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電子顯微鏡

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1 拼音

diàn zǐ xiǎn wēi jìng

2 英文參考

electronmicroscope

eletron microscope

EM

EMS

microscope,electron

supermicroscope

3 注解

普通光學顯微鏡通過提高和改善透鏡性能,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。

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  • 評論總管
    2019/8/22 10:37:03 | #0
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本頁最后修訂于 2012年5月15日 星期二 22:37:11 (GMT+08:00)
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