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电子显微镜的诞生（第1页）

电子显微镜的诞生

显微镜是一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和构成生物的基本单元——细胞。但随着对细胞研究的不断深入，光学显微镜便显示出了明显的局限性。由于光学显微镜不论质量如何改善，它的放大率也至多能到1500倍，这对进一步了解细胞的微细结构来说，显然是不够的。

19世纪末，德国一位名叫阿贝的光学家认为，光学显微镜的分辨本领大约是使用光线波长的一半。既然光线的波长可以影响分辨本领，那么如果使用波长短的光线来作光源，不就可以把显微镜的分辨本领提高一些了吗？分辨本领高了，放大倍数自然也就提高了嘛。当时，科学家已经知道紫外线、X射线、γ线的波长要比光波短。经过多年的努力，在20世纪初出现了紫外线显微镜，后来又出现了X射线显微镜。

1924年，法国科学家德·布洛依证明了任何一种粒子，当它们在快速运动时，必定都伴有电磁辐射，辐射波的波长与粒子的制裁量及粒子运动的速度成反比。这真是一个好消息：如果能用高速运动的电子来作光源而发明出一台电子显微镜的话，那该是多么振奋人心啊！可惜，德·布洛依的证明并没有引起人们的重视。那时，许多科学家都在从事高压阴极射线示波器的研究。1924年，一个名叫加柏的科学家在德国柏林进行这项研究时，无意间制造出了一种短焦距、有会聚能力的线圈，然而，加柏不能解释为什么这种线圈具有会聚作用，也不知道这样的线圈有什么用处。两年以后，又一位德国科学家布施发现，加柏制造的线圈对电子可以起透镜的作用。他发现高速运动的电子在电磁场的作用下会发生折射，并且能被聚焦，就如同普通的可见光通过透镜被折射聚集一样。然而，这个重要的发现同样没有及时应用到制造电子显微镜方面来。

德·布洛依和布施的两个发现，为电子显微镜的发明指出了方向。1932年，德国柏林工科大学的年轻研究员鲁斯卡制作了第一台电子显微镜——它是一台经过改进的阴极射线示波器，成功地得到了铜网的放大像——第一次由电子束形成的图像，加速电压为7万伏，最初放大率仅为12倍。尽管放大率微不足道，但它却证实了使用电子束和电子透镜可形成与光学像相同的电子像。经过不断地改进，1933年底，鲁斯卡终于建成了一台真正的电子显微镜，它的最高放大倍数达到12000倍。此后，鲁斯卡得到了他的兄弟赫尔穆特的大力协助。赫尔穆特是个医生，在医学界小有名气，生活富裕舒适，但他毅然放弃了这一切，决心和鲁斯卡一起把电子显微镜试用到医学上，以解决光学显微镜不能解决的疑难问题。经过几年的艰苦努力，鲁斯卡终于在1938年研制成功了世界上第一台真正实用的透射电子显微镜。次年，德国的西门子公司以这台电子显微镜为样机，生产了世界上第一批商品电子显微镜，并在第二次世界大战后运往其他国家。至此，电子显微镜便正式问世了，人类从光学显微镜时代进入了电子显微镜时代。

电子显微镜为人类揭开了光学显微镜看不到的五光十色的微观世界的奥秘，使大自然又向人类敞开了一个新领域的大门。

电子显微镜受本身的设计原理和加工技术手段的限制，放大率至多能达到200万倍。1982年，国际商用机器公司苏黎世实验室的科学家宾尼和罗雷尔发明了真空条件下工作的扫描隧道显微镜，这种新型的显微镜放大倍数可达3亿倍。它使人类第一次“看”到了物质表面的原子排列状态。