日本科研界在电子显微技术领域取得重大突破。东京科学大学、日本电子株式会社及东京大学联合研究团队，成功开发出一种融合多束电子束技术与压缩感知算法的新型观察方法。这项成果发表于国际**期刊《Ultramicroscopy》，标志着电子显微镜在高速化与低损伤化方面迈出了关键一步。
传统扫描透射电子显微镜（STEM）虽然能以原子尺度解析物质结构，但其基本原理是电子束逐点扫描，导致成像速度缓慢。更严峻的是，长时间的高能电子束照射极易损伤有机材料、纳米结构等对电子敏感的样品，严重限制了其在动态观测和长时间分析中的应用。尽管此前已有利用电子波干涉的“电子全息术”等尝试，但难以应用于依赖X射线或可见光等信号的元素分析。
针对上述痛点，研究团队创新性地构建了多束照射机制。他们利用带有多个随机分布孔洞的孔径光阑，同时生成多束电子探针，并通过离焦控制调整光束分布，在样品上形成结构化照明。这种设计使得系统无需像传统方式那样进行高密度采样，仅需采集少量数据点即可获取图像信息。随后，团队引入压缩感知技术，结合全变分正则化算法，从多束叠加的低分辨率信号中精准重构出高分辨率图像。
实验数据显示，该技术在采样密度仅为传统方式1/4至1/10的情况下，依然成功重构了金纳米颗粒的清晰结构。这意味着在大幅缩短测量时间的同时，显著降低了电子束对样品的损伤剂量。尤为关键的是，该技术基于“桶式检测”原理，即不区分信号的空间分布，仅测量信号总量，因此不仅适用于结构成像，还能直接应用于能量分散X射线光谱（EDS）、电子能量损失光谱（EELS）及阴极发光（CL）等多种分析模式的快速映射。
日本在精密仪器制造领域拥有深厚积累，日本电子株式会社作为全球电子显微镜市场的**企业，其深度参与此次产学研合作，反映了日本在高端科研设备底层技术上的持续投入。此次技术突破不仅解决了“高分辨率、高速度、低剂量”三者难以兼得的行业难题，更为半导体材料研发、新能源材料表征等前沿领域提供了强有力的工具支持，有望推动材料科学从静态观察向动态、实时分析转变。