電子顯微鏡
普通光學(xué)顯微鏡通過提高和改善透鏡的性能，使放大率達(dá)到1000-1500倍左右，但一直末超過2000倍。這是由于普通光學(xué)顯微鏡的放大能力受光的波長的限制。光學(xué)顯微鏡是利用光線來看物體，為了看到物體，物體的尺寸就必須大于光的波長，否則光就會 “繞”過去。理論研究結(jié)果表明，普通光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)不超過0.02微米，有人采用波長比可見光更短的紫外線，放大能力也不過再提高一倍左右。
要想看到組成物質(zhì)的最小單位??原子，光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)還差3-4個量級。為了從更高的層次上研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，必須另辟躡徑，創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的顯微鏡。
有人設(shè)想用波長比紫外線更短的X射線，這種顯微鏡的放大能力和分辨本領(lǐng)一定會大大提高，但是找不到適用于X射線的透鏡。
20世紀(jì)20年代法國科學(xué)家德布羅意發(fā)現(xiàn)電子流也具有波動性，其波長與能量有確定的關(guān)系，能量越大波長越短，比如電子經(jīng) 1000伏特的電場加速后其波長是0.388埃，用10萬伏電場加速后波長只有0.0387埃。于是科學(xué)家們就想到是否可以用電子束來代替光波?這是電子顯微鏡即將誕生的一個先兆。
用電子束來制造顯微鏡，關(guān)鍵是找到能使電子束聚焦的透鏡，顯然一般光學(xué)透鏡是無法會聚電子束的。
1923年，德國科學(xué)家蒲許提出了關(guān)干電子在磁場中運(yùn)動的理論。他指出：“具有軸對稱性的磁場對電子束來說起著透鏡的作用�！边@樣，蒲許就從理論上解決了電子顯微鏡的透鏡問題，因?yàn)閷﹄娮邮鴣碚f，磁場顯示出透鏡的作用，所以稱為“磁透鏡”。
德國柏林工科大學(xué)的年輕研究員盧斯卡，1932年制作了第一臺電子顯微鏡??它是一臺經(jīng)過改進(jìn)的陰極射線示波器，成功地得到了銅網(wǎng)的放大像??第一次由電子束形成的圖像。加速電壓為7萬伏，最初放大率僅為12倍。盡管放大率微不足道，但它卻證實(shí)了使用電子束和電子透鏡可形成與光學(xué)像相同的電子像。
經(jīng)過不斷地改進(jìn)，1933年盧斯卡制成了二級放大的電子顯微鏡，獲得了金屬箔和纖維的1萬倍的放大像。
1937年應(yīng)西門子公司的邀請，盧斯卡建立了超顯微鏡學(xué)實(shí)驗(yàn)室。1939年西門子公司制造出分辨本領(lǐng)達(dá)到30埃的世界上最早的實(shí)用電子顯微鏡，并投入批量生產(chǎn)。
電子顯微鏡的出現(xiàn)使人類的洞察能力提高了好幾百倍，不僅看到了病毒，而且看見了一些大分子，即使經(jīng)過特殊制備的某些類型材料樣品里的原子，也能夠被看到。
但是，受電子顯微鏡本身的設(shè)計(jì)原理和現(xiàn)代加工技術(shù)手段的限制，目前它的分辨本領(lǐng)已經(jīng)接近極限。要進(jìn)一步研究比原子尺度更小的微觀世界，必須要有概念和原理上的根本突破。
1978年一種新的物理探測系統(tǒng)“掃描隧道顯微鏡”已被德國學(xué)者賓尼格和瑞士學(xué)者羅雷爾系統(tǒng)地論證了，并于1982年制造成功。這種新型的顯微鏡，放大倍數(shù)可達(dá)3億倍，最小可分辨的兩點(diǎn)距離為原子直徑的1/ 10，也就是說它的分辨率高達(dá)0.l埃。[-(@_@)-]
掃描隧道顯微鏡采用了全新的工作原理，它利用一種奇妙的電子隧道現(xiàn)象，將樣品本身作為一個電極，另一個電極是一根非常尖銳的探針，把探針移近樣品，并在兩者之間加上電壓。當(dāng)探針和樣品表面相距只有數(shù)十埃時(shí)，由于隧道效應(yīng)在探針與樣品表面之間就會產(chǎn)生隧穿電流，并保持不變，若表面有微小起伏，那怕只有原子大小的起伏，也將使隧穿電流發(fā)生成千上萬倍的變化，這種攜帶原子結(jié)構(gòu)的信息，輸入電子計(jì)算機(jī)，經(jīng)過處理即可在熒光屏上顯示出一幅物體的三維圖象。
鑒于盧斯卡發(fā)明電子顯微鏡的功績，賓尼格、羅雷爾設(shè)計(jì)制造掃描隧道顯微鏡的業(yè)績，瑞典皇家科學(xué)院決定，將1986年諾貝爾物理獎授予他們?nèi)恕?/p>