扫描电子显微镜的发展历史

扫描电镜的历史?~

1923年，法国科学家Louis de Broglie发现，微观粒子本身除具有粒子特性以外还具有波动性。他指出不仅光具有波粒二象性，一切电磁波和微观运动物质(电子、质子等)也都具有波粒二象性。电磁波在空间的传播如图4-1所示，是一个电场与磁场交替转换向前传递的过程。电子在高速运动时，其波长远比光波要短得多，于是人们就想到是不是可以用电子束代替光波来实现成像?
1926年，德国物理学家H·Busch提出了关于电子在磁场中的运动理论。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。从理论上设想了可利用磁场作为电子透镜，达到使电子束会聚或发散的目的。
有了上述两方面的理论，1932年，德国柏林工科大学高压实验室的M.Knoll和E.Ruska研制成功了第1台实验室电子显微镜，这是后来透射式电子显微镜（transmission electron microscope，TEM）
的雏形。其加速电压为70kV，放大率仅12倍。尽管这样的放大率还微不足道，但它有力地证明了使用电子束和电磁透镜可形成与光学影像相似的电子影像。这为以后电子显微镜的制造研究和提高奠定了基础。
1933年，E.Ruska用电镜获得了金箔和纤维的1万倍的放大像。至此，电镜的放大率已超过了光镜，但是对显微镜有着决定意义的分辨率，这时还只刚刚达到光镜的水平。1937年，柏林工业大学的Klaus和Mill继承了Ruska的工作，拍出了第1张细菌和胶体的照片，获得了25nm的分辨率，从而使电镜完成了超越光镜性能的这一丰功伟绩。
1939年，E.Ruska在德国的Siemens公同制成了分辨率优于10nm的第1台商品电镜。由于E·Ruska在电子光学和设计第1台透射电镜方面的开拓性工作被誉为“本世纪最重要的发现之一”，而荣获1986年诺贝尔物理学奖。
除Knoll、Ruska以外，同时其他一些实验室和公司也在研制电镜。如荷兰的菲利浦（Philip）公司、美国的无线电公司(RCA)、日本的日立公司等。1944年Philip公司设计了150kV的透射电镜，并首次引入中间镜。1947年法国设计出400kV的高压电镜。60年代初，法国制造出1500kV的超高压电镜。1970年法国、日本又分别制成3000kV的超高压电镜。
进入60年代以来，随着电子技术的发展，特别是计算机科学的发展，透射电镜的性能和自动化程度有了很大提高。现代透射电镜（如日立公司的H-9000型）的晶格分辨率最高已达0.1nm，放大率达150万倍。人们借助于电镜不但能看到细胞内部的结构，还能观察生物大分子和原子的结构，应用也愈加广泛和深入。
扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)作为商品出现则较晚，早在1935年，Kn-
oll在设计透射电镜的同时，就提出了扫描电镜的原理及设计思想。1940年英国剑桥大学首次试制成功扫描电镜。但由于分辨率很差、照相时间过长,因此没有立即进入实用阶段，至1965年英国剑桥科学仪器有限公司开始生产商品扫描电镜。80年代后扫描电镜的制造技术和成像性能提高很快，目前高分辨型扫描电镜（如日立公司的S-5000型）使用冷场发射电子枪，分辨率已达0.6nm，放大率达80万倍。
我国从50年代初开始研制透射电镜，1959年第1台透射电镜诞生于上海新跃仪表厂，此后中型透射电镜开始批量生产。目前国产透射电镜分辨率已达0.2nm，放大80万倍。扫描电镜也于70年代开始生产。国内主要生产电镜的厂家是:北京中科院科学仪器厂、上海新跃仪表厂、南京江南光学仪器厂等。

