電子顯微鏡發(fā)明者是誰(shuí)

今天的西方基督教意義上的圣誕節(jié)，就是耶穌誕生的日子，如果說(shuō)耶穌是神話(huà)中的神，那么讓我們認(rèn)識(shí)這個(gè)世界的人非羅斯卡莫屬了，因?yàn)樗l(fā)明了電子顯微鏡，讓我們更加直觀(guān)得認(rèn)識(shí)了這個(gè)世界。（www.hi1718.com）要說(shuō)的是：今天是羅斯卡出生的日子，就讓我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下電子顯微鏡這種儀器吧。

電子顯微鏡是利用電子與物質(zhì)作用所產(chǎn)生之訊號(hào)來(lái)監(jiān)定微區(qū)域晶體結(jié)構(gòu)，微細(xì)組織，化學(xué)成份，化學(xué)鍵結(jié)和電子分布情況的電子光學(xué)裝置。常用的有透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。與光學(xué)顯微鏡相比電子顯微鏡用電子束代替了可見(jiàn)光，用電磁透鏡代替了光學(xué)透鏡并使用熒光屏將肉眼不可見(jiàn)電子束成像。

電子顯微鏡由鏡筒、真空裝置和電源柜三部分組成。鏡筒主要有電子源、電子透鏡、樣品架、熒光屏和探測(cè)器等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個(gè)柱體。電子透鏡用來(lái)聚焦電子，是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件。一般使用的是磁透鏡，有時(shí)也有使用靜電透鏡的。它用一個(gè)對(duì)稱(chēng)于鏡筒軸線(xiàn)的空間電場(chǎng)或磁場(chǎng)使電子軌跡向軸線(xiàn)彎曲形成聚焦，其作用與光學(xué)顯微鏡中的光學(xué)透鏡（凸透鏡）使光束聚焦的作用是一樣的，所以稱(chēng)為電子透鏡。光學(xué)透鏡的焦點(diǎn)是固定的，而電子透鏡的焦點(diǎn)可以被調(diào)節(jié)，因此電子顯微鏡不象光學(xué)顯微鏡那樣有可以移動(dòng)的透鏡系統(tǒng)。

現(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流通過(guò)帶極靴的線(xiàn)圈產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)使電子聚焦。電子源是一個(gè)釋放自由電子的陰極，柵極，一個(gè)環(huán)狀加速電子的陽(yáng)極構(gòu)成的。陰極和陽(yáng)極之間的電壓差必須非常高，一般在數(shù)千伏到3百萬(wàn)伏特之間。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩(wěn)定度要求不低于萬(wàn)分之一。樣品可以穩(wěn)定地放在樣品架上。此外往往還有可以用來(lái)改變樣品（如移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、加熱、降溫、拉長(zhǎng)等）的裝置。探測(cè)器用來(lái)收集電子的信號(hào)或次級(jí)信號(hào)。真空裝置用以保障顯微鏡內(nèi)的真空狀態(tài)，這樣電子在其路徑上不會(huì)被吸收或偏向，由機(jī)械真空泵、擴(kuò)散泵和真空閥門(mén)等構(gòu)成，并通過(guò)抽氣管道與鏡筒相聯(lián)接。電源柜由高壓發(fā)生器、勵(lì)磁電流穩(wěn)流器和各種調(diào)節(jié)控制單元組成。

透射電子顯微鏡因電子束穿透樣品后，再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學(xué)顯微鏡相仿，可以直接獲得一個(gè)樣本的投影。通過(guò)改變物鏡的透鏡系統(tǒng)人們可以直接放大物鏡的焦點(diǎn)的像。由此人們可以獲得電子衍射像。使用這個(gè)像可以分析樣本的晶體結(jié)構(gòu)。

在這種電子顯微鏡中，圖像細(xì)節(jié)的對(duì)比度是由樣品的原子對(duì)電子束的散射形成的。由于電子需要穿過(guò)樣本，因此樣本必須非常薄。組成樣本的原子的原子量、加速電子的電壓和所希望獲得的分辨率決定樣本的厚度。樣本的厚度可以從數(shù)納米到數(shù)微米不等。原子量越高、電壓越低，樣本就必須越薄。樣品較薄或密度較低的部分，電子束散射較少，這樣就有較多的電子通過(guò)物鏡光欄，參與成像，在圖像中顯得較亮。反之，樣品中較厚或較密的部分，在圖像中則顯得較暗。如果樣品太厚或過(guò)密，則像的對(duì)比度就會(huì)惡化，甚至?xí)蛭针娮邮哪芰慷粨p傷或破壞。

掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡的電子束不穿過(guò)樣品，僅以電子束盡量聚焦在樣本的一小塊地方，然后一行一行地掃描樣本。入射的電子導(dǎo)致樣本表面被激發(fā)出次級(jí)電子。

顯微鏡觀(guān)察的是這些每個(gè)點(diǎn)散射出來(lái)的電子，放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級(jí)電子，通過(guò)放大后調(diào)制顯像管的電子束強(qiáng)度，從而改變顯像管熒光屏上的亮度。圖像為立體形象，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。顯像管的偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描，這樣顯像管的熒光屏就顯示出樣品表面的形貌圖像，這與工業(yè)電視機(jī)的工作原理相類(lèi)似。由于這樣的顯微鏡中電子不必透射樣本，因此其電子加速的電壓不必非常高。

缺點(diǎn)：

1.在電子顯微鏡中樣本必須在真空中觀(guān)察，因此無(wú)法觀(guān)察活樣本。隨著技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境掃描電鏡將逐漸實(shí)現(xiàn)直接對(duì)活樣本的觀(guān)察；

2.在處理樣本時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生樣本本來(lái)沒(méi)有的結(jié)構(gòu)，這加劇了此后分析圖像的難度；

3.由于電子散射能力極強(qiáng)，容易發(fā)生二次衍射等；

4.由于為三維物體的二維平面投影像，有時(shí)像不唯一；

5.由于透射電子顯微鏡只能觀(guān)察非常薄的樣本，而有可能物質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不同；

6.超薄樣品（100納米以下），制樣過(guò)程復(fù)雜、困難，制樣有損傷；

7.電子束可能通過(guò)碰撞和加熱破壞樣本；

8.此外電子顯微鏡購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)的價(jià)格都比較高。