中國打破百年依賴，全球首臺全自動透射電鏡效率提升300倍

2026年5月24日，由中科院大連化物所與沈陽自動化所研制的全球首臺全自動透射電鏡“原眼一號”在京通過鑒定，首次實現從樣品傳輸到成像解析全流程無人化，一舉打破電鏡百年手動操作依賴，效率提升300倍。

透射電子顯微鏡自1931年誕生以來，一直是探索微觀世界的前沿利器，先進材料的原子排列、催化劑的結構特性、病毒的形態，都依賴這臺設備來揭示。

然而近百年來，透射電鏡始終依賴人工操作，存在效率低、主觀性強、難以統計定量等瓶頸，一個合格的操作員通常需要兩到三年的培訓才能獨立完成樣品對中和像散校正。

中國科研團隊在透射電鏡軟硬件智能化方向上深耕多年，聯合構建了一套具備全域自主感知、實時解析與精準操控能力的通用智能電鏡算法。

以此為基礎，團隊又接連攻克了具身智能驅動的高真空樣品傳送、電子光學成像的自適應調節、納米尺度樣品的智能尋位、圖像自動采集與即時解析、全系統狀態感知與協同調度等五大關鍵技術，由此首次實現透射電鏡由“人工操作”向“AI全流程自主運行”的跨越。

在實際應用中，“原眼一號”展現出令人矚目的效率，以分子篩等催化材料的微觀結構解析為例，該系統單日即可分析168個樣品，采集超過4000張圖像，并能自動生成包含顆粒精確尺寸、分散度、晶體構型等大規模定量統計信息的專業分析報告。

另一組數據顯示，其單日可完成200個樣品的分析，采集圖像達5000張，并實現50萬顆顆粒的定量解析；圖像采集速度較傳統透射電鏡提升約56倍，分析效率達到人工的約300倍，該系統連續運行兩周所獲得的數據量，已相當于傳統透射電鏡全年的工作量。

從廣州到北京，全自動透射電鏡的研發正在多點開花，早在2024年1月，廣州生物島實驗室就領銜研制了我國首臺國產商業場發射透射電鏡TH-F120，命名為“太行”，在廣州正式發布。

這臺設備擁有自主研制的高亮度場發射電子槍和電磁透鏡系統，核心部件全部自主可控，2024年12月，TH-F120完成了首批訂單合同簽訂，正式開啟國產透射電鏡的市場應用，打破了國內透射電鏡長期依賴進口的局面。

兩臺設備各有側重，“太行”解決了國產透射電鏡從無到有的問題，實現了整機量產能力。

而“原眼一號”則在智能化方向上走得更遠，把算法和機械臂深度融合，讓機器自主完成過去只有熟練工程師才能做的工作。

兩者共同指向一個目標：讓高端科學儀器不再被國外壟斷，讓微觀探索不再依賴漫長的培訓和復雜的操作。

效率提升300倍的意義遠不止節省時間，過去，一個課題組往往需要派出專人值守電鏡，一坐就是一整天。

現在，操作人員只需要把樣品放入指定位置，點擊啟動按鈕，剩下的所有步驟都由機器自主完成。

這種變化類似于從手動膠片相機到智能手機拍照的跨越，讓攝影不再是少數人的專利，對于結構生物學而言，大規模數據采集從原來的半年壓縮到一周，蛋白質結構解析進程因此顯著加速。

在材料科學領域，研發新型電池材料時，研究者需要觀察成千上萬顆粒的原子排列情況，以前這項工作枯燥耗時，很多課題組不得不放棄大樣本統計。

現在全自動電鏡可以連續數天不間斷工作，自動分類和記錄不同顆粒的晶體取向與缺陷類型，這種高通量能力使得材料基因組計劃中的電鏡表征環節不再是瓶頸。

國產化帶來的成本優勢也相當明顯，采購成本比進口同類產品降低約百分之四十，售后維護不再受制于人。

國內用戶需要調整功能或增加新模塊時，可直接與研發團隊溝通，響應時間從幾個月縮短到幾天。

一位從未接觸過電鏡的生物專業研究生，經過半小時培訓就能獨立操作并獲得可用數據。

國際競爭也在加速，2025年9月，賽默飛在全國電子顯微學學術年會上發布了兩款新電鏡平臺，強調自動化能力和軟件生態系統。

2026年3月，賽默飛聯合哈佛大學、麻省理工學院等團隊在《自然·方法》上發表研究，推出SmartEM技術，利用機器學習將掃描電鏡的圖像獲取速度提升約7倍。

這些動向說明，全球電鏡行業都在朝自動化和智能化方向轉型，而中國在這條賽道上已經走在最前沿。

從1926年電子顯微鏡概念的提出，到2026年全球首套智能透射電鏡系統在中國通過鑒定，剛好走過了一百年。

這一百年里，透射電鏡從手工時代的精密儀器，演進為AI自主驅動的智能系統，而這一歷史性跨越的推動者，是中國科研團隊。

從廣州的“太行”到北京的“原眼一號”，從國產化突破到智能化引領，這條道路已經走通，并且正在加速延伸。