恩斯特·阿贝最开始指出，对物体细节的分辨率受到用于成像的光波波长的限制，因此使用光学显微镜仅能对微米级的结构进行放大观察。通过使用由奥古斯特·柯勒和莫里茨·冯·罗尔研制的紫外光显微镜，可以将极限分辨率提升约一倍。然而，由于常用的玻璃会吸收紫外线，这种方法需要更昂贵的石英光学元件。当时人们认为由于光学波长的限制，无法得到亚微米分辨率的图像。 1858年，尤利乌斯·普吕克认识到可以通过使用磁场来使阴极射线弯曲。这个效应早在1897年就由曾经被费迪南德·布劳恩用来制造一种被称为阴极射线示波器的测量设备，而实际上早在1891年，里克就认识到使用磁场可以使阴极射线聚焦。后来，汉斯·布斯在1926年发表了他的工作，证明了制镜者方程在适当的条件下可以用于电子射线。1928年，柏林科技大学的高电压技术教授阿道夫·马蒂亚斯让马克斯·克诺尔来领导一个研究小组来改进阴极射线示波器。这个研究小组由几个博士生组成，这些博士生包括恩斯特·鲁斯卡和博多·冯·博里斯。这组研究人员考虑了透镜设计和示波器的列排列，试图通过这种方式来找到更好的示波器设计方案，同时研制可以用于产生低放大倍数（接近1:1）的电子光学原件。1931年，这个研究组成功的产生了在阳极光圈上放置的网格的电子放大图像。这个设备使用了两个磁透镜来达到更高的放大倍数，因此被称为第一台电子显微镜。在同一年，西门子公司的研究室主任莱因霍尔德·卢登堡提出了电子显微镜的静电透镜的专利。 1927年，徳布罗意发表的论文中揭示了电子这种本认为是带有电荷的物质粒子的波动特性。TEM研究组直到1932年才知道了这篇论文，随后，他们迅速的意识到了电子波的波长比光波波长小了若干数量级，理论上允许人们观察原子尺度的物质。1932年四月，鲁斯卡建议建造一种新的电子显微镜以直接观察插入显微镜的样品，而不是观察格点或者光圈的像。通过这个设备，人们成功的得到了铝片的衍射图像和正常图像，然而，其超过了光学显微镜的分辨率的特点仍然没有得到完全的证明。直到1933年，通过对棉纤维成像，才正式的证明了TEM的高分辨率。然而由于电子束会损害棉纤维，成像速度需要非常快。1936年，西门子公司继续对电子显微镜进行研究，他们的研究目的使改进TEM的成像效果，尤其是对生物样品的成像。此时，电子显微镜已经由不同的研究组制造出来，如英国国家物理实验室制造的EM1设备。1939年，第一台商用的电子显微镜安装在了I. G Farben-Werke的物理系。由于西门子公司建立的新实验室在第二次世界大战中的一次空袭中被摧毁，同时两名研究人员丧生，电子显微镜的进一步研究工作被极大的阻碍。 第二次世界大战之后，鲁斯卡在西门子公司继续他的研究工作。在这里，他继续研究电子显微镜，生产了第一台能够放大十万倍的显微镜。这台显微镜的基本设计仍然在今天的现代显微镜中使用。第一次关于电子显微镜的国际会议于1942年在代尔夫特举行，参加者超过100人。随后的会议包括1950年的巴黎会议和1954年的伦敦会议。随着TEM的发展，相应的扫描透射电子显微镜技术被重新研究，而在1970年芝加哥大学的阿尔伯特·克鲁发明了场发射枪，同时添加了高质量的物镜从而发明了现代的扫描透射电子显微镜。这种设计可以通过环形暗场成像技术来对原子成像。克鲁和他的同事发明了冷场电子发射源，同时建造了一台能够对很薄的碳衬底之上的重原子进行观察的扫描透射电子显微镜。

* 1873 Abbe 和Helmholfz 分别提出解像力与照射光的波长成反比。奠定了显微镜的理论基础。
1897 J.J. Thmson 发现电子
1924 Louis de Broglie (1929 年诺贝尔物理奖得主） 提出电子本身具有波动的物理特性， 进一步提供电子显微镜的理论基础。
* 1926 Busch 发现电子可像光线经过玻璃透镜偏折一般， 由电磁场的改变而偏折。
1931德国物理学家Knoll 及Ruska 首先发展出穿透式电子显微镜原型机。
1937 首部商业原型机制造成功（Metropolitan Vickers 牌）。
* 1938 第一部扫描电子显微镜由Von Ardenne 发展成功。
1938～39 穿透式电子显微镜正式上市（西门子公司，50KV~100KV，解像力20~30&Aring；）。
1940～41 RCA 公司推出美国第一部穿透式电子显微镜（解像力50 nm）。
*1941～63 解像力提升至2~3 Å （穿透式） 及100Å （扫描式）
1960 Everhart and Thornley 发明二次电子侦测器。
1965 第一部商用SEM出现（Cambridge)
1966 JEOL 发表第一部商用SEM(JSM-1)
1958年中国科学院组织研制
1959年第一台100KV电子显微镜 1975年第一台扫描电子显微镜DX3 在中国科学院科学仪器厂（现北京中科科仪技术发展有限责任公司）研发成功
1980年中科科仪引进美国技术，开发KYKY1000扫描电镜

