【醫學百科●電子顯微鏡】

楊籍富

【醫學百科●電子顯微鏡】

 

拼音diànzǐxiǎnwēijìng英文參考electronmicroscope;eletronmicroscope;EM;EMS;microscope,electron;supermicroscope普通光學顯微鏡通過提高和改善透鏡的性能，使放大率達到1000－1500倍左右，但一直未超過2000倍，這是由于普通光學顯微鏡的放大能力受光的波長的限制。

 

有人采用波長比可見光更短的紫外線，放大能力也不過再提高一倍左右。

 

要想看到組成物質的最小單位——原子，光學顯微鏡的分辨本領還差3－4個量級。

 

為了從更高的層次上研究物質的結構，必須另辟躡徑，創造出功能更強的顯微鏡。

 

有人設想用波長比紫外線更短的X射線，這種顯微鏡的放大能力和分辨本領一定會大大提高，但是找不到適用于X射線的透鏡。

 

20世紀20年代法國科學家德布羅意發現電子流也具有波動性，其波長與能量有確定的關系，能量越大波長越短，比如電子經1000伏特的電場加速后其波長是0．388埃，用10萬伏電場加速后波長只有0．0387埃。

 

于是科學家們就想到是否可以用電子束來代替光波？

 

這是電子顯微鏡即將誕生的一個先兆。

 

用電子束來制造顯微鏡，關鍵是找到能使電子束聚焦的透鏡，顯然一般光學透鏡是無法會聚電子束的。

 

1923年，德國科學家蒲許提出了關干電子在磁場中運動的理論。

 

他指出：“具有軸對稱性的磁場對電子束來說起著透鏡的作用。”

 

這樣，蒲許就從理論上解決了電子顯微鏡的透鏡問題，因為對電子束來說，磁場顯示出透鏡的作用，所以稱為“磁透鏡”。

 

德國柏林工科大學的年輕研究員盧斯卡，1932年制作了第一臺電子顯微鏡??

 

它是一臺經過改進的陰極射線示波器，成功地得到了銅網的放大像?

 

第一次由電子束形成的圖像。

 

加速電壓為7萬伏，最初放大率僅為12倍。

 

盡管放大率微不足道，但它卻證實了使用電子束和電子透鏡可形成與光學像相同的電子像。

 

經過不斷地改進，1933年盧斯卡制成了二級放大的電子顯微鏡，獲得了金屬箔和纖維的1萬倍的放大像。

 

1937年應西門子公司的邀請，盧斯卡建立了超顯微鏡學實驗室。

 

1939年西門子公司制造出分辨本領達到30埃的世界上最早的實用電子顯微鏡，并投入批量生產。

 

電子顯微鏡的出現使人類的洞察能力提高了好幾百倍，不僅看到了病毒，而且看見了一些大分子，即使經過特殊制備的某些類型材料樣品里的原子，也能夠被看到。

 

但是，受電子顯微鏡本身的設計原理和現代加工技術手段的限制，目前它的分辨本領已經接近極限。

 

要進一步研究比原子尺度更小的微觀世界，必須要有概念和原理上的根本突破。

 

1978年一種新的物理探測系統?

 

“掃描隧道顯微鏡”已被德國學者賓尼格和瑞士學者羅雷爾系統地論證了，并于1982年制造成功。

 

這種新型的顯微鏡，放大倍數可達3億倍，最小可分辨的兩點距離為原子直徑的1／10，也就是說它的分辨率高達0．l埃。

 

掃描隧道顯微鏡采用了全新的工作原理，它利用一種奇妙的電子隧道現象，將樣品本身作為一個電極，另一個電極是一根非常尖銳的探針，把探針移近樣品，并在兩者之間加上電壓。

 

當探針和樣品表面相距只有數十埃時，由于隧道效應在探針與樣品表面之間就會產生隧穿電流，并保持不變，若表面有微小起伏，那怕只有原子大小的起伏，也將使隧穿電流發生成千上萬倍的變化，這種攜帶原子結構的信息，輸入電子計算機，經過處理即可在熒光屏上顯示出一幅物體的三維圖象。

 

鑒于盧斯卡發明電子顯微鏡的功績，賓尼格、羅雷爾設計制造掃描隧道顯微鏡的業績，瑞典皇家科學院決定，將1986年諾貝爾物理獎授予他們三人。

 

 

引用：http://big5.wiki8.com/dianzixianweijing_122787/