电镜是材料科学、生命科学、半导体工业、纳米技术等领域不可或缺的分析工具。电子显微镜主要包括:扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM),还有一种分类把聚焦离子束(FIB-SEM)单独分出来,但在本文的统计中,FIB-SEM算到扫描电镜中进行统计。
本文首先介绍了不同类型显微镜的工作原理、技术特点及明星品牌型号,然后梳理和统计了2025年1月至9月期间电子显微镜的中标情况。文章将重点分析电子显微镜的主流品牌和型号,如,赛默飞、蔡司、日立、国仪量子、日本电子JEOL等的中标占比情况。其次,从战略布局、明星型号的技术特点,以及市场所呈现出的本土化突破、智能化普及与应用领域细分化等核心趋势,为业内人士把脉电镜市场未来发展提供参考。
电子显微镜主要分为扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)。其中,聚焦离子束扫描电子显微镜(Focused Ions Beam Electron Microscope,FIB-SEM)归纳到SEM进行统计分析。这里,笔者分别介绍不同类型显微镜的工作原理、技术特点及主要的厂家型号。
1、扫描电子显微镜(SEM)
工作原理:
聚焦电子束或离子束在样品表面进行逐点扫描,通过同步探测每个点产生的信号(如二次电子、背散射电子)来构建图像。
技术特点:(1)主要观察样品表面的三维形貌;(2)样品制备相对简单,固体样品可直接或简单镀膜后观察;(3)景深大,图像立体感强;(4)可搭配能谱仪进行元素分析。
SEM可以分为三大类:(1)根据电子枪类型:分为钨灯丝SEM、六硼化镧SEM、场发射SEM;(2)根据应用环境:高真空SEM、低真空/环境SEM。
代表厂家与型号:
赛默飞Theroml Fisher:Apreo系列,特点是高端场发射,优异的低压性能和稳定性;Verios系列,超高分辨率;Spectra系列,是国产化战略型号。
蔡司Zeiss:GeminiSEM系列:采用独特的镜筒内设计,在低电压下仍能保持极高分辨率,是半导体行业标杆。
日立HITACHI:SU3900/5000系列:经典型号,皮实耐用,教学和常规检测主力。SU8600,超高分辨冷场发射扫描电镜,招投标市场的宠儿。Regulus系列:高端冷场发射,对标Apreo和Gemini。
国产品牌:国仪量子SEM5000系列,中科科仪 KYKY-EM8000系列。
2、透射电子显微镜(TEM)
工作原理:高能电子束穿透非常薄的样品(通常<100 nm),透过样品的电子携带了样品内部的结构信息,经过电磁透镜放大后成像。
技术特点:(1)分辨率最高,可直接观察原子像;(2)不仅能获得形貌,还能获得晶体结构、晶格缺陷、相位等信息;(3)样品制备极其复杂,需要超薄切片、离子减薄或FIB制样;(4)可进行选区电子衍射、高分辨成像、扫描透射等多种高级模式。
TEM可以分为两类:
根据加速电压:(1)常规TEM,电压范围:80-200 kV,适用于大部分材料科学和生物样品;(2)中等电压TEM,电压范围:200-300 kV,兼顾分辨率和穿透能力;(3)高压TEM,电压>300 KV,穿透能力更强,可用于更厚的样品或原位实验,但造价昂贵。
根据球差校正技术:(1)非球差校正TEM,传统TEM,分辨率受球差限制,一般在0.1-0.2 nm;(2)球差校正TEM,通过复杂的电磁透镜校正球差,将信息分辨率提升至0.05 nm,是现代顶尖研究的核心工具。
代表厂家与型号:
赛默飞:Talos系列,高端分析型TEM,集成能谱,功能全面;Thermis系列,旗舰级球差校正TEM,最高分辨率水平;Tundra系列,性价比高的常规TEM。
日本电子:JEM-F200,高端通用型TEM;JEM-ARM300F/ARM300F2系列,原子级分辨率球差校正TEM的经典之作。
日立:HT7800系列,中端常规TEM,操作简便;HF5000,200kV冷场发射TEM。
