日本东京科学大学物质理工学院材料系的三宫工教授与日本电子株式会社的安原聪博士、东京大学研究生院信息理工学系研究科的堀崎辽一教授等人组成的研究团队，利用扫描透射电子显微镜（STEM）中同时照射多个电子束的多束技术，成功地以较少的扫描像素重建出高分辨率图像。这一成果有望成为推动电子显微镜测量实现高速化、低剂量化的新型核心基础技术。相关成果已发表在《Ultramicroscopy》期刊上。
图1 利用多束技术重构金纳米颗粒图像的示例（供图：东京科学大学）
传统的STEM采用逐点扫描模式，成像速度较慢，且电子束会造成样品损伤，大幅限制了可观测对象。
此次，研究团队开发出了一种将同时生成多个电子束的多束照射技术与基于压缩感知的图像重构相结合的新型扫描透射电子显微镜技术。具体使用带有随机排布多孔结构的光阑生成多束电子探针，通过离焦调控调整电子束分布，在对样品施加结构化照明的同时，以较少的采样采集数据。采集所得信号会得到多束叠加后的低分辨率复合图像，但通过利用探针形状信息，并使用包含全变分正则化的优化算法进行重构，最终还原出超高精细度显微图像。
实验证实，即便采样密度仅为常规的1/4～1/10，依然能够成功重构金纳米颗粒的图像。该技术基于不对检测信号进行空间分解、仅测量信号总量的桶式探测原理，除结构成像外，还可应用于各类分析图谱的绘制。
该技术能够显著缓解电子显微观测中长期存在的高分辨率、高速成像、低剂量三者难以兼顾的问题。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Ultramicroscopy
论文：Compressive multi-beam scanning transmission electron microscopy
DOI：10.1016/j.ultramic.2026.114353
