【仪器共享】怀柔-多模态跨尺度生物医学成像设施装置二、装置三仪器开放共享（电镜篇）
多模态跨尺度生物医学成像设施是中国“十三五”规划中的国家重大科技基础设施项目，该设施的规划始于2013年12月24日，2018年4月13日国家发展改革委批复项目建议书，建设周期5年，总投资约17.17亿元，位于北京市怀柔科学城核心区，占地100亩。设施的建设目标是打破尺度壁垒打造从人体到分子的“一体化”生物医学成像技术集群。中国科学院生物物理研究所参与建设的部分包括：多模态活体细胞成像装置（装置二）、多模态高分辨分子成像装置（装置三）。中国科学院生物物理研究所蛋白质科学研究平台生物成像中心全程辅助了装置三的规划和建设过程，并在装置二的多台套关键设备组的建设上给予了支持。
装置二聚焦于以高时空分辨率成像方式记录处于生理状态时活体内的精细生命活动，成像范围横跨从0.1微米–1厘米的五个数量级，空间分辨率可达到100纳米–1微米，成像对象包含亚细胞、单细胞、多细胞、组织以及类器官、经典模式生物和小型哺乳动物。装置二还包括可同时记录活体生理状态的电化学电生理记录模块、整体行为记录模块。利用本成像装置可以开展的科学研究包括：观察各种模式生物样本活体上的精细结构、功能和组分随时间自发变化的过程，或是在光-电-化学等刺激下的变化过程，同时检测电生理和电化学信号，小型模式动物全脑范围的神经元分辨率钙信号高速功能成像以及哺乳动物的社交以及认知等高级功能。
装置三聚焦于生物大分子的高分辨率成像，针对不同样品状态下（体外/体内、冷冻/溶液、固定/活体）的生物大分子，获取其结构、动态、 定位和演化等方面的高时空分辨率数据，用于阐明生物大分子的生物学功能和分子调控机理、以及细胞超微结构图谱，成像范围横跨百纳米到1毫米范围，空间信息分辨率可达0.1纳米-百纳米。生物成像中心整体布局了透射电子显微成像子系统、多尺度形貌结构断层成像子系统、以及样品制备与传输子系统，可实现高分辨率高通量分子电镜、荧光导航的高通量原位电镜、体电子显微成像、细胞电镜等等制样和成像等功能。
目前，装置二、装置三已有十二台仪器设备共享试运行，欢迎大家联系负责人预约使用。在此汇总介绍如下：
【电镜篇】
一.等离子体聚焦双束扫描电镜（Helios 5 Hydra CX）
负责人
刘丽清 liuliqing(A)ibp.ac.cn（常温）
李硕果 lishuoguo(A)ibp.ac.cn（冷冻）
（请将（A）替换为@后发送邮件）
系统主要配置及功能
1. 电子束分辨率：
1.1 在最佳WD：1 kV时0.7 nm；500 V(ICD)时1.0 nm
1.2 在重合点：15 kV时0.6 nm；1 kV时1.2 nm
1.3 电子束电流范围：在所有加速电压下 0.8 pA-100 nA
1.4 加速电压范围：350 V-30 kV
1.5 最大水平视野宽度：4 mm WD时2.3 mm
2. 离子光学系统
2.1 离子总类（初级离子束）：Xe、Ar、O、N
2.2 切换时间＜10分钟，仅需软件操作
2.3 离子束电流范围：1.5 pA-2.5 μA
2.4 加速电压范围：350 V-30 KV
2.5 最大水平视野宽度：在等离子重合点处为0.9 mm
3. 腔室
3.1 在分析WD时的E和I重合点：4mm SEM
3.2 内部宽度：379 mm
3.3 集成式等离子清洗器
4. 探头
4.1 Elstar电子镜筒内SE/BSE探头（TLD-SE、TLD-BSE）
4.2 Elstar电子镜筒内SE/BSE探头（ICD）
4.3 Everhart-Thornley SE检测器（ETD）
4.4 查看样品/镜筒的IR摄像机
4.5 用于二级离子（SI）和二级电子（SE）的高性能腔室内电子和离子探头（ICE）
4.6 腔室内Nav-Cam样品导航摄像机
4.7 可伸缩、低电压、高对比度、定向、固态反向散射电子探头（DBS）
4.8 STEM 探头
4.9 集成的等离子束电流测量
5. 载物台和样品
5.1 灵活的五轴电动载物台:XY范围，110 mm；Z范围，65 mm；旋转，360°；倾斜范围，-38°至+90°；XY重复性，3μm。
5.2 最大样品高度：与共心点间距85 mm
5.3 0°倾斜时的最大样品重量：5Kg（包括样品架）
5.4 最大样品尺寸：完全旋转时110 mm
5.5 计算中心旋转和倾斜
6. 微操机械手EasyLift Cryo
6.1 制冷温度：-185℃
6.2 三轴电动位移台：XYZ可独立调节