有些资料会把聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)算作电子显微镜的第三种类型。事实上,FIB-SEM由场发射电子束系统(FE-SEM)和离子束系统(FIB)组成,通过液态金属离子源(如钐)产生高能离子束,实现材料加工;同时利用电子束进行高分辨率成像。FIB只是用来切割样品的“手术刀”,最后的分析还是依赖SEM,所以,笔者认为,FIB-SEM本质上依然属于SEM。
电镜技术是一个高度复杂且不断发展的领域。SEM主要揭示样本材料的表面信息,到揭示内部原子世界的TEM,再到具备“手术刀”功能的FIB-SEM,不同的技术路径满足了从基础检测到前沿科学探索的广泛需求。下边列表对不同类型电镜技术特点及应用领域进行比较分析,为大家了解、购买电镜,提供了技术参考。
中国是全球最大的电镜市场之一,高校、科研院所和企业对电镜的需求持续增长。分析测试百科网统计了2025年前三季度电子显微镜招中标数量、金额。前三季,中标台数总计186台,中标金额为1,176,173,710元;其中SEM招标134台,中标金额为474,872,646元;TEM招标52台,中标金额为701,301,063元。统计期内有1台SEM没公布价格,所以在计算SEM和TEM的平均中标价格时,SEM以133台计算,平均每台价格为3,570,471元,而TEM的平均中标价格为13,486,558元,远高于SEM。
图1 SEM和TEM中标数量及中标金额情况的比较
电子显微镜价格昂贵,可以说是分析仪器领域最贵的设备之一了,国家机构、高校、科研院所、央企等采购一般会采用招标形式,但还有些生产企业、第三方检测公司等不采用招标形式,甚至这个采购量并不低,所以这个11.7亿元,依然不能完全代表2025年前三季度国内采购电子显微镜的总金额。
由图2所示,电子显微镜的主要应用场景是高校,招标132次,占比高达73.74%;其次是科研院所,招标31次,占比17.32%;第三是企业,有6次招标,主要包括化工、能源、石油、钢铁等的生产或研究机构改企的大型国有企业;公共安全领域有4次招标,主要是公安部门或消防。医院、文化艺术(博物馆)、军队、第三方检测也有招标。
图2 2025年前三季度不同行业领域在电子显微镜的招标占比情况
2025年前三季共有25个省、自治区、直辖市有电子显微镜的招标(见图2),共招标176次,其中广东、江苏、北京招标次数最多。因为电镜昂贵的价格,加上采购单位主要集中在高校和科研院所,所以电镜招标主要是在科研实力强或发展速度快的地区。
图3 2025年前三季不同地域招标数量情况
2025年前三季共有19个品牌(厂家)中标,分析测试百科网统计了每个品牌的中标数量/占比及中标金额情况。
首先,先向大家介绍电镜中标数量及占比情况,这里中标数量包括SEM和TEM,后续再进一步细化统计。根据图3,赛默飞以中标45台位居电镜中标数量榜首,占前三季中标台数的26.32%;日立以中标38台,占比22.22%位居第二;国产品牌国仪量子中标26台,位居第三,蔡司紧随其后,以22台位居第四;日本电子位居第五。
图4 2025年前三季不同品牌电镜中标台数及占比
不同品牌的扫描电镜(SEM)中标数量占比情况
图4是对每个品牌电镜中标台数的分析,没有细分为SEM或TEM。为了更全面了解不同品牌的优势和市场占有率,图5做了进一步细分。共有16个品牌的SEM中标,中标主力品牌包括:国仪量子中标26台,占比20.31%,位居SEM中标数量榜首;日立中标24台,占比18.75%,占比第二;蔡司以22台中标位居第三,赛默紧随其后,中标21台位居第四。在SEM的统计中,有6台未知品牌中标。
图5 2025年前三季不同品牌SEM中标台数及占比
不同品牌的透射电镜(TEM)中标数量占比情况
相比SEM,拥有TEM的厂商并不多。2025年前三季度TEM中标统计显示,只有6个TEM品牌中标。其中赛默飞以中标25台绝对优势,位居TEM中标数量榜首,占比高达49.02%;日立以中标14台,占比27.45%位居第二,日本电子位居第三。更多详情见图6。
