電子顯微鏡是如何發明的

1樓：廣西師範大學出版社

人類的第三隻眼

——2023年電子顯微鏡的發明

2023年，德國科學家恩斯特·魯斯卡與組長馬克斯·克諾爾博士製成了世人公認的第一台電子顯微鏡。2023年，恩斯特·魯斯卡發表了以「幾何電子光學的進展」為題的**，第一次使用電子顯微鏡的名稱，所以這一年被認為是電子顯微鏡的發明年份。

除了動植物以外，自然界還有乙個龐大的生物世界，就是微生物。它們都很小，小到把幾億個微生物堆積在一起時，也只有一粒公尺那麼大小。顯微鏡的發明開啟了人類通向微生物等微觀世界的大門。

2023年，楊斯岑兄弟發明了世界上最早的顯微鏡。17世紀中期人類發明了光學顯微鏡，18世紀荷蘭人列文·虎克借助顯微鏡發現了組成動植物身體的細胞，逐步認識了細胞核及其作用，這是顯微鏡發展史上的第乙個里程碑。

隨著對細胞的不斷深入研究，光學顯微鏡的侷限性日益明顯。由於它以可見光作為光源，分辨能力受到光波影響，無法進一步了解細胞的微細結構。人們期待分辨本領更高、功能更強的超級顯微鏡。

2023年，生於德國海德爾堡的工程師恩斯特·魯斯卡在其組長馬克斯·克諾爾博士指導下對顯微鏡進行了自16世紀荷蘭人加裝第二塊透鏡以來最重要的革新：他們研製出了一台電子顯微鏡。這台顯微鏡能將物體放大十幾倍。

2023年，恩斯特·魯斯卡致力於提高電子顯微鏡的分辨本領，在德國《物理學進展》雜誌上發表了以「幾何電子光學的進展」為題的**，第一次使用電子顯微鏡的名稱。此後，電子顯微鏡成了20世紀後期科學家對微觀物質結構和生命形式進行探索的強有力的工具。

有兩次「發現」為克諾爾和魯斯卡的研究奠定了基礎。2023年，法國物理學家路易·德布羅意發現電子束呈波狀運動，但其波長要比光的波長短得多。德布羅意的發現意味著如果能找到使電子束聚集的方法，就能將其用來放大物像。

兩年後，德國物理學家漢斯·布施發現了調節焦點所產生的效果：電磁場或靜電場中不再有電子了。實際上，電磁場或靜電場成了乙個透鏡，電子變成了光。

結合兩者，電子顯微鏡被發明並以驚人的速度發展。

20世紀30年代末，德國西門子公司、英國的大都會·維克爾公司和美國無線電公司等這樣的著名高科技公司，完善了電子透鏡的基本原理，將電子束聚集在真空腔內形成的電磁場或靜電場中，從而達到放大物體的目的。2023年，可將**放大3萬倍的電子顯微鏡研製成功。

此後，出現了一種改進型的電子顯微鏡，這種顯微鏡可將物體放大10萬倍。伴隨著技術和裝置的不斷改進和提高，人們終於實現了觀察原子的理想。光學顯微鏡的最高分辨本領約為200奈米，與此相對應的最高有效放大倍數是1500倍。

現代高分辨電子顯微鏡的分辨本領已達0.1奈米、放大倍數在150萬倍以上，這相當於把乙個直徑4公尺的氣球放大到地球那麼大。它還可以把原子放大成乙個個小饅頭那麼大，那麼清晰可見。

這裡，要提一句的是，從19世紀末到20世紀20年代，儘管已有不少傑出的科學家發現了電子束可以聚焦並得到了成像公式，但為什麼沒有引導他們讓電子束代替光束發明電子顯微鏡呢?主要原因之一是他們遠離科學實驗。而魯斯卡敢於排除人們的偏見和責難，勇於實踐，終於發明了電子顯微鏡。