【中華百科全書●工學●電子顯微鏡】

楊籍富

【中華百科全書●工學●電子顯微鏡】

 

利用經電磁或靜電透鏡來聚焦的電子束，以觀察物件並獲得放大影像的儀器，稱為電子顯微鏡（ElectronMicroscope）。

 

根據量子力學，運動中的粒子同時亦具有波動的特性。

 

當電子被V伏特的電壓加速時，其波長λ與電壓的關係為埃（一埃=10-8cm）。

 

若電壓從一百伏特變化至一千伏特，則電子波長從一．二二埃變化至○．一二二埃。

 

這些波長約比可見光要小一千倍。

 

因此，電子顯微鏡可以比光學顯微鏡看到更小的物件。

 

電子顯微鏡的加速電壓，約為五十KV至一百KV左右，放大倍率可達二、三十萬倍，若再利用照相放大則可達二百萬倍左右。

 

常用的電子顯微鏡，有穿透式和掃描式電子顯微鏡兩種。

 

前者的解像度（ResolvingPower）可達二埃，而後者也可達五十埃。

 

電子顯微鏡實際的解像度，比理論的解像度要差，其理由乃由於電磁透鏡，尤其是物鏡部分之像差（Aberration），以及高電壓與透鏡電流殘餘之微小不穩定性所引起。

 

儘管如此，與光學顯微鏡最佳的解像度二千埃相比，電子顯微鏡的解像度要好的很多，同時焦點深度也要來得大。

 

圖一所示的為穿透式電子顯微鏡與光學顯微鏡系統之比較。

 

在電于顯微鏡中，除以電子槍取代光源，以電磁或靜電透鏡取代玻璃透鏡外，整個系統內部還要保持真空狀態（10-4～10-5torr），以避免電子與氣體分子相碰撞。

 

電子束穿透試片後放大的影像，可以直接在底片上攝影或螢光幕上顯示。

 

(見圖一)圖二所示的為掃描式電子顯微鏡之構造。

 

從電子槍發射出來的電子，經電磁透鏡集聚成細小之電子束，在試片上來回掃射。

 

試片會放出二次電子等信號，而為信號收集器所接收，經過放大後傳至陰極射線管，而從螢光幕上顯示出來，此時可用照相機攝影。

 

由於焦點深度很大，使我們對掃描式電子顯微鏡所成之像，有實體之感覺。

 

圖三所示的為掃描式電子顯微鏡之外觀。

 

圖四所示的為果蠅頭部與複眼利用掃瞄式電子顯微鏡所攝取之相片。

 

放大倍率分別為一百八十倍與五千四百倍。

 

(見圖二)(見圖三)(見圖四)利用電子顯微鏡來觀察，除能清晰地辨明細小形狀外，還可獲得很多光學顯微鏡所沒有的功能與優異效果。

 

對同一試片而言，亦可得到各種不同信號之影像與分析資料。

 

我們可從穿透式電子顯微鏡，得到試片之微細組織與繞射圖形。

 

從這些資料中，可知其所含之各相（Phase）的形狀、大小與分布，並可分析晶體的構造與缺陷。

 

用掃描式電子顯微鏡，可以觀察試片表面之形態，分析其成分，或檢查表面各部分某些物理特性之差別。

 

此外，電子顯微鏡在醫學、生物學以及犯罪偵查方面，應用也很廣。

 

（黃文儀）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=9356