图6 2025年前三季不同品牌TEM中标台数及占比
不同品牌电镜中标总金额数量
除了中标台数,电镜中标总金额也是本文关注的重点。
图7 2025年前三季度不同品牌销售金额数量(单位:元)
根据图7,赛默飞中标金额591,093,891元,占2025年前三季国内招标金额的50.26%,可以说占据了半壁江山。日立中标金额184,786,814元,占比15.71%,位居第二;蔡司和日本电子分别以101,798,824元和101,016,170元位居第三、第四;国仪量子以57,415,248元位居第五,另有未知型号中标55,225,753元。
不同品牌扫描电镜(SEM)中标金额情况
为了更清楚的了解每个品牌电镜的中标金额数量及占比情况,在统计电镜中标总金额的基础上,分析测试百科网对不同品牌SEM和TEM的中标金额分别进行分析。
图8所示,2025年前三季SEM中标金额统计显示,赛默飞和蔡司均超过1亿元,分别以102,838,729元和101,798,824元位居第一和第二,日立以92,921,514元位居第三,国仪量子虽然SEM中标数量最多,但因仪器价格低于进口品牌,所以中标金额以57,415,248元位居第四。
图8 2025年前三季度不同品牌SEM中标金额(单位:元)情况
不同品牌透射电镜(TEM)中标总金额数量及占比情况
根据图9,赛默飞TEM在该细分领域占优势地位,以488,455,093元中标金额稳居榜首,日立和日本电子分别位居第二和第三。
图9 2025年前三季度不同品牌TEM中标金额(单位:元)情况
分析测试百科网在对电镜中标情况的统计中显示,2025年前三季度共有19个品牌、75个型号中标,其中SEM有64个型号,TEM有14个型号。
表2对SEM的明星型号进行了总结,中标数量前三甲的明星型号分别是日立SU8600、蔡司的GeminiSEM 560和EVO 10,此外,国仪量子的SEM5000pro和SEM5000X、蔡司Sigma 360的也是深受客户喜欢的型号。更多明星型号详情见表2。
表2同时列出了SEM明星型号的中标总金额和单台平均中标金额,其中中标金额最高的是日立SU8600,中标金额达79,698,514元,而蔡司的GeminiSEM 560中标均价5,815,914元/台,是SEM中标均价最高的型号;此外,蔡司GeminiSEM 360和赛默飞Apreo 2S HiVac中标单价均突破了500万。根据表2,赛默飞在SEM细分领域并不是很突出,但中标金额却排名第一(图8),主要因为赛默飞电镜的品类多,中标的SEM有13个品类,可以满足更多应用场景。
透射电镜技术含量高,价格昂贵,全球能够生产高质量透射电镜的厂家并不多。根据表3,日立HT7800和赛默飞Talos F200X G2和Spectra 300、日本电子的JEM-F200都属于受欢迎的品牌型号。其中中标金额最高的是赛默飞的Spectra 300,高达154,888,700元,中标均价25814783元/台。
赛默飞(FEI)拥有品类齐全的电子显微镜,满足不同的应用场景。这里需要强调的是,百科网经过分析和市场调研,赛默飞Talos™12 TEM被确定为2025年细分龙头产品。Talos™12 TEM一经问世,就展现出卓越的性能。
关于细分龙头,笔者这里再啰嗦几句:细分龙头是分析测试百科网于2022年推出的、针对细分品类头部品牌或型号的宣传推广活动,从第三方角度,为用户和生产企业之间搭建一个便捷的桥梁。
1、“国产替代”进入深水区:从“有没有”到“好不好”,国产电镜不再是价格低廉的代名词,而是在可靠性、稳定性和核心指标上向国际品牌看齐,政策扶持下的市场准入机会大增。
2、智能化与自动化成为标配:AI驱动的图像识别、自动颗粒分析、一键式工作流等智能功能,已从“锦上添花”变为“雪中送炭”。具备能显著提升科研效率和降低操作门槛的电镜型号,更受用户欢迎。
