电子显微镜的发明

电子显微镜的发明

人类认识微观世界的历史是从放大镜开始的。十九世纪中叶，光学显微镜的发明，导致了细胞的发现及细胞理论的建立，这是人类认识微观世界的一大突破。然而，准确的理论计算表明，无论光学显微镜的质量如何改善，其放大率只能达到1000-1500左右，分辨本领至多只能达到2000A。因此有必要发明一种更有效的工具，以满足人们观察微观世界的要求。

著名物理学家埃贝·海仑霍尔等从理论上证明了限制光学显微镜分辨本领及放大率的因素是光线的波长，因此促使人们去寻找波长比光线更短的成像媒介以克服这一缺限。二十世纪初，恰伊斯制作了第一台紫外光显微镜，将分辨率提高到100A，但还是满足不了生产和科研的需要。

1926年，德国科学家蒲许提出了关于电子在磁场中运动的理论。他指出：“具有轴对称性的磁场对电子束来说起着透镜的作用。”可惜的是，在这个理论发表以后的五年中，研究者全然没有考虑到利用电子束来放大物体，也没有人着手研制显微镜，而只是一味地沿着使电子束（阴极射线）缩小（收敛）的方向前进。电视、阴极射线示波器等就是这方面研究成果的代表。

1932年，柏林工科大学高压实验室中的年轻研究员卢斯卡和克诺尔对阴极射线示波器作了一些改进，成功地得到了铜网的放大像。尽管得到的电子像放大率仅为12倍，但它雄辩地说明使用电子束和电子透镜（磁场透镜）可以制成与光学像相同的电视象。从此，电子显微法便被正式确立了。

接下去要解决的问题是：第一，要制造短焦距的电子透镜；第二，提高放大率。科技工作者用“极靴”代替长线圈，制成了短焦距电子透镜。有了短焦距电子透镜，放大率自然提高了。1933年底，卢斯卡制作的电子显微镜获得了金属箔和纤维1万倍的放大像。至此，电子显微镜的放大率已远远超过了光学显微镜，而对显微镜有决定意义的分辨本领，这时还只刚达到光学显微镜的水平。

1937年柏林工科大学的克劳塞和穆勒终于完成了超越光学显微镜性能这一丰功伟绩，他们成功地制造出分辨本领为250A的电子显微镜，并对细菌和胶体拍了照。克劳塞和穆勒的成功，促使德国西门子公司把主要力量转到了实用电子显微镜的制作上去。他们从柏林工科大学邀请了卢斯卡，请他专门从事电子显微镜的研制工作。二年后，西门子公司制造的第一批电子显微镜进入了市场，其分辨本领达到30A。

随后，电子显微镜的质量不断提高。迄今，其分辨本领和放大率分别可达1A和10′倍。借助于先进的电子显微镜，人们对微观世界的认识已深入到了病毒和原子。