6.3 自动切割软件：AutoTEM Cryo 2.4.2
二. 冷冻PFIB双束扫描电镜(Arctis)
负责人
赵容 zhaorong(A)ibp.ac.cn （请将（A）替换为@后发送邮件）
系统主要配置及功能
1. 电子光学系统
1.1 场发射电子枪；
1.2 束流范围：1.5pA – 100nA；
1.3 加速电压范围：350V – 30kV；
1.4 电子束分辨率：镜筒内二次电子检测器（T2）分辨率：<2.6 nm @2kV。
2. 离子源
2.1 等离子离子源：Xe、Ar、O；
2.2 离子源切换时间：＜ 10mins，可以通过软件操作；
2.3 加速电压范围：500V – 30kV；
2.4 离子束流范围：1.5pA – 2.5uA；
2.5 Xe离子束分辨率：优于20nm@30kV；
2.6 全自动冷冻薄片制备：在不使用光学导航的情况下，每3个小时可以自动制备厚度优于200纳米的细胞冷冻薄片样品。
3. 冷冻荧光成像系统
3.1 整合宽场冷冻荧光显微成像系统；
3.2 X/Y分辨率：优于380nm；
3.3 具有四色荧光通道，含365nm/450nm/550nm/635nm四色LED激发光，可用于DAPI、FITC，TRITC及Cy5等荧光基团成像。
4. 冷冻样品台
4.1 四轴电动冷冻样品台；
4.2 alpha倾斜角范围：-195°～ 15°；
4.3 冷冻样品台温度：≤ -170℃；
4.4 自动加注液氮，一次加满后，可以保证连续工作时间≥5 days。
5. 探测器
5.1 配置样品室内ETD二次电子检测器；
5.2 配置镜筒内二次电子探测器。
6. 喷镀和气体系统；
6.1 集成导电Pt层镀膜系统；
6.2 集成Pt保护层气体注入系统（GIS）。
7. 控制和图像处理系统
7.1 全数字化控制，能够实现远程控制和冷冻薄片制备自动化；
7.2 图像存储格式：TIFF（8bit,16bit或24bit）、BMP、JPG；图像存储分辨率：≥ 6144×4096像素；
7.3 电子扫描驻留时间控制范围：优于25ns/pixel 至25ms/pixel；
7.4 具有荧光导航功能，实现荧光信号指导下的精准切割和减薄。
三. 高分辨率300kV冷冻电子透射断层成像显微镜(Titan5)
负责人
曾俨 zengyan(A)ibp.ac.cn（请将（A）替换为@后发送邮件）
系统主要配置及功能
1. 设备型号与主要配置
1.1 设备型号：Krios G4；
1.2 主要配置：CFEG，Selectris X + Falcon 4i，Volta phase plate。
2. 关键技术指标
2.1 信息分辨率：≤0.12nm；
2.2 点分辨率：≤0.23nm；
2.3 相机DQE@0.5Nq：≥0.5；
2.4 图像衬度增强：≥1.0；
2.5 相机探头读出速度：≥250 fps。
图1. 信息分辨率 ≤0.12 nm
图2. 点分辨率优于0.232nm
图3.拍摄的多孔碳膜图像，其中左图为未加相位板，右图为插入相位板。
四. 高通量高分辨率冷冻透射电子显微镜(Titan6)
负责人
曾俨 zengyan(A)ibp.ac.cn（请将（A）替换为@后发送邮件）
系统主要配置及功能
1. 设备型号与主要配置
1.1 设备型号：Krios G4；
1.2 主要配置：CFEG，Selectris X + Falcon 4。
2. 关键技术指标
2.1 信息分辨率：≤0.12nm；
2.2 相机DQE@0.5Nq：≥0.5；
2.3 相机探头读出速度：≥250 fps。
图1. DQE @ 0.5 Nq为0.74
图2. 信息分辨率 ≤0.12 nm
五. 高通量200 kV冷冻透射电子显微镜(CRYO ARM 200)
负责人
闫纪桐 yanjitong(A)ibp.ac.cn（请将（A）替换为@后发送邮件）
系统主要配置及功能
1. 设备型号与主要配置
1.1 设备型号：JEM-Z30FSC；
1.2 主要配置：CFEG，in-column energy silt + K3。
2. 关键技术指标
2.1 信息分辨率：≤0.12nm；
2.2 点分辨率：≤0.24nm；
2.3 相机DQE@0.5Nq：≥0.4；
2.4 相机探头读出速度：≥400 fps。
图1. 信息分辨率 ≤0.12 nm
图2. 点分辨率优于0.235nm
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