3、应用场景驱动技术细分:
市场不再满足于“万能”的电镜,而是需要针对特定应用优化的解决方案。例如,针对电池材料、地质样品、脑科学等专门优化的电镜配置和工作流,成为品牌差异化竞争的关键。
4、“关联显微”与“原位技术”持续升温:
将电镜与光学、光谱、力学、热学等外部刺激相结合的原位样品杆,以及关联显微成像方案,成为高端招标项目中的常见技术要求,代表了未来科研范式的发展方向。
国内电镜市场长期被国外品牌垄断。在复杂的国际形势下,存在“卡脖子”风险。本土化可以确保关键科研机构和重点产业能够稳定获得和维护这些关键设备。我国政府在“十四五”规划等国家战略中,将高端科学仪器作为重点突破方向,通过国家重点研发计划、专项基金等方式提供强有力的政策和资金支持。
中国是全球最大的电镜市场之一,高校、科研院所和企业等对电镜的需求在持续增长。进口电镜价格昂贵,从几十万到几千万人民币不等,而且后期维护、配件和升级费用高。本土化可以降低采购成本、维护成本和售后服务响应时间,更深入地理解中国客户的特殊需求,提供定制化的解决方案和更快捷的技术支持、培训和维修服务。
本土化不是一个“有或无”的问题,而是一个程度问题,可以分成几个层次:
生产与组装本土化:这是最常见的初步本土化形式。许多外资企业为了降低成本、规避关税,已在中国设立组装厂或生产线,例如赛默飞、蔡司等。将部分标准型号的电镜在中国进行最终组装、测试和包装。但核心部件(如电子枪、探测器)仍依赖进口。
研发与设计本土化:这是国外品牌快速发展的本土化方式,在中国设立了研发中心,利用本地人才研发。更重要的是,一批本土电镜企业,如国仪量子、中科科仪等正在崛起,但在最高端的场发射电镜、透射电镜方面,与国际顶尖水平仍有差距,特别是在电子枪亮度、稳定性、图像分辨率等核心指标上。
供应链与核心部件本土化:这是最艰难、也是最关键的一环。核心部件包括(1)电子枪:场发射枪的灯丝(单晶钨、六硼化镧等)技术壁垒极高;(2)探测器:如ETD探测器、BSD探测器等;(3)高压电源和透镜电源:要求极高的稳定度;(4)精密加工与特殊材料:镜筒、光阑、样品台等需要极高的加工精度和特殊的无磁材料。
国内已有部分企业在特定部件上取得突破,但整体产业链的成熟度和可靠性仍需时间积累。
电镜是集电子光学、精密机械、真空技术、高压控制、数字成像和软件算法于一体的复杂系统,需要长期的技术沉淀和积累。而现实是,国内缺乏既懂理论又能动手的复合型高端研发人才和应用专家。科研用户倾向于选择性能稳定、有长期口碑的国际品牌,本土品牌需要时间来建立市场信任。我国高端精密制造、特殊材料等基础工业水平直接决定了电镜的性能上限。
电镜企业的本土化是一场攻坚战和持久战。目前正处在从 “组装制造” 向 “研发创新” 和 “核心部件突破” 迈进的关键阶段。虽然前路挑战重重,但在巨大的市场需求、明确的国家意志和一批有活力的本土企业的共同推动下,中国电镜产业的自主化程度必将稳步提升,未来有望在全球高端电镜市场中占据一席之地。
2025年前三季度的电镜市场,是一场技术、策略与政策综合较量的缩影。赛默飞、日立、蔡司三大巨头凭借其深厚的技术积淀和全面的产品线,依然占据主导地位,但竞争焦点已从单纯的硬件参数,转向了解决方案的完整性、软件的智能化程度与售后服务的本土化水平。
展望未来,随着人工智能、量子计算等新技术的赋能,以及中国在科研投入上的持续加码,电镜市场将呈现以下趋势:数据驱动:电镜将从“成像工具”演变为“数据发生器”,与云平台和大数据分析的结合将更加紧密。极限性能:追求更高分辨率、更快速度、更极端环境下的原位分析能力仍是永恒的主题。生态竞争:品牌的竞争将不仅是单台设备的竞争,更是其构建的从制样、成像到数据分析的整个科研生态系统的竞争。国产品牌若能抓住这一轮技术变革的机遇,在核心部件和智能软件上实现突破,有望在未来三到五年内,在中高端市场与国际品牌形成真正的“分庭抗礼”之势。
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