定都會具備一台最先進以及搭配最齊全配件之電子顯微鏡。第一台TEM由Max Knoll 以及 Ernst Ruska在1931年製造出來，由於硬體製造還在開發階段以及電子光學先天的物理限制，因此當時電子顯微鏡的理論解析度約為10 nm。隨著電子透鏡的製造技術愈來愈穩定，以前在教科書中讀到的電子顯微鏡中無法校正之球面像差也可以被消除，因此現在搭配球面像差校正器之電子顯微鏡解析度可以達到次原子級。以工研院材化所之球面像差校正穿透式電子顯微鏡 (Cs corrected STEM, JEOL ARM-200F) 為例，解析度可以達到78 pm，已經很接近氫原子半徑(53 pm)。在研討會中，各知名研究機構都分別建置了搭配最新的球面像差校正器以及單光儀之電子顯微鏡，並安裝著高感度CCD、電子能量損失能譜儀或是陰極發光光譜儀等高規格配件，在進行材料分析時，可以針對各原子位置進行詳細的分析，對於基礎科學的研究是非常有幫助的。結合著超高規格儀器以及深厚的學問，兩者譜出一精彩的交響曲，堪稱力與美的表現。
球面像差校正器可以把200 kV以上的解析度提昇至56pm以下，但更讓人興奮的是，球面像差校正器同時可將低加速電壓(<80 kV)的解析度也提升至次原子級。圖一為新加坡大學Pennycook教授在會中分享利用40 kV的加速電壓觀察 MoSe2材料，其樣品不會因電子束的照射而破壞，同時可以看清楚每一顆原子的排列方式。藉由影像強度的分析，可以了解各原子排列方式以及缺陷之分佈情形。在演說中，Pennycook教授也提到STEM技術中最大的缺點為投影方向解析度的不足，若是要得知材料投影方向的資訊時，則需要使用較高的加速電壓或是較大的α角才有機會，但以理論計算來看，最佳的解析度仍在數nm等級，要了解上下層原子排列的情形則還有一大段路要走，其圖示請見圖二。
即時性的觀察
電子顯微分析時，必須將樣品放到真空中，確保電子不會受到空氣分子之影響而降低影像品質，但此舉卻造成了許多分析上的限制，例如無法觀察液態的樣品、加熱及電性模組需要縝密的設計，才能在電子顯微鏡中實施。為了可以真正了解材料在真實環境中發生之變化，因此即時(in-situ)觀察在電子顯微鏡中也是一個重要的領域。本次大會主辦單位特別邀請了Young-Woon Kim教授分享其團隊在in-situ技術之發展。圖三顯示該團隊自行開發之可以通電壓以及施力之TEM載具，可以了解材料在通電以及形變情況下發生之變化情形。圖四則為施加電流觀察銅電遷移(Electromigration)方式，藉由方位映射圖(Orientation map)，其結果發現......以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖三、In-situ 電壓及應力載具
圖四、施加電場時金屬銅之孔洞變化