摘要：蔡司 LSM 900 MAT 共聚焦激光扫描显微镜（CLSM），是专为材料研究打造的多功能成像系统 —— 可升级正置 Axio Imager.Z2m 或倒置 Axio Observer 7 光学显微镜，融合光学显微与共聚焦成像能力，既能实现明场、暗场、偏光、荧

蔡司 LSM 900 MAT 共聚焦激光扫描显微镜（CLSM），是专为材料研究打造的多功能成像系统 —— 可升级正置 Axio Imager.Z2m 或倒置 Axio Observer 7 光学显微镜，融合光学显微与共聚焦成像能力，既能实现明场、暗场、偏光、荧光等传统观察，又能通过非接触式检测完成三维表面形貌分析与无损测量，是材料科学分析研究的多维度和多尺度分析解决方案，甚至配置共聚焦荧光和AIryscan还能够实现生物材料样品高分辨荧光表征。

ZEISS LSM900 MAT材料激光共聚焦显微镜

系统基于共聚焦光路设计：激光经扫描器控制在 X、Y 方向扫描样品，仅焦平面内信息（黄色）可通过针孔被检测，焦外信息（红 / 蓝色虚线）被过滤；通过移动物镜与样品距离，获取系列光学切片并堆栈，结合像素强度分析生成高度图，实现三维成像。

共聚焦原理：对整个样品进行三维成像

硬件上，其核心优势在于精准光学配置：一是搭载复消色差平视场校正 C Epiplan-APOCHROMAT 物镜，针对 405nm 激光波长优化，全视野像差极小，成像伪影与噪点显著减少 —— 对比普通物镜，边缘无失真、平面更洁净，细节呈现更准确；二是提供两类激光器配置，扩展共聚焦显微镜的应用范围：单通道系统（405nm 紫外激光，2 类激光产品）实现 120nm 横向分辨率，URGB 多波长模块（405/488/561/640nm）则支持荧光染料分布成像，适配生物材料细胞观察等场景。

利用不同的激发波长识别彩色颜料

最终水平（XY）分辨率达 120nm，高度（Z）最小步进 10nm，扫描分辨率最高 6144×6144 像素，可捕捉金属晶粒边界、聚合物层间结构等纳米级细节。

系统通过 “流程优化设计" 降低操作门槛、提升效率：

无需切换设备：同一平台完成宽场定位与共聚焦分析，实现反射光和透射光的观察，同时也可进行形貌表征观察；使用宽场观察方式实现样品的定位，便于共聚焦显微镜进一步原位分析；

•节省仪器设置时间，例如金属金相样品反射光表征与岩石薄片透射光观察可无缝衔接；

• 智能工作流：向导式操作简化成像步骤，自动化数据采集支持多位置批量扫描；可在预览图定义 感兴趣区域（ROI），仅采集所需区域，避免冗余数据；

• 全流程数据掌控：从成像参数调节到后期处理均自主可控，搭配 ZEN 系列软件 ——ZEN Intellesis 实现机器学习驱动的图像分割与相位辨别，ZEN Connect 可叠加管理多模态实验图像，ZEN Data Storage 则提供智能数据归档，满足多场景研究需求。

除基础成像外，系统通过 “模块升级 + 专用软件" 拓展应用边界：

• 量化分析能力：标配 ConfoMap 软件，可开展粗糙度（Ra/Rz）、几何形状、功能性分析，生成含体积、深度、周长等参数的详细报告；加装可选模块后，还能进行三维傅立叶分析、表面进化统计、晶粒 / 颗粒计数；

用ConfoMap进行三维表面检测

• 无损与原位检测：无需破坏样品即可测量涂层 / 薄膜厚度，搭配冷热台、拉伸台等第三方配件，可追踪材料在环境变化下的动态响应；

• 光电联用：与蔡司电镜联用，更能实现多尺度关联分析，整合微观结构与宏观性能数据。

•手机失效分析：生成纹理图像、叠加图、彩色高度图（图像宽度 1.1mm），直观定位外壳划痕、内部结构变形等问题；

•金属与合金表征：观察增材制造合金激光抛光表面的平整度，分析双相不锈钢焊缝附近奥氏体与铁素体晶粒差异（图像宽度 445μm），辅助优化焊接工艺；

• 磨损测试：对金属磨损孔口进行三维体积测量，导出表面面积、深度等参数，量化磨损程度。

•材料磨损的金属测试。孔口的体积测量。彩色高度图的三维视图。可从报告中导出体积、表面、深度、周长和复杂度等参数。

•聚合物与复合物：清晰呈现多层复合聚合物的层间界面，无层间信号干扰，助力多层系统设计；

• 陶瓷与地质材料：陶瓷表面以彩色高度图展示微观起伏；砂岩孔隙率研究中，经荧光染色后通过 4×4 拼接成像（非接触式测量），三维表征孔隙分布；

•功能材料检测：对文档中的衍射光学元件（安全特性组件）生成彩色三维视图，精准识别微观结构与防伪特征。

陶瓷表面

在钙钛矿太阳能电池研究中，团队借助 LSM 900 MAT 的高灵敏度荧光成像功能，实现钙钛矿薄膜生长过程的实时监测。通过多色荧光标记技术，同时观察到晶界处的碘空位聚集和有机阳离子迁移现象，利用 AI 辅助分析建立了缺陷密度与光电转换效率的量化关系。优化工艺后制备的电池效率提升 8%，系统的快速光谱成像能力能在 10 分钟内完成整片电池的缺陷分布 Mapping。

某汽车制造商引入 LSM 900 MAT 进行铝合金激光焊接接头质量检测。系统的反射光成像模式结合 AI 缺陷识别算法，成功检测出传统方法难以发现的微裂纹和气孔缺陷，最小可识别尺寸达 1μm。通过 3D 重建技术精确测量缺陷的体积、分布密度及空间取向，为优化焊接工艺参数提供量化依据，应用后焊接合格率提升 15%。在氢能产业中，该系统可对电解槽极板表面结构和粗糙度进行检验，同时观察隔膜纤维结构的完整性，保障关键组件性能。

LSM 900 MAT 的反射光扫描模式能重建岩石三维结构，定位孔隙位置及深度，结合荧光标记定位剩余油位置，帮助评估开采难度并制定合理方案。其足够大的样品容纳空间支持各类地质样品的形态和尺寸分析，轻重质组分的多通道采集功能为能源勘探提供关键微观数据。

随着材料科学向多功能、复合化方向发展，LSM 900 MAT 通过持续软件升级和模块扩展不断拓展应用边界。在可持续材料研发领域，其温和的成像条件使生物基复合材料的原位降解过程观察成为可能；在新能源领域，为氢能电解槽关键部件的质量控制提供微观表征支持。从实验室基础研究到生产线质量控制，LSM 900 MAT 性能和灵活性成为材料科学领域的表征工具。它不仅帮助研究人员揭示材料微观奥秘，更通过标准化分析流程和量化数据加速科研成果向工业应用的转化。在蔡司光学技术支撑下，LSM 900 MAT将继续带领材料显微表征技术发展，为新材料、新工艺创新提供源源不断的动力。

[1] 蔡司公司. ZEISS LSM 900 材料研究应用指南

[2] 蔡司公司. ZEISS LSM 900 ：Airyscan 2 超分辨成像技术 [R]. Carl Zeiss Microscopy GmbH, 2024.

[3] 共聚焦显微技术在钙钛矿太阳能电池研究中的应用 [EB/OL]. 材料科学网 2025.

[4] 蔡司工业显微镜解决方案。金属加工， 2025.

来源：夏琳说科技