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凤山县18977082962： sem(扫描电子显微镜) - 搜狗百科？
侨衬甘泰： 1965第一部商用SEM出现(Cambridge)1966JEOL发表第一部商用SEM(JSM1)1958年中国科学院组织研制1959年第一台100KV电子显微镜1975年第一台扫描电子显微镜DX3在中国科学院科学仪器厂(现北京中科科仪技术发展有限责任公司)研发成功1980年中科科仪引进美国技术,开发KYKY1000扫描电镜扫描电子显微镜工作原理编辑扫描电子显微镜的制造依据是电子与物质的相互作用

凤山县18977082962： 显微镜发展历史 要30字 - ？
侨衬甘泰： 很早以前,人们就知道某些光学装置能够“放大”物体.比如在《墨经》里面就记载了能放大物体的凹面镜.1675年荷兰生物学家列文虎克用显微镜发现了十分微小的原生动物和红血球,甚至用显微镜研究动物的受精作用.列文虎克掌握了很高的磨制镜片的技艺,制成了当时世界上最精致的可以放大270倍的显微镜.以后几百年来,人们一直用光学显微镜观察微观和探索眼睛看不到的世界,但是由于光学显微镜的分辨率只能达到光波的半波长左右,这样人类的探索受到了限制.进人20世纪,光电子技术得到了长足的发展,1933年德国人制成了第一台电子显微镜后,几十年来,又有许多新型的显微镜问世.

凤山县18977082962： 显微镜操作的历史发展 - ？
侨衬甘泰：在17世纪,人们发现把两块凸透镜组合起来,能明显的提高放大能力,这种装置就是显微镜的前身.第一架真正的显微镜,是用一片凸透镜和一片凹透镜重叠起来组合而成,又称为复式显微镜,是荷兰眼镜匠詹森父子制成的,后来经...

凤山县18977082962： 求知 显微镜的发展史 - ？
侨衬甘泰： 早在公元前一世纪,人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时,可以使其放展开全部 大成像.后来逐渐对球玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识.1590年,荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器.1610年前...

凤山县18977082962： 光学显微镜与电子显微镜的区别(高中生物) - ？
侨衬甘泰： 1、发展历史不同 光学显微镜的发展是电子显微镜发展的基础.17世纪中叶,英国的罗伯特·胡克和荷兰的列文虎克,都对显微镜的发展作出了卓越的贡献.1665年前后,胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作...

凤山县18977082962： 显微镜的发展和种类 - ？
侨衬甘泰： 16世纪末,荷兰的眼镜商詹森制造了第一台复合式显微镜 荷兰人安东尼·冯·列文虎克(Anthony Von Leeuwenhoek ,1632-1723)制造出了高质量的凸透镜镜头. 1938年,德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界上第一台透射电子显微镜(TEM). 1952年,英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM) 1983年,IBM公司苏黎世实验室的两位科学家Gerd Binnig和Heinrich Rohrer发明了所谓的扫描隧道显微镜(STM).

凤山县18977082962： 扫描电子显微镜的介绍 - ？
侨衬甘泰： 扫描电子显微镜(SEM)是1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具,主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态,即用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射.二次电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像.

凤山县18977082962： 显微镜 的发展史 - ？
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凤山县18977082962： 扫描透射电子显微镜技术在1970年有了什么大突破? ？
侨衬甘泰： 随着TEM的发展,相应的扫描透射电子显微镜技术被重新研究,而在1970年芝加哥大学的阿尔伯特·克鲁发明了场发射枪,同时添加了高质量的物镜从而发明了现代的扫描透射电子显微镜