科创中国

电子枪在普适型电子显微镜和半导体专业设备（电子束曝光机、半导体晶圆检测仪、CD-SEM）等真空电子学设备中是必需的核心部件。作为下一代新型电子枪产品，采用特殊形状的碳纳米材料——碳纳米锥作为电子发射源与高纯钨形成复合材料针尖尖端。经测试，其尖端具有出色的界面电学力学性能，锥状碳纳米材料可提供完美的尖端准直性及洁净的尖端晶体结构，从而确保优异的场发射性能。此功能化的枪尖突破了纳米材料在电子枪了领域实用化的技术瓶颈。为打破国外垄断现状提供强有力的支撑。

本项目目前已完成工程化开发，并进一步深化碳纳米锥场发射性能的参数优化，通过这部分研究，明确电子束亮度和能散之间的约束关系，确认电子枪发射的优化条件和结构，揭示碳纳米锥电子枪在不同发射条件下的工作机制、失效机制以及最优发射参数。这一部分工作将为碳纳米锥电子枪的性能检验提供检测标准，同时为制备不同类型商业扫描电镜的电子枪提供技术参数，制备出相应的适配产品。力争完全打破国外厂商在场发射电子枪市场领域的垄断。通过项目的前期运行，建立了高效明确的流程化产线及各环节的标准化工艺作业指导书和过程控制标准。拥有国内首屈一指的全链条电子枪研发平台、并培养了一批包括电子枪研发工程师、电真空工程师、真空设备机械设计工程师等的高水平专业技术人才队伍，以支撑电子枪甚至更进一步的电镜设备研发。当前已形成174、184两种规格的碳纳米锥场发射电子源初代产品及碳纳米锥热发射电子源产品。相应地通过了在真实服役环境下的验证，表现出优异的电镜成像能力。

在普适型电子显微镜领域，国外电镜厂商占据绝对的市场垄断地位，而国内电镜的新兴力量如惠然科技、国仪量子、纳克微束、国科科仪、聚束科技等，已实现扫描电镜系统集成能力及部分钨灯丝扫描电镜的生产，并利用低价策略抢占市场。而创新型电子枪的存在可为其在高端电镜市场的竞争中提供破局点。

在半导体电子束领域，量测设备在所有半导体设备中约占11%，拥有数百亿美元的市场规模。以国产化率指标来看，其自主研制能力严重缺失。据公开消息，上海精测和东方晶圆公司在探索半导体电子束量测设备的研制投入很多。尤其对于先进制程（5nm以下制程）需要更优性能的电子枪支撑的量测设备。

国家纳米中心现有3个中国科学院重点实验室，分别是中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室、中国科学院纳米标准与检测重点实验室和中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室，涵盖了纳米器件、纳米材料、纳米生物效应与安全性、纳米表征、纳米标准、纳米制造与应用基础等6个研究室。纳米中心于2018年后成立了理论室、纳米加工实验室及智能传感室，此外还建有一个雾霾健康效应与防护北京市重点实验室和两个北京市工程中心（北京市纳米生物医学检测工程技术研究中心、北京市纳米材料工程技术研究中心等）,北京市科普基地、北京市纳米材料研发国际合作基地、国家纳米材料研发国际科技合作示范基地。纳米中心设有纳米技术发展部，建有纳米检测、纳米加工和纳米生物技术3个技术支撑平台，1个发展研究中心，是全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279）、中国合格评定国家认可委员会（CNAS）实验室技术委员会纳米专业委员会、中国微米纳米技术学会纳米科学技术分会的挂靠单位，纳米科技产业技术创新战略联盟理事长单位。纳米中心与英国皇家化学会联合主办的英文期刊《Nanoscale》受到国内外学界的广泛关注。

在普适型电子显微镜领域，国外电镜厂商占据绝对的市场垄断地位，而国内电镜的新兴力量如惠然科技、国仪量子、纳克微束、国科科仪、聚束科技等，已实现扫描电镜系统集成能力及部分钨灯丝扫描电镜的生产，并利用低价策略抢占市场。而创新型电子枪的存在可为其在高端电镜市场的竞争中提供破局点。

在半导体电子束领域，量测设备在所有半导体设备中约占11%，拥有数百亿美元的市场规模。以国产化率指标来看，其自主研制能力严重缺失。据公开消息，上海精测和东方晶圆公司在探索半导体电子束量测设备的研制投入很多。尤其对于先进制程（5nm以下制程）需要更优性能的电子枪支撑的量测设备。

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