世界上第一臺(tái)電子顯微鏡

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　　發(fā)展電子顯微鏡

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　　1932年，德國(guó)柏林工科大學(xué)的年輕研究員盧斯卡制作了第一個(gè)電子顯微鏡——一個(gè)改進(jìn)的陰極射線示波器，成功獲得了銅網(wǎng)的放大圖像——第一個(gè)電子束產(chǎn)生的圖像，加速電壓為7萬(wàn)，最初的放大率只有12倍。雖然放大率微不足道，但已經(jīng)驗(yàn)證了使用電子束和電子鏡頭可以形成與光學(xué)圖像相同的電子圖像。

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　　1933年，盧斯卡經(jīng)過不斷改進(jìn)，制作了二次放大的電子顯微鏡，獲得了10,000倍的金屬箔和纖維放大像。

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　　在1937年西門子公司的邀請(qǐng)下，盧斯卡建立了超顯微鏡實(shí)驗(yàn)室。1939年，西門子公司制造了世界上最早的實(shí)用電子顯微鏡，分辨率達(dá)到30埃，并投入大規(guī)模生產(chǎn)。

　　電子顯微鏡的出現(xiàn)使人類的洞察力提高了數(shù)百倍，不僅可以看到病毒，還可以看到一些大分子，甚至可以看到一些特殊制備的材料樣品中的原子。

　　#02

　　電子顯微鏡

　　下的纖維

　　掃描隧道顯微鏡

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　　1978年，德國(guó)學(xué)者賓尼格和瑞士學(xué)者羅雷爾系統(tǒng)論證了一種新的物理探測(cè)器——掃描隧道顯微鏡，并于1982年成功制造。這種新型顯微鏡的放大倍數(shù)可以達(dá)到3億倍，最小可分辨率為原子直徑的1/10。

　　掃描隧道顯微鏡采用了全新的工作原理。它利用一種電子隧道現(xiàn)象，將樣品本身視為一個(gè)電極，另一個(gè)電極是一個(gè)非常鋒利的探頭。當(dāng)探頭與樣品表面之間的距離只有幾十埃時(shí)，由于隧道效應(yīng)會(huì)在探頭與樣品表面之間產(chǎn)生隧道穿透電流，并保持不變。如果表面略有波動(dòng)，即使只有原子大小的波動(dòng)，穿隧穿透電流也會(huì)發(fā)生成千上萬(wàn)倍的變化。這種帶有原子結(jié)構(gòu)的信息可以通過輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

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　　電子顯微鏡的類型和原理

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)和用途，電子顯微鏡可分為散射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡等。

　　根據(jù)電子光學(xué)原理，電子顯微鏡用電子束和電子鏡片代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的微小結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下顯示出來(lái)。

　　透明電子顯微鏡

　　透射鏡即透射電子顯微鏡，一般稱為電子顯微鏡或電子顯微鏡，是使用最廣泛的一種電子顯微鏡。

　　工作原理:真空環(huán)境下，電子束經(jīng)過高壓加速后，通過樣品產(chǎn)生透射電子和散射電子，在電磁透鏡的作用下在熒光屏上顯示。當(dāng)電子束投射到樣品中時(shí)，相應(yīng)的電子發(fā)射可以隨著組織成分密度的不同而發(fā)生。例如，當(dāng)電子束投射到高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)中時(shí)，電子被透射得更多，所以投射到顯示屏上的電子很少呈現(xiàn)圖像，而電子照片是黑色的。

　　掃描電子顯微鏡

　　掃描電子顯微鏡就是掃描電子顯微鏡。主要用于觀察樣品表面形狀、分裂面結(jié)構(gòu)、管腔內(nèi)表面結(jié)構(gòu)等。

　　工作原理:掃描電子顯微鏡利用二次電子信號(hào)成像觀察樣品表面形狀。用極細(xì)的電子束掃描樣品表面，激發(fā)樣品表面釋放二次電子，用特殊的探測(cè)器收集產(chǎn)生的二次電子，將電信號(hào)輸送到顯像管，并在顯示屏上顯示物體。(細(xì)胞和組織)表面的立體圖像可以拍攝成照片。

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　　應(yīng)用電子顯微鏡

　　1.物理

　　研究分子和原子形態(tài);研究晶體薄膜位錯(cuò)和層錯(cuò);研究表面物理變化等。

　　2.化學(xué)

　　研究聚合物結(jié)構(gòu)和性能;研究一些有機(jī)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)和添加劑;催化劑研究:研究各種無(wú)機(jī)物質(zhì)的性能、結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)含量;甚至研究一些化學(xué)反應(yīng)過程。

　　3.生物學(xué)

　　研究生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和遺傳工程;昆蟲分類研究:人工合成蛋白質(zhì)研究和各種細(xì)菌;研究微生物，如病毒和噬菌體。