高真空讓我們能更精確地窺探納米世界

昊青氣體裝備技術（江蘇）有限公司 2020-11-17

電子顯微鏡Electron Microscope，簡稱EM，可幫助科學家觀察極小的微觀結(jié)構(gòu)。例如，它能夠生成病毒和晶格的顯微圖像。為了能正常工作，EM設備內(nèi)必須始終保持高純度的真空狀態(tài)。

由于光的波長的特性，光學設備的放大倍數(shù)也會受到限制。如果物體小于0.5×10^-6米，傳統(tǒng)的光學顯微鏡將無法對其成像。盡管使用此方法可以識別大多數(shù)細菌，但它還是無法識別更小的病毒，因此科學家仍需要借助其他的物理設備才能看到它們。

在1931年，恩斯特·魯斯卡（Ernst Ruska）和馬克斯·諾爾（Max Knoll）通過電子的科學研究，在柏林夏洛滕堡的科技大學制造了第一臺透射電子顯微鏡（TEM）。從那以后，通過人眼觀察物體進入到前所未有的微觀的維度，這兩位科學家還成為對薄金屬箔成像并觀察其晶體結(jié)構(gòu)的先驅(qū)。

光被粒子所代替
在光學顯微鏡下，光波被人眼捕捉并通過透鏡分解，通過這種光學效應即可達到放大被觀察物體的效果。而電子顯微鏡的工作原理與光學顯微鏡完全不同：電子被主動加速，然后以聚焦電子束的形式被定向到待觀察的物體上。這些粒子與被觀察的物體相互作用，電子顯微鏡下的圖像是通過評估接觸后的路徑來生成的。由于微粒的特性，因此電子顯微鏡可以按不同的方式顯示納米級別的微觀結(jié)構(gòu)。

透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡的成像方法，僅在電子處于進入和離開物體的路徑中沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)時相同， 因此，電子運動途中不得有任何空氣分子形成阻礙，因此電子顯微鏡的內(nèi)部始終保持由真空泵產(chǎn)生的高純度真空。

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