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简述电子显微镜的发展史、原理及其应用摘要在德布罗意波的实验验证中,由分析衍射条纹得出的波长与德布罗意波长公式的计算结果符合的很好这证明电子像X射线一样具有波动性,同时也证明了德布罗意公式的正确,更为电子显微镜的研究提供了理论依据,使得人们对微观世界的观察进入到一个全新的时期一.电子显微镜的发展史电子显微镜的产生要追溯到19世纪末的一系列科学发现当时Abbe建立了显微镜分辨率的理论,即认为用显微镜看不到比显微镜的光源波长还小的物体从这个理论出发,人们意识到用光学显微镜看不到原子不过从另一方面看,Abbe的理论也指出了,如果能找到一个比光波波长还短的光源,就能提高显微镜的分辨率1924年是近代科学史上的___德布罗意提出了波检二重性的假说.并很快的为电子衍射的发现所证实初国的__又开创了电磁透镜的理论具备了上述两个条件,使人们产生了制作一个新型显微镜的想法,即用具有波动性的电子做光源,再用电磁透镜来放1926年汉斯·__研制了第一个磁力电子透镜1931年厄恩斯特·卢斯卡和马克斯·克诺尔研制了第一台透视电子显微镜,他也因此而在1986年获得诺贝尔物理学奖1938年卢卡斯在西门子公司研制了第一台商业电子显微镜,其分辨率优于100埃与此同时菲利浦公司和美国半导体公司也在积极研究和生产电子显微锗,随着透射电子显微镜的发展,扫描电镜也得到了发展,1942年英国制成第一台实验室用扫描电镜,在透射电线和电子探针技术发展的基础上,扫描电镜的分辨本领得到进一步提高到近几年已经开始生产作为商品的扫描电镜__世纪九十年代以来,人们也开始使用电脑控制电子显微镜的成像,这使得电子显微镜的使用更加简单随着科学技术的发展,电子显微镜的作用也会显得愈加重要
二、电子显微镜的原理电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器在光学显微镜下,无法看清小于
0.2um的细微结构要想看清这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显微镜的分辨率根据德布罗意波公λ=h/我们可以知道,因为h值很小,所以,当电子速度很大时,就可以获得较明显的极短波它的波长远小于可见光波,因此,电子显微镜的放大倍数和分辨率都远高于光学显微镜例如,现在电子显微镜最大放大倍率超过300万倍,而光学显微镜的最大放大倍率约为2000倍
三、电子显微镜的应用电子显微镜按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等在这里,我将主要介绍透射式电子显微镜和扫描式电子显微镜
1.透射式电子显微镜透射式电子显微镜(TEM)是观察和分析材料的形貌、__和结构的有效工具透射电子显微镜因用聚焦电子束做透射式照明源,使电子束穿透样品后,再用电子显微镜成像放大而得名它的光路与光学显微镜相仿,电子要穿过显微镜,需要样本非常薄,在样本较薄或密度较低的部分,电子束散射较少,通过物镜光栏的电子较多,在图像中显得较亮相反,样品中较厚或密度较大的部分,在图像中则显得较暗如果样品太厚或太密,则像的对比度就会恶化,甚至吸收电子束的能量而被损伤或破坏利用透射式电子显微镜,我们可观察到钢中的典型__、化学热处理渗透__以及大型零件__的复型观察除此之外,萃取复型的应用、选区电子衍射花样的标定等,都需要用到它由此可见,透射式电子显微镜的作用是十分巨大的
2.扫描式电子显微镜扫描式电子显微镜(SEM)是以电子束作为照明源,把聚焦的很细的电子束以光栅状扫描方式照射到试样上,产生各种同式样性质有关的信息,然后加以搜集和处理,从而获得微观形貌放大的一种显微镜扫描电子显微镜的成像来自电子与物质的相互作用,因此,后者也就成为扫描电子显微镜在各方面应用的基同其他方式的显微镜相比,扫描电子显微镜有以下这些特点能直接观察大尺寸试样的原始表面;试样在样品室中可动的自由度非常大;焦距景深大,图像立体感很强;放大倍数的可变范围很宽,且不用经常对总之,电子显微镜的应用范围是十分广泛的,其在医学、自然科学、材料科学等许多领域都有十分巨大的作用,同时也对推动社会的发展也起到了不可估量的作用当然,任何事物都具有双面性,例如,电子显微镜由于其__的昂贵而不能得到普及此外,在使用电子显微镜时,必须在真空中,因此样本不能是活物针对这些问题,许多科学家已经展开了深入的研究,相信在不久的将来,电子显微镜将翻开它崭新的一页____
[1]《大学物理下册(第二版)》,芶秉聪胡海云主编,北京国防工业出版社,
2012.1重印
[2]《电子显微镜的原理和应用》,刘维《现代仪器使用与维修》1996年01期
[3]《扫描电镜原理及应用技术》,廖乾初、蓝芬兰,冶金工业出版社,
1990.7
[4]《扫描电镜入门》,马金鑫、朱国凯,科学出版社,
1985.5。